JP5767980B2 - Method for manufacturing honeycomb body base material - Google Patents

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Description

本発明は、アルカリ金属を含有するアルカリ触媒を担持して排ガスの浄化に用いるハニカム体基材製造方法関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb base body used to carry an alkali catalyst containing an alkali metal to purify an exhaust gas.

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレート(以下、適宜、PMという)を捕集して排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタが知られている。このような排ガス浄化フィルタとしては、例えば、格子状に配設された多孔質の隔壁と、その隔壁に囲まれて軸方向に形成された複数のセルとを有し、セルのうち、排ガスが流入する流入セルの下流側の端部と排ガスを排出する排出セルの上流側の端部とが栓部により閉塞されたハニカム体基材に、PMの燃焼を促進する炭素系物質燃焼触媒を担持したものがある。ハニカム体基材としては、コージェライト、SiC、又はチタン酸アルミニウム等からなるものが用いられている(特許文献1〜3参照)。   2. Description of the Related Art There is known an exhaust gas purification filter that collects particulates (hereinafter, appropriately referred to as PM) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine and purifies the exhaust gas. As such an exhaust gas purification filter, for example, it has porous partition walls arranged in a lattice shape, and a plurality of cells formed in the axial direction surrounded by the partition walls, of which the exhaust gas is A carbon-based material combustion catalyst that promotes the combustion of PM is supported on a honeycomb body substrate in which the downstream end of the inflowing cell and the upstream end of the exhaust cell that discharges exhaust gas are closed by a plug. There is what I did. As the honeycomb body base material, one made of cordierite, SiC, aluminum titanate or the like is used (see Patent Documents 1 to 3).

上記構成の排ガス浄化フィルタを用いて排ガスを浄化する際には、排ガスが流入セルに流入し、多孔質の隔壁を通過した後、排出セルから排出される。このとき、排ガス中のPMが多数の細孔を有する隔壁に捕集され、排ガスが浄化される。隔壁に捕集されたPMは、所定のタイミングで燃焼除去される。このとき、PMの燃焼を促進する触媒を隔壁に担持させておくことにより、触媒反応によって隔壁に捕集されたPMを効率よく燃焼させ、除去することができる。   When exhaust gas is purified using the exhaust gas purification filter having the above configuration, exhaust gas flows into the inflow cell, passes through the porous partition wall, and is then discharged from the exhaust cell. At this time, PM in the exhaust gas is collected in the partition wall having a large number of pores, and the exhaust gas is purified. The PM collected by the partition walls is burned and removed at a predetermined timing. At this time, by supporting the catalyst that promotes the combustion of PM on the partition walls, the PM trapped in the partition walls by the catalytic reaction can be efficiently burned and removed.

ところで、ハニカム体基材に担持させる炭素系物質燃焼触媒としては、例えばアルカリ金属を含有するアルカリ触媒が知られている。かかるアルカリ触媒は、PMに対する燃焼促進特性に優れており、高価な貴金属触媒に代わる触媒として期待されている。   By the way, as the carbon-based material combustion catalyst supported on the honeycomb body base material, for example, an alkali catalyst containing an alkali metal is known. Such an alkali catalyst is excellent in combustion promotion characteristics for PM, and is expected as a catalyst replacing an expensive noble metal catalyst.

国際公開WO2006/025498号パンフレットInternational Publication WO2006 / 025498 Pamphlet 特開2008−173626号公報JP 2008-173626 A 特開2008−169104号公報JP 2008-169104 A

しかしながら、コージェライト、SiC、又はチタン酸アルミニウム等からなるハニカム体基材にアルカリ触媒を担持させると、ハニカム体基材とアルカリ触媒とが高温下において反応してしまう。その結果、アルカリ触媒の触媒活性が低下してしまうという問題がある。   However, when an alkali catalyst is supported on a honeycomb body made of cordierite, SiC, aluminum titanate, or the like, the honeycomb body base and the alkali catalyst react at a high temperature. As a result, there is a problem that the catalytic activity of the alkali catalyst is reduced.

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであって、アルカリ触媒を担持させても、触媒活性の低下を抑制することができるハニカム体基材製造方法提供しようとするものである。 The present invention was made in view of such background, be supported on an alkali catalyst, it is intended to provide a method of manufacturing a honeycomb base body which can suppress the reduction in catalytic activity.

参考発明の一態様は、格子状に配設された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとを有する柱状のハニカム体基材において、
該ハニカム体基材は、アルカリ金属を含有するアルカリ触媒を上記隔壁に担持して用いられ、
上記ハニカム体基材の少なくとも上記隔壁は、αアルミナを主成分とすることを特徴とするハニカム体基材にある
One aspect of the reference invention is a columnar honeycomb body substrate having porous partition walls arranged in a lattice shape and a plurality of cells surrounded by the partition walls and extending in the axial direction.
The honeycomb body substrate is used by supporting an alkali catalyst containing an alkali metal on the partition wall,
At least the partition walls of the honeycomb body base material are in the honeycomb body base material containing α-alumina as a main component .

本発明の態様は、アルカリ金属を含有するアルカリ触媒を担持して用いられ、格子状に配設された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとを有する柱状のハニカム体基材の製造方法において、
αアルミナからなるメジアン径20〜60μmの粗大粒子と、αアルミナからなるメジアン径0.5μm以下の微細粒子と、焼成後にαアルミナを生成するαアルミナ前駆体粒子と、有機バインダと、水とを混合して原料混合物からなる坏土を作製する混合工程と、
上記坏土を上記ハニカム体基材の形状に成形してハニカム成形体を得る成形工程と、
上記ハニカム成形体を焼成最高温度1200〜2000℃で焼成することにより、上記ハニカム体基材を得る焼成工程とを有し、
該焼成工程においては、昇温時の温度1200℃未満における雰囲気ガスの酸素濃度を0.5〜5体積%に調整することを特徴とするハニカム体基材の製造方法にある
One embodiment of the present invention includes a porous partition wall that is used while supporting an alkali catalyst containing an alkali metal, and has a plurality of cells that are surrounded by the partition wall and extend in the axial direction. In the method for manufacturing a columnar honeycomb body substrate,
Coarse particles having a median diameter of 20 to 60 μm made of α-alumina, fine particles having a median diameter of 0.5 μm or less made of α-alumina, α-alumina precursor particles that form α-alumina after firing, an organic binder, water, Mixing step of preparing a clay made of a raw material mixture by mixing
A molding step of forming the clay into the shape of the honeycomb body base material to obtain a honeycomb molded body;
By firing the honeycomb molded body at a maximum firing temperature of 1200 to 2000 ° C., it has a firing step to obtain the honeycomb base body,
In the firing step, the method of manufacturing a honeycomb body base material is characterized in that the oxygen concentration of the atmospheric gas at a temperature lower than 1200 ° C. during temperature rise is adjusted to 0.5 to 5% by volume .

参考発明のの態様は、上記ハニカム体基材の上記隔壁に、アルカリ金属を含有するアルカリ触媒が担持されたことを特徴とする排ガス浄化フィルタにある Another aspect of the reference invention is an exhaust gas purification filter in which an alkali catalyst containing an alkali metal is supported on the partition walls of the honeycomb body base material .

上記ハニカム体基材は、炭素系物質(パティキュレート:PM)の燃焼触媒として、アルカリ金属を含有するアルカリ触媒を上記隔壁に担持して用いられる。そして、上記ハニカム体基材は、その少なくとも上記隔壁がαアルミナを主成分とする。そのため、上記ハニカム体基材においては、上記アルカリ触媒を上記隔壁に担持しても、上記アルカリ触媒が上記ハニカム体基材の材質(αアルミナ)とほとんど反応することがない。そのため、上記アルカリ触媒の活性が低下してしまうことを抑制することができる。それ故、安定に排ガスの浄化を行うことが可能になる。   The honeycomb base material is used by supporting an alkali catalyst containing an alkali metal on the partition walls as a combustion catalyst for a carbon-based material (particulate: PM). And as for the said honeycomb body base material, at least the said partition has alpha alumina as a main component. Therefore, in the honeycomb base material, even if the alkali catalyst is supported on the partition walls, the alkali catalyst hardly reacts with the material of the honeycomb base material (α alumina). Therefore, it can suppress that the activity of the said alkali catalyst falls. Therefore, the exhaust gas can be stably purified.

次に、上記製造方法においては、上記混合工程と上記成形工程と上記焼成工程とを行うことにより、上記ハニカム体基材を製造する。そして、上記混合工程においては、αアルミナからなるメジアン径20〜60μmの粗大粒子と、αアルミナからなるメジアン径0.5μm以下の微細粒子という大きさの異なるαアルミナの粒子を用いると共に、焼成後にαアルミナを生成するαアルミナ前駆体粒子を用いている。そのため、多孔質であっても十分に優れた強度を有するハニカム体基材を得ることができる。
また、上記製造方法によって得られる上記ハニカム体基材は、αアルミナからなる。そのため、上記ハニカム体基材の隔壁に上記アルカリ触媒を担持して高温環境下に曝しても、上記アルカリ触媒が上記ハニカム体基材の材質(αアルミナ)とほとんど反応することがない。それ故、上記アルカリ触媒の活性が低下してしまうことを抑制することができ、安定に排ガスの浄化を行うことが可能になる
Next, in the manufacturing method, the honeycomb body substrate is manufactured by performing the mixing step, the forming step, and the firing step. And in the said mixing process, while using the particle | grains of the alpha alumina from which the magnitude | size of the median diameter 20-60micrometer which consists of alpha alumina and the fine particle whose median diameter which consists of alpha alumina is 0.5 micrometer or less differs, it calcinates. Α-alumina precursor particles that later produce α-alumina are used. Therefore, it is possible to obtain a honeycomb body substrate having a sufficiently excellent strength even if it is porous.
The honeycomb base material obtained by the manufacturing method is made of α-alumina. For this reason, even when the alkali catalyst is supported on the partition walls of the honeycomb body base material and exposed to a high temperature environment, the alkali catalyst hardly reacts with the material (α alumina) of the honeycomb body base material. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the activity of the alkali catalyst, and it is possible to stably purify the exhaust gas.

次に、上記排ガス浄化フィルタにおいては、αアルミナを主成分とする上記ハニカム体基材の上記隔壁に、アルカリ金属を含有するアルカリ触媒が担持されている。そのため、上記排ガス浄化フィルタにおいては、高温環境下においても、上記アルカリ触媒と上記ハニカム体基材の材質(αアルミナ)が反応して上記アルカリ触媒の活性が低下してしまうことを防止することができる。それ故、上記排ガス浄化フィルタは、長期間安定して排ガスの浄化を行うことが可能になる。   Next, in the exhaust gas purification filter, an alkali catalyst containing an alkali metal is supported on the partition walls of the honeycomb body base material containing α-alumina as a main component. Therefore, in the exhaust gas purification filter, it is possible to prevent the activity of the alkali catalyst from being reduced due to the reaction between the alkali catalyst and the material of the honeycomb body base material (α alumina) even in a high temperature environment. it can. Therefore, the exhaust gas purification filter can stably purify the exhaust gas for a long period of time.

参考例1における、各試料(試料X1〜試料X7、及び試料X0)のCB燃焼開始温度を示す説明図。Explanatory drawing which shows CB combustion start temperature of each sample (sample X1-sample X7 and sample X0) in the reference example 1. FIG. 実施例における、ハニカム体基材の外観全体を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing the overall appearance of a honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、ハニカム体基材の断面構造を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a cross-sectional structure of a honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、粗大粒子のメジアン径と、ハニカム体基材の平均細孔径との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the median diameter of coarse particles and the average pore diameter of a honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、粗大粒子のメジアン径と、ハニカム体基材の気孔率との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the median diameter of coarse particles and the porosity of a honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、粗大粒子のメジアン径と、ハニカム体基材のA軸強度との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the median diameter of coarse particles and the A-axis strength of a honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、微細粒子のメジアン径と、ハニカム体基材の平均細孔径との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the median diameter of fine particles and the average pore diameter of a honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、微細粒子のメジアン径と、ハニカム体基材の気孔率との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the median diameter of fine particles and the porosity of a honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、微細粒子のメジアン径と、ハニカム体基材のA軸強度との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the median diameter of fine particles and the A-axis strength of a honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、微細粒子の配合割合と、ハニカム体基材の平均細孔径との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the blending ratio of fine particles and the average pore diameter of the honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、微細粒子の配合割合と、ハニカム体基材の気孔率との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the mixing ratio of fine particles and the porosity of the honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、微細粒子の配合割合と、ハニカム体基材のA軸強度との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the mixing ratio of fine particles and the A-axis strength of the honeycomb body base material in Example 1 . 実施例における、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気(酸素濃度5体積%)での加熱時における温度と膨張収縮度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the temperature at the time of the heating in the mixed gas atmosphere (oxygen concentration 5 volume%) in Example 1 , and expansion / contraction degree. 実施例における、大気ガス雰囲気(酸素濃度約21体積%)での加熱時における温度と膨張収縮度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the temperature at the time of the heating in an atmospheric gas atmosphere (oxygen concentration about 21 volume%) in Example 1 , and an expansion-contraction degree. 参考例2における、排ガス浄化フィルタの外観全体を示す説明図。Explanatory drawing which shows the whole external appearance of the exhaust gas purification filter in Reference Example 2 . 参考例2における、排ガス浄化フィルタの断面構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the cross-section of the exhaust gas purification filter in Reference Example 2 . 参考例2における、設定最高温度とPM燃焼速度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between preset maximum temperature and PM combustion speed in the reference example 2. FIG. 実施例における、ハニカム体基材へのMgO添加量と、ハニカム体基材のA軸強度との関係を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the amount of MgO added to a honeycomb body base material and the A-axis strength of the honeycomb body base material in Example 2 . 参考における、強制再生温度(設定最高温度)とPM燃焼速度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between forced regeneration temperature (setting maximum temperature) and PM combustion speed in the reference example 3. FIG. 複数のハニカム体基材を接合する様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows a mode that a some honeycomb body base material is joined. 複数のハニカム体基材が接合された接合型のハニカム体基材の外観を示す説明図。Explanatory drawing which shows the external appearance of the joining type honeycomb body base material with which the several honeycomb body base material was joined.

次に、本発明の好ましい実施形態について説明する。
上記ハニカム体基材は、柱形状であり、格子状に配設された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとを有する。
上記ハニカム体基材においては、複数のセルのうち、排ガスが流入する流入セルの下流側の端部と排ガスを排出する排出セルの上流側の端部とを栓部により閉塞させることができる。上記ハニカム体基材は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレート・マター(PM)を捕集して排ガスの浄化を行うために用いることができる。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
The honeycomb body base material has a columnar shape, and has porous partition walls arranged in a lattice shape and a plurality of cells extending in the axial direction surrounded by the partition walls.
In the honeycomb base material, among the plurality of cells, the end on the downstream side of the inflow cell into which the exhaust gas flows and the end on the upstream side of the exhaust cell from which the exhaust gas is discharged can be blocked by the plug portion. The above honeycomb body base material can be used for collecting particulate matter (PM) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine and purifying the exhaust gas.

上記ハニカム体基材の外形は、円柱状又は角柱状などにすることができる。
また、上記ハニカム体基材は、そのまま排ガス浄化用に使用することもできるが、接合型のハニカム体基材として用いることができる。
具体的には、図20に示すごとく、格子状に配設された多孔質の隔壁52と、これらの隔壁52に囲まれて軸方向に伸びる複数のセル53とを有する角柱状のハニカム体基材5を複数準備する。ここで、ハニカム体基材5としては、図20に示すように、排ガスが流入する流入セルの下流側の端部と排ガスを排出する排出セルの上流側の端部とを栓部55により閉塞させたものを用いることができる。次いで、同図に示すごとく、各ハニカム体基材5を互いに側面56において接合する。その後、ハニカム体基材の接合体の外周を切削等により円柱形状に加工し、図21に示すように、複数のハニカム体基材5が側面において互いに接合された、接合型のハニカム体基材6を得ることができる。図21においては、図面作成の便宜のため、一部のハニカム体基材5を除いては、ハニカム体基材5のセル、セル壁、及び栓部などの構成を省略して示してある。
The honeycomb base material can have an outer shape such as a columnar shape or a prism shape.
In addition, the honeycomb body base material can be used as it is for purification of exhaust gas, but can be used as a joining type honeycomb body base material.
Specifically, as shown in FIG. 20, a prismatic honeycomb body base having porous partition walls 52 arranged in a lattice shape and a plurality of cells 53 surrounded by these partition walls 52 and extending in the axial direction. A plurality of materials 5 are prepared. Here, as shown in FIG. 20, as the honeycomb body base material 5, the end portion on the downstream side of the inflow cell into which the exhaust gas flows and the end portion on the upstream side of the exhaust cell from which the exhaust gas is discharged are blocked by the plug portion 55. Can be used. Next, as shown in the figure, the honeycomb body base materials 5 are joined to each other at the side surfaces 56. Thereafter, the outer periphery of the joined body of the honeycomb body base material is processed into a cylindrical shape by cutting or the like, and as shown in FIG. 21, a plurality of honeycomb body base materials 5 are joined to each other at the side surfaces. 6 can be obtained. In FIG. 21, for the convenience of drawing, the configuration of the cells, cell walls, plugs, etc. of the honeycomb body base material 5 is omitted except for a part of the honeycomb body base material 5.

上記ハニカム体基材の少なくとも上記隔壁は、αアルミナを主成分とする。上記隔壁がαアルミナ以外の例えばコージェライト、SiC、チタン酸アルミニウム等からなる場合には、高温環境下において、ハニカム体基材の隔壁と、該隔壁に担持させるアルカリ触媒とが反応して、アルカリ触媒の活性が低下するおそれがある。また、上記ハニカム体基材においては、上記隔壁だけでなく、上記ハニカム体基材の全体がαアルミナを主成分とすることが好ましい。
また、α−アルミナ自体に不可避不純物が混入していたり、後述のごとくアルカリ土類金属の酸化物等の添加剤を添加したりすることができるが、ハニカム体基材の隔壁又はハニカム体基材の全体は、99.0wt%以上がαアルミナからなることが好ましい。より好ましくは99.6wt%以上、さらに好ましくは99.7wt%以上、さらにより好ましくは99.8wt%以上がαアルミナからなることがよい。
At least the partition walls of the honeycomb base material have α-alumina as a main component. In the case where the partition walls are made of, for example, cordierite, SiC, aluminum titanate, etc. other than α-alumina, the partition walls of the honeycomb body base material react with the alkali catalyst supported on the partition walls in a high temperature environment, and the alkali The activity of the catalyst may be reduced. Further, in the honeycomb body base material, it is preferable that not only the partition walls but also the whole honeycomb body base material has α-alumina as a main component.
In addition, inevitable impurities are mixed in the α-alumina itself, or additives such as alkaline earth metal oxides can be added as described later. It is preferable that 99.0 wt% or more of α is made of α-alumina. More preferably, 99.6 wt% or more, further preferably 99.7 wt% or more, and even more preferably 99.8 wt% or more is made of α-alumina.

上記隔壁は、αアルミナ100質量部に対して、アルカリ土類金属の酸化物を0.03〜0.4質量部含有することが好ましい
この場合には、上記ハニカム体基材の強度を向上させることができる。アルカリ土類金属の酸化物の含有量が少なすぎる場合には、その添加による強度の向上効果が十分に得られなくなるおそれがある。したがって、アルカリ土類金属の酸化物の含有量は、上述のごとく0.03質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましい。一方、アルカリ土類金属の酸化物の含有量が多すぎる場合には、上記ハニカム体基材の強度がかえって低下するおそれがある。したがって、アルカリ土類金属の酸化物の含有量は、上述のごとく0.4質量部以下が好ましく、0.3質量部以下がより好ましく、0.2質量部以下がさらに好ましい。
The partition preferably contains 0.03 to 0.4 parts by mass of an alkaline earth metal oxide with respect to 100 parts by mass of α-alumina .
In this case, the strength of the honeycomb body base material can be improved. When the content of the alkaline earth metal oxide is too small, there is a possibility that the effect of improving the strength by the addition cannot be sufficiently obtained. Therefore, the content of the alkaline earth metal oxide is preferably 0.03 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, as described above. On the other hand, when the content of the alkaline earth metal oxide is too large, the strength of the honeycomb body base material may be lowered. Accordingly, the content of the alkaline earth metal oxide is preferably 0.4 parts by mass or less, more preferably 0.3 parts by mass or less, and still more preferably 0.2 parts by mass or less, as described above.

上記アルカリ土類金属の酸化物としては、1種又は2種以上を用いることができる。
好ましくは、上記アルカリ土類金属は、少なくともMg及び/又はCaであることがよい
この場合には、上記アルカリ土類金属の酸化物を含有することによる上述の強度の向上効果をより顕著に得ることができる。
As the alkaline earth metal oxide, one kind or two or more kinds can be used.
Preferably, the alkaline earth metal may be at least Mg and / or Ca.
In this case, the above-mentioned strength improvement effect by containing the alkaline earth metal oxide can be more remarkably obtained.

次に、上記ハニカム体基材は、多孔質であり、好ましくは気孔率が40〜70%で、平均細孔径が10〜20μmで、A軸強度が2MPa以上であることがよい
気孔率が40%未満の場合又は平均細孔径が10μm未満の場合には、上記ハニカム体基材の圧力損失が増大してしまうおそれがある。一方、気孔率が70%を超える場合には、上記ハニカム体基材の強度を十分に確保することが困難になるおそれがある。また、平均細孔径が20μmを超える場合には、上記ハニカム体基材をPMがすり抜けやすくなり、PMを十分に捕集することが困難になるおそれがある。上記ハニカム体基材の気孔率は、50〜60%であることがより好ましく、平均細孔径は12〜18μmであることがより好ましい。
また、A軸強度が2MPa未満の場合には、上記ハニカム体基材のDPFコンバータへのキャニング、即ち、上記ハニカム体基材のケースへの収容時に、ハニカム体基材に破損が起こり易くなるおそれがある。また、熱衝撃割れが発生し易くなるおそれがある。より好ましくは、A軸強度は4MPa以上であることがよい。
Next, the honeycomb body base material is porous, and preferably has a porosity of 40 to 70%, an average pore diameter of 10 to 20 μm, and an A-axis strength of 2 MPa or more .
When the porosity is less than 40% or when the average pore diameter is less than 10 μm, the pressure loss of the honeycomb base material may increase. On the other hand, when the porosity exceeds 70%, it may be difficult to ensure sufficient strength of the honeycomb base material. Further, when the average pore diameter exceeds 20 μm, PM tends to slip through the honeycomb body base material, and it may be difficult to sufficiently collect PM. The porosity of the honeycomb base material is more preferably 50 to 60%, and the average pore diameter is more preferably 12 to 18 μm.
Further, when the A-axis strength is less than 2 MPa, the honeycomb body substrate may be easily damaged when the honeycomb body substrate is canned into the DPF converter, that is, when the honeycomb body substrate is housed in the case. There is. In addition, thermal shock cracking is likely to occur. More preferably, the A-axis strength is 4 MPa or more.

上記ハニカム体基材の気孔率及び平均細孔径は、水銀圧入法の原理に基づいた水銀ポロシメータにより測定することができる。平均細孔径は、水銀ポロシメータで求めた細孔分布における積算値50%での細孔径である。
また、上記ハニカム体基材のA軸強度は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるJASO規格M505−87に規定されている圧縮強度を示す。ハニカム体基材の流路方向、すなわち横断面に対して垂直方向に圧縮荷重を負荷したときの破壊強度である。
The porosity and average pore diameter of the honeycomb base material can be measured with a mercury porosimeter based on the principle of mercury porosimetry. The average pore diameter is the pore diameter at an integrated value of 50% in the pore distribution determined with a mercury porosimeter.
Further, the A-axis strength of the honeycomb body base material indicates the compressive strength defined in JASO standard M505-87, which is an automobile standard issued by the Japan Automobile Technical Association. This is the breaking strength when a compressive load is applied in the direction of flow of the honeycomb body base material, that is, in the direction perpendicular to the cross section.

上記ハニカム体基材には、その少なくとも上記隔壁に、アルカリ触媒を担持させて上記排ガス浄化フィルタを構築することができる。
上記アルカリ触媒は、アルカリ金属を含有する触媒である。上記アルカリ触媒としては、例えば、アルカリ塩を上記ハニカム体基材に含浸して焼成してなる触媒を用いることができる。上記排ガス浄化フィルタにおいて、上記ハニカム体基材には、不可避的不純物を除き貴金属が担持されていないことが好ましい。
The exhaust gas purification filter can be constructed by supporting an alkali catalyst on at least the partition walls of the honeycomb body base material.
The alkali catalyst is a catalyst containing an alkali metal. As the alkali catalyst, for example, a catalyst obtained by impregnating the honeycomb body base material with an alkali salt and firing it can be used. In the exhaust gas purification filter, it is preferable that no precious metal is supported on the honeycomb body base material except for inevitable impurities.

好ましくは、上記アルカリ触媒は、アルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源とゼオライトとの混合物、又はソーダライトを温度600℃以上で焼成してなることがよい
この場合には、アルカリ触媒の活性の低下を抑制できるという上述の作用効果を顕著に発現できると共に、アルカリ触媒自体が優れた耐水性を示すことができる。即ち、アルカリ金属元素源及び/又はアルカリ土類金属元素源とゼオライトとの混合物、又はソーダライトを温度600℃以上で焼成してなる上記アルカリ触媒は、水分存在下においても、アルカリが溶出し難く、触媒活性が低下し難くなる。
Preferably, the alkali catalyst is obtained by calcining a mixture of an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source and zeolite, or sodalite at a temperature of 600 ° C. or higher .
In this case, the above-described effect of suppressing the decrease in the activity of the alkali catalyst can be remarkably exhibited, and the alkali catalyst itself can exhibit excellent water resistance. That is, the alkali catalyst formed by calcining a mixture of an alkali metal element source and / or an alkaline earth metal element source and zeolite, or sodalite at a temperature of 600 ° C. or more is difficult to elute the alkali even in the presence of moisture. , The catalyst activity is difficult to decrease.

次に、上記ハニカム体基材の製造にあたっては、上記混合工程と上記成形工程と上記焼成工程とを行う。
上記混合工程においては、粗大粒子と微細粒子とαアルミナ前駆体粒子と有機バインダと水とを混合して原料混合物からなる坏土を作製する。
Next, in manufacturing the honeycomb body base material, the mixing step, the forming step, and the firing step are performed.
In the mixing step, coarse particles, fine particles, α-alumina precursor particles, an organic binder, and water are mixed to prepare a clay made of a raw material mixture.

上記粗大粒子は、αアルミナからなるメジアン径20〜60μmの粒子である。粗大粒子のメジアン径が20μm未満の場合又は60μmを超える場合には、ハニカム体基材の平均細孔径が小さくなりすぎて、ハニカム体基材の圧力損失が増大するおそれがある。上記粗大粒子のメジアン径は25〜55μmが好ましく、30〜50μmがより好ましい。   The coarse particles are particles made of α-alumina and having a median diameter of 20 to 60 μm. When the median diameter of the coarse particles is less than 20 μm or exceeds 60 μm, the average pore diameter of the honeycomb body substrate becomes too small, and the pressure loss of the honeycomb body substrate may increase. The median diameter of the coarse particles is preferably 25 to 55 μm, more preferably 30 to 50 μm.

また、上記微細粒子は、αアルミナからなる例えばメジアン径2μm以下の粒子である。微細粒子のメジアン径が2μmを超える場合には、焼成工程におけるαアルミナの焼結が不十分となり、上記ハニカム体基材の強度が不十分になるおそれがある。上記微細粒子のメジアン径は1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。また、原料コストが高くなるという観点から、上記微細粒子のメジアン径は、0.05μm以上であることが好ましい。
メジアン径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径を意味する。
The fine particles are particles made of α-alumina, for example, having a median diameter of 2 μm or less. When the median diameter of the fine particles exceeds 2 μm, the sintering of α-alumina in the firing step becomes insufficient, and the strength of the honeycomb body substrate may be insufficient. The median diameter of the fine particles is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. From the viewpoint of increasing raw material costs, the median diameter of the fine particles is preferably 0.05 μm or more.
The median diameter means a particle diameter at an integrated value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction / scattering method.

また、上記αアルミナ前駆体粒子は、焼成後にαアルミナを生成する物質からなる。具体的には、例えば、水酸化アルミニウム、γアルミナ、θアルミナ、塩化アルミニウム、及び水素化アルミニウム等を用いることができる。これらの物質のうち1種又は2種以上を用いることができる。好ましくは、上記αアルミナ前駆体粒子は、水酸化アルミニウムからなることがよい
また、上記αアルミナ前駆体粒子としては、例えばメジアン径が1〜10μmのものを用いることができる。
The α-alumina precursor particles are made of a substance that generates α-alumina after firing. Specifically, for example, aluminum hydroxide, γ alumina, θ alumina, aluminum chloride, aluminum hydride, and the like can be used. One or more of these substances can be used. Preferably, the α-alumina precursor particles are made of aluminum hydroxide .
Further, as the α-alumina precursor particles, for example, those having a median diameter of 1 to 10 μm can be used.

上記混合工程においては、上記粗大粒子100質量部に対して、上記微細粒子を5〜30質量部、及び上記αアルミナ前駆体粒子を0.5〜15質量部混合することが好ましい
上記微細粒子が5質量部未満の場合又は上記αアルミナ前駆体粒子が0.5質量部未満の場合には、焼成工程におけるαアルミナの焼結が不十分となり、気孔率を高くして作製した上記ハニカム体基材の強度が不十分になるおそれがある。一方、上記微細粒子が30質量部を超える場合には、上記ハニカム体基材の平均細孔径が小さくなりすぎて、上記ハニカム体基材の圧力損失が増大してしまうおそれがある。また、上記αアルミナ前駆体粒子が15質量部を超える場合には、上記ハニカム体基材の平均細孔径が小さくなりすぎて、上記ハニカム体基材の圧力損失が増大してしまうおそれがある。より好ましくは、上記粗大粒子100質量部に対する上記微細粒子の添加量は8〜20質量部であることがよく、上記αアルミナ前駆体粒子の添加量は1〜10質量部であることがよい。
In the mixing step, it is preferable to mix 5 to 30 parts by mass of the fine particles and 0.5 to 15 parts by mass of the α-alumina precursor particles with respect to 100 parts by mass of the coarse particles .
When the fine particles were less than 5 parts by mass or when the α-alumina precursor particles were less than 0.5 parts by mass, the α-alumina was not sufficiently sintered in the firing step, and the porosity was increased. There is a possibility that the strength of the honeycomb substrate is insufficient. On the other hand, when the fine particles exceed 30 parts by mass, the average pore diameter of the honeycomb base material becomes too small, and the pressure loss of the honeycomb base material may increase. When the α-alumina precursor particles exceed 15 parts by mass, the average pore diameter of the honeycomb base material becomes too small, and the pressure loss of the honeycomb base material may increase. More preferably, the addition amount of the fine particles with respect to 100 parts by mass of the coarse particles is 8 to 20 parts by mass, and the addition amount of the α-alumina precursor particles is 1 to 10 parts by mass.

上記混合工程においては、上記粗大粒子と、上記微細粒子と、上記αアルミナ前駆体とを水等の分散媒中で混合し、粘土状の原料混合物からなる坏土を作製する。成形工程において、所望の形状に成形し易くするために、上記原料混合物には上記有機バインダを混合し、所望の粘度に調整することができる。   In the mixing step, the coarse particles, the fine particles, and the α-alumina precursor are mixed in a dispersion medium such as water to prepare a clay made of a clay-like raw material mixture. In the molding step, in order to facilitate molding into a desired shape, the organic binder can be mixed into the raw material mixture and adjusted to a desired viscosity.

また、上記混合工程においては、上記原料混合物にアルカリ土類金属をさらに添加し、該アルカリ土類金属の添加量は、上記粗大粒子と上記微細粒子と上記αアルミナ前駆体粒子との合計100質量部に対して、アルカリ土類金属の酸化物換算量で、0.03〜0.4質量部であることが好ましい
この場合には、上記アルカリ土類金属が焼結助剤としての役割を果たし、上記焼成工程後に得られる上記ハニカム体基材の強度を向上させることができる。アルカリ土類金属の添加量が少なすぎたり多すぎたりする場合には、強度の向上効果が十分に得られなくなるおそれがある。上記アルカリ土類金属の添加量は、0.1質量部以上、0.3質量部以下がより好ましい。さらに好ましくは0.2質量部以下がよい。なお、上記混合工程において添加したアルカリ土類金属は、アルカリ土類金属の酸化物として、焼成後のハニカム体基材に含有される。
In the mixing step, an alkaline earth metal is further added to the raw material mixture, and the amount of the alkaline earth metal added is a total of 100 masses of the coarse particles, the fine particles, and the α-alumina precursor particles. It is preferable that it is 0.03-0.4 mass part with the oxide conversion amount of an alkaline-earth metal with respect to a part .
In this case, the alkaline earth metal serves as a sintering aid, and the strength of the honeycomb substrate obtained after the firing step can be improved. If the amount of the alkaline earth metal added is too small or too large, the effect of improving the strength may not be sufficiently obtained. The addition amount of the alkaline earth metal is more preferably 0.1 parts by mass or more and 0.3 parts by mass or less. More preferably, it is 0.2 parts by mass or less. The alkaline earth metal added in the mixing step is contained in the fired honeycomb substrate as an alkaline earth metal oxide.

上記原料混合物に添加するアルカリ土類金属としては、アルカリ土類金属から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。
好ましくは、上記アルカリ土類金属は、少なくともMg及び/又はCaであることがよい
この場合には、上記アルカリ土類金属の酸化物を含有することによる上述のハニカム体基材の強度の向上効果をより顕著に得ることができる。
As the alkaline earth metal added to the raw material mixture, one or more selected from alkaline earth metals can be used.
Preferably, the alkaline earth metal may be at least Mg and / or Ca.
In this case, the effect of improving the strength of the above-described honeycomb body base material by containing the alkaline earth metal oxide can be more remarkably obtained.

また、上記混合工程において添加する上記アルカリ土類金属は、アルカリ土類金属の酸化物、酸化物以外の化合物、又は塩等として、上記原料混合物に添加することができる。
好ましくは、上記混合工程においては、上記アルカリ土類金属として、アルカリ土類金属の塩を添加することが好ましい
この場合には、上記坏土中において、上記アルカリ土類金属を均一に分散させることができる。そのため、上記焼成工程において成形体の焼成を均一に進行させることができ、上記焼成工程後に得られるハニカム体基材の強度のばらつきを小さくすることができる。それ故、上記ハニカム体基材全体の強度を向上させることができる。アルカリ土類金属の塩としては、硝酸塩、酢酸塩などを用いることが好ましい。
また、上記アルカリ土類金属の塩は、水溶液として上記原料混合物に添加することができる。この場合には、上記坏土中におけるアルカリ土類金属の分散性をより一層向上させることができる。
The alkaline earth metal added in the mixing step can be added to the raw material mixture as an oxide of an alkaline earth metal, a compound other than an oxide, or a salt.
Preferably, in the mixing step, an alkaline earth metal salt is preferably added as the alkaline earth metal .
In this case, the alkaline earth metal can be uniformly dispersed in the clay. Therefore, the firing of the formed body can be uniformly progressed in the firing step, and the variation in strength of the honeycomb body base material obtained after the firing step can be reduced. Therefore, the strength of the entire honeycomb body base material can be improved. As the alkaline earth metal salt, nitrate, acetate or the like is preferably used.
The alkaline earth metal salt can be added to the raw material mixture as an aqueous solution. In this case, the dispersibility of the alkaline earth metal in the clay can be further improved.

上記成形工程においては、上記坏土を上記ハニカム体基材の形状に成形してハニカム成形体を得る。このとき、格子状に配設された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとを有するハニカム形状に成形する。また、上記ハニカム成形体のセルのうち、排ガスが流入する流入セルの下流側の端部と排ガスを排出する排出セルの上流側の端部とを栓部により閉塞させることができる。   In the forming step, the clay is formed into the shape of the honeycomb base material to obtain a honeycomb formed body. At this time, it is formed into a honeycomb shape having porous partition walls arranged in a lattice pattern and a plurality of cells surrounded by the partition walls and extending in the axial direction. Further, among the cells of the honeycomb formed body, the downstream end portion of the inflow cell into which the exhaust gas flows and the upstream end portion of the discharge cell from which the exhaust gas is discharged can be blocked by the plug portion.

上記焼成工程においては、上記ハニカム成形体を焼成する。
上記焼成工程においては、焼成最高温度1200〜2000℃で焼成を行うことが好ましい
上記焼成最高温度が1200℃未満の場合には、αアルミナの焼結が十分に進行せず、上記ハニカム体基材の強度を十分に確保することが困難になるおそれがある。一方、2000℃を超える場合には、αアルミナが軟化或いは溶融し、上記ハニカム体基材の所望の平均細孔径及び気孔率を確保することが困難になるおそれがある。
In the firing step, the honeycomb formed body is fired.
In the baking step, it is preferable to perform the baking at a maximum firing temperature of 1200 to 2000 ° C..
When the maximum firing temperature is less than 1200 ° C., the sintering of α-alumina does not proceed sufficiently, and it may be difficult to ensure sufficient strength of the honeycomb body base material. On the other hand, when it exceeds 2000 ° C., α-alumina is softened or melted, and it may be difficult to ensure the desired average pore diameter and porosity of the honeycomb body base material.

上記焼成工程においては、昇温時における温度1200℃未満において雰囲気ガスの酸素濃度を5体積%以下に調整することが好ましい
温度1200℃未満における酸素濃度が5体積%を超える場合には、αアルミナが焼結を開始する温度1200℃よりも低い温度で、上記粗大粒子、上記微細粒子、及び上記αアルミナ前駆体粒子を保持する有機バインダが燃焼してしまうおそれがある。そのため、上記ハニカム成形体の構造を、焼成後に保持させることが困難になるおそれがある。
In the firing step, the oxygen concentration of the atmospheric gas is preferably adjusted to 5% by volume or less at a temperature lower than 1200 ° C. at the time of temperature rise .
When the oxygen concentration at a temperature lower than 1200 ° C. exceeds 5% by volume, the coarse particles, the fine particles, and the α alumina precursor particles are added at a temperature lower than 1200 ° C. at which α alumina starts sintering. There is a risk that the organic binder to be held will burn. Therefore, it may be difficult to hold the structure of the honeycomb formed body after firing.

また、上記ハニカム体基材の複数のセルのうち、排ガスが流入する流入セルの下流側の端部と排ガスを排出する排出セルの上流側の端部とを栓部により閉塞させる場合には、例えば上記焼成工程後に栓部を形成することができる。栓部は、例えばシリカ−アルミナ複合材料により形成することができる。   Moreover, in the case of closing the end portion on the downstream side of the inflow cell into which the exhaust gas flows and the end portion on the upstream side of the exhaust cell from which the exhaust gas is discharged, of the plurality of cells of the honeycomb body base material, For example, the plug portion can be formed after the firing step. The plug portion can be formed of, for example, a silica-alumina composite material.

ハニカム体基材は、外形を略円柱状にすることができる。
上記成形工程において、略円柱状の最終製品と同形状のハニカム成形体を成形し、上記焼成工程においてハニカム成形体を焼成することにより、最終製品のハニカム体基材を得ることもできる。一方、成形工程においては、四角柱状のハニカム成形体を成形し、焼成を行い、四角柱状のハニカム体基材を複数作製し、これらを接合し、外形を研磨することにより略円柱形状の接合型のハニカム体基材とすることもできる。
The honeycomb substrate can have a substantially cylindrical outer shape.
In the forming step, a honeycomb formed body having the same shape as the substantially columnar final product is formed, and the honeycomb formed body is fired in the firing step, whereby a honeycomb body base material of the final product can be obtained. On the other hand, in the forming step, a rectangular column-shaped honeycomb formed body is formed, fired, a plurality of rectangular columnar honeycomb body base materials are produced, these are joined, and the outer shape is polished to join a substantially cylindrical joining die. It can also be a honeycomb body substrate.

参考例1)
本例においては、アルカリ触媒を担持させるハニカム体基材の材質として、αアルミナが優れていることを示す例である。具体的には、アルカリ触媒と各種ハニカム体基材の材料(αアルミナ、θアルミナ、γアルミナ、コーディエライト、炭化ケイ素、及びチタン酸アルミニウム)を混合し、アルカリ触媒の触媒活性を調べる。
( Reference Example 1)
In this example, α-alumina is an excellent example of the material of the honeycomb base material that supports the alkali catalyst. Specifically, an alkali catalyst and various honeycomb body base materials (α alumina, θ alumina, γ alumina, cordierite, silicon carbide, and aluminum titanate) are mixed, and the catalytic activity of the alkali catalyst is examined.

まず、以下のようにしてアルカリ触媒を作製した。
即ち、まず、ソーダライト(3(Na2O・Al23・2SiO2)・2NaOH)100質量部と炭酸カリウム10質量部とを水に投入し、水中で混合した。次いで、混合液を温度150℃で加熱し、水分を蒸発させることより、固形分(ソーダライトと炭酸カリウムとの混合物)を得た。次に、この固形分を温度850℃で焼成した。具体的には、固形分を昇温速度50℃/時間で加熱し、温度850℃(焼成温度)に達したところで10時間保持することにより焼成を行った。次いで、焼成物をメジアン径2μm以下、かつ最大粒径20μm以下にまで粉砕し、粉末状のアルカリ触媒を得た。これを試料X1とする。
First, an alkali catalyst was produced as follows.
That is, first, 100 parts by mass of sodalite (3 (Na 2 O.Al 2 O 3 .2SiO 2 ) .2NaOH) and 10 parts by mass of potassium carbonate were put into water and mixed in water. Next, the mixed liquid was heated at a temperature of 150 ° C. to evaporate water, thereby obtaining a solid content (a mixture of sodalite and potassium carbonate). Next, this solid content was baked at a temperature of 850 ° C. Specifically, the solid content was heated at a rate of temperature increase of 50 ° C./hour, and when the temperature reached 850 ° C. (calcination temperature), the solid content was held for 10 hours to perform firing. Next, the fired product was pulverized to a median diameter of 2 μm or less and a maximum particle size of 20 μm or less to obtain a powdery alkali catalyst. This is designated as Sample X1.

次に、アルカリ触媒(試料X1)5質量部と、メジアン径2μmかつ最大粒径10μmである粉末状のαアルミナ100質量部とをメノウ乳鉢を用いて一定時間混合した。次に、この混合物を温度650℃で熱処理した。具体的には、混合物を昇温速度200℃/時間で加熱し、温度650℃(熱処理温度)に達したところで3時間保持することにより熱処理を行った。これを試料X2とする。   Next, 5 parts by mass of an alkali catalyst (sample X1) and 100 parts by mass of powdered α-alumina having a median diameter of 2 μm and a maximum particle diameter of 10 μm were mixed for a certain time using an agate mortar. The mixture was then heat treated at a temperature of 650 ° C. Specifically, the mixture was heated at a heating rate of 200 ° C./hour, and when the temperature reached 650 ° C. (heat treatment temperature), heat treatment was performed by holding for 3 hours. This is designated as Sample X2.

また、アルカリ触媒(試料X1)5質量部と、メジアン径2μmかつ最大粒径10μmである粉末状のθアルミナ100質量部とをメノウ乳鉢を用いて一定時間混合した。次に、この混合物を温度650℃で熱処理した。具体的には、混合物を昇温速度200℃/時間で加熱し、温度650℃(熱処理温度)に達したところで3時間保持することにより熱処理を行った。これを試料X3とする。   Further, 5 parts by mass of an alkali catalyst (sample X1) and 100 parts by mass of powdery θ-alumina having a median diameter of 2 μm and a maximum particle diameter of 10 μm were mixed for a certain time using an agate mortar. The mixture was then heat treated at a temperature of 650 ° C. Specifically, the mixture was heated at a heating rate of 200 ° C./hour, and when the temperature reached 650 ° C. (heat treatment temperature), heat treatment was performed by holding for 3 hours. This is designated as Sample X3.

また、アルカリ触媒(試料X1)5質量部と、メジアン径2μmかつ最大粒径10μmである粉末状のγアルミナ100質量部とをメノウ乳鉢を用いて一定時間混合した。次に、この混合物を温度650℃で熱処理した。具体的には、混合物を昇温速度200℃/時間で加熱し、温度650℃(熱処理温度)に達したところで3時間保持することにより熱処理を行った。これを試料X4とする。   Further, 5 parts by mass of an alkali catalyst (sample X1) and 100 parts by mass of powdery γ-alumina having a median diameter of 2 μm and a maximum particle diameter of 10 μm were mixed for a certain time using an agate mortar. The mixture was then heat treated at a temperature of 650 ° C. Specifically, the mixture was heated at a heating rate of 200 ° C./hour, and when the temperature reached 650 ° C. (heat treatment temperature), heat treatment was performed by holding for 3 hours. This is designated as Sample X4.

また、アルカリ触媒(試料X1)5質量部と、メジアン径2μmかつ最大粒径10μmである粉末状のコージェライト100質量部とをメノウ乳鉢を用いて一定時間混合した。次に、この混合物を温度650℃で熱処理した。具体的には、混合物を昇温速度200℃/時間で加熱し、温度650℃(熱処理温度)に達したところで3時間保持することにより熱処理を行った。これを試料X5とする。   Further, 5 parts by mass of an alkali catalyst (sample X1) and 100 parts by mass of powdered cordierite having a median diameter of 2 μm and a maximum particle diameter of 10 μm were mixed for a certain time using an agate mortar. The mixture was then heat treated at a temperature of 650 ° C. Specifically, the mixture was heated at a heating rate of 200 ° C./hour, and when the temperature reached 650 ° C. (heat treatment temperature), heat treatment was performed by holding for 3 hours. This is designated as Sample X5.

また、アルカリ触媒(試料X1)5質量部と、メジアン径2μmかつ最大粒径10μmである粉末状の炭化珪素(SiC)100質量部とをメノウ乳鉢を用いて一定時間混合した。次に、この混合物を温度650℃で熱処理した。具体的には、混合物を昇温速度200℃/時間で加熱し、温度650℃(熱処理温度)に達したところで3時間保持することにより熱処理を行った。これを試料X6とする。   Further, 5 parts by mass of an alkali catalyst (sample X1) and 100 parts by mass of powdered silicon carbide (SiC) having a median diameter of 2 μm and a maximum particle diameter of 10 μm were mixed for a certain time using an agate mortar. The mixture was then heat treated at a temperature of 650 ° C. Specifically, the mixture was heated at a heating rate of 200 ° C./hour, and when the temperature reached 650 ° C. (heat treatment temperature), heat treatment was performed by holding for 3 hours. This is designated as Sample X6.

また、アルカリ触媒(試料X1)5質量部と、メジアン径2μmかつ最大粒径10μmである粉末状のチタン酸アルミニウム100質量部とをメノウ乳鉢を用いて一定時間混合した。次に、この混合物を温度650℃で熱処理した。具体的には、混合物を昇温速度200℃/時間で加熱し、温度650℃(熱処理温度)に達したところで3時間保持することにより熱処理を行った。これを試料X7とする。   Further, 5 parts by mass of an alkali catalyst (sample X1) and 100 parts by mass of powdered aluminum titanate having a median diameter of 2 μm and a maximum particle diameter of 10 μm were mixed for a certain time using an agate mortar. The mixture was then heat treated at a temperature of 650 ° C. Specifically, the mixture was heated at a heating rate of 200 ° C./hour, and when the temperature reached 650 ° C. (heat treatment temperature), heat treatment was performed by holding for 3 hours. This is designated as Sample X7.

次に、各試料(試料X1〜X7)500mgとカーボンブラック(CB)25mgとをそれぞれ電子天秤にて正確に秤量した。メノウ乳鉢を用いて各試料(質量):CB(質量)=20:1となるように一定時間混合し、各試料とCBとを含有する7種類の評価サンプルを得た。さらに、触媒種を用いずに、CBのみからなる評価サンプル(試料X0)を比較用として作製した。CB単独の評価サンプルについても、他のサンプルと同様にメノウ乳鉢を用いて一定時間混合したものを用いた。即ち、評価サンプルとしては、CB単独(試料X0)、試料X1とCBとの混合物、試料X2とCBとの混合物、試料X3とCBとの混合物、試料X4とCBとの混合物、試料X5とCBとの混合物、試料X6とCBとの混合物、試料X7とCBとの混合物という8種類のサンプルを作製した。   Next, 500 mg of each sample (samples X1 to X7) and 25 mg of carbon black (CB) were accurately weighed with an electronic balance. Using an agate mortar, each sample (mass): CB (mass) = 20: 1 was mixed for a certain period of time to obtain seven types of evaluation samples containing each sample and CB. Further, an evaluation sample (sample X0) consisting only of CB was prepared for comparison without using a catalyst species. Also about the evaluation sample of CB alone, what was mixed for a fixed time using the agate mortar was used similarly to the other samples. That is, as an evaluation sample, CB alone (sample X0), a mixture of samples X1 and CB, a mixture of samples X2 and CB, a mixture of samples X3 and CB, a mixture of samples X4 and CB, and samples X5 and CB 8 types of samples, a mixture of Sample X6 and CB, and a mixture of Sample X7 and CB were prepared.

次いで、熱分析−示差熱重量(TG−DTA)同時測定装置(理学電機社製のTG8120)用いて、各評価サンプル18mgを昇温速度10℃/minにて最高温度750℃まで加熱してCBを燃焼させると共に、このときのDTA発熱ピーク立ち上がり温度(以降、「CB燃焼開始温度」と定義)を測定した。なお、CB単独からなる評価サンプルについては、0.9mgを用いてCB燃焼開始温度の測定を行った。また、加熱は、流束50mL/minで空気を評価サンプルに流通させながら行った。各触媒種を用いたときのCB燃焼開始温度の測定結果を図1に示す。   Next, using a thermal analysis-differential thermogravimetric (TG-DTA) simultaneous measurement device (TG8120 manufactured by Rigaku Corporation), each evaluation sample 18 mg was heated to a maximum temperature of 750 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min, and then CB. The DTA exothermic peak rising temperature (hereinafter defined as “CB combustion start temperature”) was measured. In addition, about the evaluation sample which consists only of CB, CB combustion start temperature was measured using 0.9 mg. The heating was performed while flowing air through the evaluation sample at a flux of 50 mL / min. The measurement result of the CB combustion start temperature when each catalyst type is used is shown in FIG.

図1より知られるごとく、アルカリ触媒を含有する試料X1〜試料X7は、CB単独の試料X0に比べてCB燃焼開始温度が低く、低温でCBを燃焼させることができる。
また、αアルミナとアルカリ触媒を含有する試料X2は、アルカリ触媒を単独で含有する試料X1と同程度に低いCB燃焼開始温度を示していた。これは、高温環境下においてもαアルミナがアルカリ触媒とほとんど反応せず、触媒活性の低下を抑制できるためである。これに対し、アルカリ触媒とαアルミナ以外の他の材料とを含有する試料X3〜X7
は、アルカリ触媒を単独で含有する試料X1よりもCB燃焼開始温度が高くなっていた。これは、高温環境下において、θアルミナ、γアルミナ、コーディエライト、炭化ケイ素、及びチタン酸アルミニウムと、アルカリ触媒とが反応し、アルカリ触媒の触媒活性が低下したためである。
As is known from FIG. 1, Sample X1 to Sample X7 containing an alkali catalyst have a lower CB combustion start temperature than CB alone Sample X0, and can burn CB at a low temperature.
In addition, Sample X2 containing α-alumina and an alkali catalyst showed a CB combustion start temperature as low as Sample X1 containing an alkali catalyst alone. This is because α-alumina hardly reacts with the alkali catalyst even in a high-temperature environment, and a decrease in catalytic activity can be suppressed. On the other hand, samples X3 to X7 containing an alkali catalyst and a material other than α-alumina.
The CB combustion start temperature was higher than that of the sample X1 containing an alkali catalyst alone. This is because θ alumina, γ alumina, cordierite, silicon carbide, and aluminum titanate react with the alkali catalyst in a high temperature environment, and the catalytic activity of the alkali catalyst is reduced.

このように、本例によれば、αアルミナをハニカム体基材の材質として用いることにより、高温環境下においても、触媒活性の低下を抑制できることがわかる。   Thus, according to this example, it can be seen that the use of α-alumina as the material for the honeycomb body base material can suppress a decrease in catalyst activity even in a high temperature environment.

(実施例
本例においては、αアルミナからなるハニカム体基材を作製し、その製造条件を検討する例である。
本例のハニカム体基材1は、αアルミナからなり、図2及び図3に示すごとく、格子状に配設された多孔質の隔壁12と、該隔壁12に囲まれて軸方向に伸びる複数のセル13とを有する。本例において、ハニカム体基材1は、筒形状の外周壁11と、この外周壁11内において四角形格子状に配設された隔壁12を有している。そして、隔壁12によって区画された多数のセル13が形成されている。各セル13は、円柱形状のハニカム体基材1の軸方向に伸びるように形成されており、ハニカム体基材1の両端部18、19においてそれぞれ開口している。
(Example 1 )
In this example, a honeycomb body substrate made of α-alumina is manufactured, and the manufacturing conditions thereof are examined.
The honeycomb body substrate 1 of this example is made of α-alumina, and as shown in FIGS. 2 and 3, porous partition walls 12 arranged in a lattice shape, and a plurality of axial partition walls surrounded by the partition walls 12. Cell 13. In this example, the honeycomb body base material 1 has a cylindrical outer peripheral wall 11 and partition walls 12 arranged in a rectangular lattice shape in the outer peripheral wall 11. A large number of cells 13 partitioned by the partition walls 12 are formed. Each cell 13 is formed so as to extend in the axial direction of the cylindrical honeycomb substrate 1, and is open at both end portions 18 and 19 of the honeycomb substrate 1.

本例のハニカム体基材の作製にあたっては、以下のように混合工程と成形工程と焼成工程とを行う。
混合工程においては、αアルミナからなるメジアン径20〜60μmの粗大粒子と、αアルミナからなるメジアン径2μm以下の微細粒子と、焼成後にαアルミナを生成するαアルミナ前駆体粒子と、有機バインダと、水とを混合して原料混合物からなる坏土を作製する。
成形工程においては、上記坏土を上記ハニカム体基材の形状に成形してハニカム成形体を得る。
焼成工程においては、上記ハニカム成形体を焼成することにより、上記ハニカム体基材を得る。
In manufacturing the honeycomb body base material of this example, the mixing step, the forming step, and the firing step are performed as follows.
In the mixing step, coarse particles having a median diameter of 20 to 60 μm made of α-alumina, fine particles having a median diameter of 2 μm or less made of α-alumina, α-alumina precursor particles that form α-alumina after firing, an organic binder, Mix with water to make a clay made of raw material mixture.
In the forming step, the clay is formed into the shape of the honeycomb base material to obtain a honeycomb formed body.
In the firing step, the honeycomb formed body is fired to obtain the honeycomb base material.

本例においては、混合工程における粗大粒子として、大きさの異なる粒子を採用して、複数のハニカム体基材を作製し、その特性を評価する。
具体的には、まず、αアルミナからなるメジアン径15μmの粗大粒子100質量部と、αアルミナからなるメジアン径0.2μmかつ最大粒径0.5μmの微細粒子10質量部と、水酸化アルミニウムからなるメジアン径5μmの前駆体粒子5.5質量部とを乾式混合した。次いで、原料混合物に水、有機バインダ、及び保湿材を添加して混合することにより、原料混合物を粘土状にして坏土を得た(混合工程)。
In this example, particles having different sizes are employed as coarse particles in the mixing step, and a plurality of honeycomb body base materials are produced and their characteristics are evaluated.
Specifically, first, 100 mass parts of coarse particles having a median diameter of 15 μm made of α-alumina, 10 mass parts of fine particles having a median diameter of 0.2 μm and a maximum particle diameter of 0.5 μm made of α-alumina, and aluminum hydroxide Then, 5.5 parts by mass of precursor particles having a median diameter of 5 μm were dry-mixed. Subsequently, water, an organic binder, and a moisturizing material were added to the raw material mixture and mixed, thereby making the raw material mixture into a clay and obtaining a clay (mixing step).

次いで、坏土を押し出し成形し、切断することにより、円筒形状の外周壁と、この外周壁内において四角形格子状に配設された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとを有するハニカム構造のハニカム成形体を得た(成形工程)。本例においては、直径φ30mm×長さL50mmの円柱状のハニカム成形体を作製した。   Next, by extruding and cutting the kneaded material, the cylindrical outer peripheral wall, the porous partition walls arranged in the form of a quadrangular lattice in the outer peripheral wall, and the axial direction surrounded by the partition walls extend in the axial direction. A honeycomb formed body having a honeycomb structure having a plurality of cells was obtained (forming step). In this example, a cylindrical honeycomb formed body having a diameter of 30 mm and a length of L50 mm was produced.

次いで、電気炉内でハニカム成形体を最高温度1500℃で焼成した。具体的には、まず、窒素循環させることで電気炉内を酸素濃度0.5体積%の雰囲気に調整し、この雰囲気下でハニカム成形体を昇温速度50℃/時間で加熱し、温度1200℃に達したところで、電気炉内への窒素循環を停止した。次いで、電気炉内に大気を導入させることにより電気炉内の酸素濃度を増加させながら、ハニカム成形体を昇温速度50℃/時間で加熱し、温度1500℃に達したところで10時間保持した(焼成工程)。このようにして、ハニカム体基材1を得た(図2及び図3参照)。これを試料Y1とする。   Next, the honeycomb formed body was fired at a maximum temperature of 1500 ° C. in an electric furnace. Specifically, first, nitrogen was circulated to adjust the inside of the electric furnace to an atmosphere having an oxygen concentration of 0.5% by volume, and in this atmosphere, the honeycomb formed body was heated at a heating rate of 50 ° C./hour, and the temperature was 1200. When the temperature reached 0 ° C., the nitrogen circulation into the electric furnace was stopped. Next, while increasing the oxygen concentration in the electric furnace by introducing the atmosphere into the electric furnace, the honeycomb formed body was heated at a heating rate of 50 ° C./hour, and held for 10 hours when the temperature reached 1500 ° C. ( Firing step). In this way, a honeycomb body substrate 1 was obtained (see FIGS. 2 and 3). This is designated as sample Y1.

また、本例においては、混合工程において用いる粗大粒子のメジアン径が試料Y1とは異なる4種類の粒子を用いて、さらに4種類のハニカム体基材(試料Y2〜試料Y5)を作製した。
具体的には、試料Y2は、αアルミナからなるメジアン径30μmの粗大粒子を用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y3は、αアルミナからなるメジアン径45μmの粗大粒子を用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y4は、αアルミナからなるメジアン径60μmの粗大粒子を用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y5は、αアルミナからなるメジアン径85μmの粗大粒子を用いて作製したハニカム体基材である。
これらの試料Y2〜Y5は、粗大粒子のメジアン径を変更した点を除いては、上記試料Y1と同様にして作製したハニカム体基材である。
Further, in this example, four types of honeycomb base materials (sample Y2 to sample Y5) were prepared using four types of particles whose median diameter of coarse particles used in the mixing step is different from that of sample Y1.
Specifically, the sample Y2 is a honeycomb body substrate manufactured using coarse particles made of α-alumina and having a median diameter of 30 μm.
Sample Y3 is a honeycomb substrate made of coarse particles having a median diameter of 45 μm made of α-alumina.
Sample Y4 is a honeycomb substrate made of coarse particles made of α-alumina and having a median diameter of 60 μm.
Sample Y5 is a honeycomb substrate made of coarse particles having a median diameter of 85 μm made of α-alumina.
These samples Y2 to Y5 are honeycomb body substrates manufactured in the same manner as the sample Y1 except that the median diameter of the coarse particles was changed.

さらに、本例においては、混合工程におけるαアルミナの原料として粗大粒子を用いずに、微細粒子とαアルミナ前駆体粒子とを用いてハニカム体基材(試料Y6)を作製した。
試料Y6の作製にあたっては、まず、αアルミナからなるメジアン径0.2μmかつ最大粒径0.5μmの微細粒子100質量部と、水酸化アルミニウムからなるメジアン径5μmの前駆体粒子5質量部とを乾式混合した。次いで、原料混合物に水、有機バインダ、及び保湿材を添加して混合することにより、原料混合物を粘土状にした(混合工程)。その後、上記試料Y1と同様に成形工程及び焼成工程を行って、ハニカム体基材(試料Y6)を得た。
Furthermore, in this example, a honeycomb substrate (sample Y6) was produced using fine particles and α-alumina precursor particles without using coarse particles as a raw material of α-alumina in the mixing step.
In preparing the sample Y6, first, 100 parts by mass of fine particles having a median diameter of 0.2 μm made of α-alumina and a maximum particle diameter of 0.5 μm, and 5 parts by mass of precursor particles made of aluminum hydroxide having a median diameter of 5 μm. Dry mixed. Subsequently, water, an organic binder, and a moisturizing material were added to the raw material mixture and mixed to make the raw material mixture clay (mixing step). Thereafter, the forming step and the firing step were performed in the same manner as the sample Y1 to obtain a honeycomb body base material (sample Y6).

次に、上記のようにして得られた試料Y1〜試料Y6の各ハニカム体基材について、平均細孔径及び気孔率を測定した。
平均細孔径及び気孔率の測定には、水銀圧入法の原理に基づいた水銀ポロシメータとして、(株)島津製作所製のオートポアIV9500を採用した。測定にあたっては、ハニカム体基材の細孔への水銀の圧入時における接触角を140°、表面張力を480dynes/cm、圧力を0.0045〜420MPaに設定することができる。また、測定ステップ(μm)を、200、150、70、40、20、10、5.0、2.0、1.0、0.5、0.1、0.05、0.03に設定することができる。なお、この測定ステップは、細孔径のことである。
このようにして、ハニカム体基材について細孔径とその容積分布が得られる。平均細孔径は、水銀ポロシメータで求めた細孔分布における積算値50%での細孔径である。
また、気孔率は、αアルミナの真比重を3.98として、全細孔容積÷(全細孔容積+1/3.98)×100という式に基づいて算出することができる。
Next, the average pore diameter and the porosity of each of the honeycomb body substrates of Sample Y1 to Sample Y6 obtained as described above were measured.
For the measurement of average pore diameter and porosity, Autopore IV9500 manufactured by Shimadzu Corporation was adopted as a mercury porosimeter based on the principle of mercury intrusion. In the measurement, the contact angle at the time of press-fitting mercury into the pores of the honeycomb body substrate can be set to 140 °, the surface tension can be set to 480 dynes / cm, and the pressure can be set to 0.0045 to 420 MPa. Also, the measurement step (μm) is set to 200, 150, 70, 40, 20, 10, 5.0, 2.0, 1.0, 0.5, 0.1, 0.05, 0.03 can do. In addition, this measurement step is a pore diameter.
In this way, the pore diameter and the volume distribution are obtained for the honeycomb body substrate. The average pore diameter is the pore diameter at an integrated value of 50% in the pore distribution determined with a mercury porosimeter.
The porosity can be calculated based on the formula of total pore volume / (total pore volume + 1 / 3.98) × 100, assuming that the true specific gravity of α-alumina is 3.98.

また、試料Y1〜試料Y6の各ハニカム体基材について、A軸強度を測定した。
具体的には、まず、各試料から直径φ15mm×長さL15mmのサイズの円柱状の測定サンプルをくり抜いた。そして、オートグラフを用いて、社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるJASO規格M505−87に規定されている圧縮強度(A軸強度)を測定した。
Further, the A-axis strength was measured for each of the honeycomb body base materials of Sample Y1 to Sample Y6.
Specifically, first, a cylindrical measurement sample having a diameter of 15 mm × length L15 mm was cut out from each sample. And the compressive strength (A-axis strength) prescribed | regulated to JASO specification M505-87 which is an automobile specification issued by the Japan Society for Automotive Engineers was measured using an autograph.

各試料Y1〜Y6について、原料に用いた粗大粒子のメジアン径(平均粒子径)と、ハニカム体基材の平均細孔径との関係を図4に示す。同図において、横軸は粗大粒子のメジアン径(μm)を示し、縦軸はハニカム体基材の平均細孔径(μm)を示す。また、原料に用いた粗大粒子のメジアン径と、ハニカム体基材の気孔率との関係を図5に示す。同図において、横軸は粗大粒子のメジアン径(μm)を示し、縦軸はハニカム体基材の気孔率(%)を示す。また、原料に用いた粗大粒子のメジアン径と、ハニカム体基材のA軸強度との関係を図6に示す。同図において、横軸は粗大粒子のメジアン径(μm)を示し、縦軸はハニカム体基材のA軸強度(MPa)を示す。   FIG. 4 shows the relationship between the median diameter (average particle diameter) of the coarse particles used for the raw material and the average pore diameter of the honeycomb body substrate for each sample Y1 to Y6. In the figure, the horizontal axis represents the median diameter (μm) of the coarse particles, and the vertical axis represents the average pore diameter (μm) of the honeycomb body substrate. FIG. 5 shows the relationship between the median diameter of the coarse particles used as the raw material and the porosity of the honeycomb body base material. In the figure, the horizontal axis represents the median diameter (μm) of the coarse particles, and the vertical axis represents the porosity (%) of the honeycomb body substrate. FIG. 6 shows the relationship between the median diameter of the coarse particles used as the raw material and the A-axis strength of the honeycomb body base material. In the figure, the horizontal axis indicates the median diameter (μm) of the coarse particles, and the vertical axis indicates the A-axis strength (MPa) of the honeycomb body substrate.

図4より知られるごとく、メジアン径が20〜60μmの粗大粒子を用いることにより、ハニカム体基材の平均細孔径を10〜20μmという範囲内に調整できることがわかる。そのため、圧力損失が低く、PMの捕集性能に優れたハニカム体基材を得ることができる。
また、図5より知られるごとく、メジアン径が20〜60μmの粗大粒子を用いることにより、ハニカム体基材の気孔率を40〜70%という範囲内に調整できることがわかる。そのため、圧力損失が低く、強度に優れたハニカム体基材を得ることができる。
また、図6より知られるごとく、メジアン径が20〜60μmの粗大粒子を用いることにより、2MPa以上というA軸強度が高いハニカム体基材を得ることができる。
このように、本例によれば、ハニカム体基材の製造にあたっては、メジアン径20〜60μmの粗大粒子を用いることが好ましいことがわかる。
As can be seen from FIG. 4, the average pore diameter of the honeycomb body substrate can be adjusted within a range of 10 to 20 μm by using coarse particles having a median diameter of 20 to 60 μm. Therefore, a honeycomb body substrate with low pressure loss and excellent PM collection performance can be obtained.
Further, as can be seen from FIG. 5, it can be seen that the porosity of the honeycomb substrate can be adjusted within a range of 40 to 70% by using coarse particles having a median diameter of 20 to 60 μm. Therefore, a honeycomb body substrate having a low pressure loss and excellent strength can be obtained.
As can be seen from FIG. 6, a honeycomb base material having a high A-axis strength of 2 MPa or more can be obtained by using coarse particles having a median diameter of 20 to 60 μm.
Thus, according to this example, it is understood that coarse particles having a median diameter of 20 to 60 μm are preferably used in the manufacture of the honeycomb body base material.

次に、本例においては、混合工程における微細粒子として、大きさの異なる粒子を採用して、複数のハニカム体基材を作製し、その特性を評価する。
具体的には、まず、αアルミナからなるメジアン径45μmの粗大粒子100質量部と、αアルミナからなるメジアン径3μmかつ最大粒径4μmの微細粒子10質量部と、水酸化アルミニウムからなるメジアン径5μmの前駆体粒子5.5質量部とを乾式混合した。次いで、原料混合物に水、有機バインダ、及び保湿材を添加して混合することにより、原料混合物を粘土状にした(混合工程)。次に、上記試料Y1と同様にして成形工程及び焼成工程を行い、上記試料Y1と同形状のハニカム体基材を得た。これを試料Y7とする。
Next, in this example, as the fine particles in the mixing step, particles having different sizes are adopted to produce a plurality of honeycomb body base materials, and the characteristics thereof are evaluated.
Specifically, first, 100 parts by mass of coarse particles having a median diameter of 45 μm made of α-alumina, 10 parts by mass of fine particles having a median diameter of 3 μm and a maximum particle size of 4 μm made of α-alumina, and a median diameter of 5 μm made of aluminum hydroxide. The precursor particles of 5.5 parts by mass were dry mixed. Subsequently, water, an organic binder, and a moisturizing material were added to the raw material mixture and mixed to make the raw material mixture clay (mixing step). Next, a forming step and a firing step were performed in the same manner as the sample Y1, and a honeycomb body substrate having the same shape as the sample Y1 was obtained. This is designated as Sample Y7.

また、本例においては、混合工程において用いる微細粒子のメジアン径が上記試料Y7とは異なる4種類の粒子を用いて、さらに4種類のハニカム体基材(試料Y8〜試料Y11)を作製した。
具体的には、試料Y8は、αアルミナからなるメジアン径2μmかつ最大粒径2.8μmの微細粒子を用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y9は、αアルミナからなるメジアン径1μmかつ最大粒径1.6μmの微細粒子を用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y10は、αアルミナからなるメジアン径0.5μmかつ最大粒径0.9μmの微細粒子を用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y11は、αアルミナからなるメジアン径0.2μmかつ最大粒径0.5μmの微細粒子を用いて作製したハニカム体基材である。
これらの試料Y8〜Y11は、微細粒子のメジアン径を変更した点を除いては、上記試料Y7と同様にして作製したハニカム体基材である。
Further, in this example, four types of honeycomb body base materials (sample Y8 to sample Y11) were manufactured using four types of particles whose median diameter of fine particles used in the mixing step is different from that of the sample Y7.
Specifically, sample Y8 is a honeycomb body substrate manufactured using fine particles made of α-alumina and having a median diameter of 2 μm and a maximum particle diameter of 2.8 μm.
Sample Y9 is a honeycomb body substrate manufactured using fine particles made of α-alumina and having a median diameter of 1 μm and a maximum particle diameter of 1.6 μm.
Sample Y10 is a honeycomb body substrate manufactured using fine particles made of α-alumina and having a median diameter of 0.5 μm and a maximum particle diameter of 0.9 μm.
Sample Y11 is a honeycomb body substrate manufactured using fine particles made of α-alumina and having a median diameter of 0.2 μm and a maximum particle diameter of 0.5 μm.
These samples Y8 to Y11 are honeycomb body substrates manufactured in the same manner as the sample Y7 except that the median diameter of the fine particles was changed.

次に、上記のようにして得られた試料Y7〜試料Y11の各ハニカム体基材について、上記試料Y1〜Y6と同様にして、平均細孔径、気孔率、及びA軸強度を測定した。そして、各ハニカム体基材の作製に用いた微細粒子のメジアン径と、ハニカム体基材の平均細孔径との関係を図7に示す。同図において、横軸は微細粒子のメジアン径(μm)を示し、縦軸はハニカム体基材の平均細孔径(μm)を示す。また、微細粒子のメジアン径と、ハニカム体基材の気孔率との関係を図8に示す。同図において、横軸は微細粒子のメジアン径(μm)を示し、縦軸はハニカム体基材の気孔率(%)を示す。また、微細粒子のメジアン径(粒子径)と、ハニカム体基材のA軸強度との関係を図9に示す。同図において、横軸は微細粒子のメジアン径(μm)を示し、縦軸はハニカム体基材のA軸強度(MPa)を示す。   Next, the average pore diameter, the porosity, and the A-axis strength of each of the honeycomb body base materials of Sample Y7 to Sample Y11 obtained as described above were measured in the same manner as Samples Y1 to Y6. FIG. 7 shows the relationship between the median diameter of the fine particles used for manufacturing each honeycomb body base material and the average pore diameter of the honeycomb body base material. In the figure, the horizontal axis represents the median diameter (μm) of the fine particles, and the vertical axis represents the average pore diameter (μm) of the honeycomb body substrate. FIG. 8 shows the relationship between the median diameter of the fine particles and the porosity of the honeycomb body base material. In the figure, the horizontal axis represents the median diameter (μm) of the fine particles, and the vertical axis represents the porosity (%) of the honeycomb body substrate. FIG. 9 shows the relationship between the median diameter (particle diameter) of the fine particles and the A-axis strength of the honeycomb body base material. In the figure, the horizontal axis represents the median diameter (μm) of the fine particles, and the vertical axis represents the A-axis strength (MPa) of the honeycomb body substrate.

図7より知られるごとく、メジアン径が2μm以下の微細粒子を用いることにより、ハニカム体基材の平均細孔径を10〜20μmという範囲内に調整できることがわかる。そのため、圧力損失が低く、PMの捕集性能に優れたハニカム体基材を得ることができる。
また、図8より知られるごとく、メジアン径が2μm以下の微細粒子を用いることにより、ハニカム体基材の気孔率を40〜70%という範囲内に調整できることがわかる。そのため、圧力損失が低く、強度に優れたハニカム体基材を得ることができる。
また、図9より知られるごとく、メジアン径が2μm以下の微細粒子を用いることにより、2MPa以上というA軸強度が高いハニカム体基材を得ることができる。
このように、本例によれば、ハニカム体基材の製造にあたっては、メジアン径2μm以下の微細粒子を用いることが好ましいことがわかる。
As is known from FIG. 7, it can be seen that the average pore diameter of the honeycomb body substrate can be adjusted within a range of 10 to 20 μm by using fine particles having a median diameter of 2 μm or less. Therefore, a honeycomb body substrate with low pressure loss and excellent PM collection performance can be obtained.
Further, as can be seen from FIG. 8, it can be seen that the porosity of the honeycomb base material can be adjusted within a range of 40 to 70% by using fine particles having a median diameter of 2 μm or less. Therefore, a honeycomb body substrate having a low pressure loss and excellent strength can be obtained.
Further, as is known from FIG. 9, a honeycomb body substrate having a high A-axis strength of 2 MPa or more can be obtained by using fine particles having a median diameter of 2 μm or less.
As described above, according to this example, it is found that it is preferable to use fine particles having a median diameter of 2 μm or less in manufacturing the honeycomb body base material.

次に、本例においては、混合工程における微細粒子の配合割合を変えて、複数のハニカム体基材を作製し、その特性を評価する。
具体的には、まず、αアルミナからなるメジアン径45μmの粗大粒子100質量部と、αアルミナからなるメジアン径0.2μmかつ最大粒径0.5μmの微細粒子3質量部と、水酸化アルミニウムからなるメジアン径5μmの前駆体粒子5.5質量部とを乾式混合した。次いで、原料混合物に水、有機バインダ、及び保湿材を添加して混合することにより、原料混合物を粘土状にした(混合工程)。次に、上記試料Y1と同様にして成形工程及び焼成工程を行い、上記試料Y1と同形状のハニカム体基材を得た。これを試料Y12とする。
Next, in this example, a plurality of honeycomb body base materials are produced by changing the mixing ratio of the fine particles in the mixing step, and the characteristics are evaluated.
Specifically, first, 100 parts by mass of coarse particles having a median diameter of 45 μm made of α-alumina, 3 parts by mass of fine particles having a median diameter of 0.2 μm and a maximum particle size of 0.5 μm made of α-alumina, and aluminum hydroxide Then, 5.5 parts by mass of precursor particles having a median diameter of 5 μm were dry-mixed. Subsequently, water, an organic binder, and a moisturizing material were added to the raw material mixture and mixed to make the raw material mixture clay (mixing step). Next, a forming step and a firing step were performed in the same manner as the sample Y1, and a honeycomb body substrate having the same shape as the sample Y1 was obtained. This is designated as Sample Y12.

また、混合工程における粗大粒子に対する微細粒子の配合割合を変えて、さらに5種類のハニカム体基材(試料Y13〜試料Y17)を作製した。
具体的には、試料Y13は、混合工程において粗大粒子100質量部に対して微細粒子を5質量部用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y14は、混合工程において粗大粒子100質量部に対して微細粒子を10質量部用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y15は、混合工程において粗大粒子100質量部に対して微細粒子を20質量部用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y16は、混合工程において粗大粒子100質量部に対して微細粒子を30質量部用いて作製したハニカム体基材である。
また、試料Y17は、混合工程において粗大粒子100質量部に対して微細粒子を50質量部用いて作製したハニカム体基材である。
これらの試料Y13〜Y17は、微細粒子の配合割合を変更した点を除いては、上記試料Y12と同様にして作製したハニカム体基材である。
Further, five kinds of honeycomb base materials (sample Y13 to sample Y17) were produced by changing the blending ratio of fine particles to coarse particles in the mixing step.
Specifically, the sample Y13 is a honeycomb base material manufactured using 5 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the mixing step.
Sample Y14 is a honeycomb body substrate manufactured using 10 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the mixing step.
Sample Y15 is a honeycomb body substrate manufactured using 20 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the mixing step.
Sample Y16 is a honeycomb base material produced by using 30 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the mixing step.
Sample Y17 is a honeycomb body substrate manufactured using 50 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the mixing step.
These samples Y13 to Y17 are honeycomb body substrates manufactured in the same manner as the sample Y12 except that the blending ratio of the fine particles was changed.

次に、上記のようにして得られた試料Y12〜試料Y17の各ハニカム体基材について、上記試料Y1〜Y6と同様にして、平均細孔径、気孔率、及びA軸強度を測定した。そして、混合工程における粗大粒子100質量部に対する微細粒子の配合割合と、ハニカム体基材の平均細孔径との関係を図10に示す。同図において、横軸は微細粒子の配合割合(質量部)を示し、縦軸はハニカム体基材の平均細孔径(μm)を示す。また、混合工程における粗大粒子100質量部に対する微細粒子の配合割合と、ハニカム体基材の気孔率との関係を図11に示す。同図において、横軸は微細粒子の配合割合(質量部)を示し、縦軸はハニカム体基材の気孔率(%)を示す。また、混合工程における粗大粒子100質量部に対する微細粒子の配合割合と、ハニカム体基材のA軸強度との関係を図12に示す。同図において、横軸は微細粒子の配合割合(質量部)を示し、縦軸はハニカム体基材のA軸強度(MPa)を示す。   Next, the average pore diameter, the porosity, and the A-axis strength of each of the honeycomb body substrates of Sample Y12 to Sample Y17 obtained as described above were measured in the same manner as Samples Y1 to Y6. And the relationship between the mixture ratio of the fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the mixing step and the average pore diameter of the honeycomb body base material is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the blending ratio (parts by mass) of fine particles, and the vertical axis indicates the average pore diameter (μm) of the honeycomb body substrate. Further, FIG. 11 shows the relationship between the blending ratio of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the mixing step and the porosity of the honeycomb body substrate. In the figure, the horizontal axis indicates the mixing ratio (parts by mass) of fine particles, and the vertical axis indicates the porosity (%) of the honeycomb body substrate. Further, FIG. 12 shows the relationship between the blending ratio of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the mixing step and the A-axis strength of the honeycomb body substrate. In the figure, the horizontal axis indicates the blending ratio (parts by mass) of fine particles, and the vertical axis indicates the A-axis strength (MPa) of the honeycomb body substrate.

図10より知られるごとく、混合工程においては、粗大粒子100質量部に対して微細粒子を5〜30質量部用いることにより、ハニカム体基材の平均細孔径を10〜20μmという範囲内に調整できることがわかる。そのため、圧力損失が低く、PMの捕集性能に優れたハニカム体基材を得ることができる。
また、図11より知られるごとく、粗大粒子100質量部に対して微細粒子を5〜30質量部用いることにより、ハニカム体基材の気孔率を40〜70%という範囲内に調整できることがわかる。そのため、圧力損失が低く、強度に優れたハニカム体基材を得ることができる。
また、図12より知られるごとく、粗大粒子100質量部に対して微細粒子を5〜30質量部用いることにより、2MPa以上というA軸強度が高いハニカム体基材を得ることができる。
このように、本例によれば、ハニカム体基材の製造にあたっては、粗大粒子100質量部に対して微細粒子を5〜30質量部用いることが好ましいことがわかる。
As can be seen from FIG. 10, in the mixing step, the average pore diameter of the honeycomb substrate can be adjusted within a range of 10 to 20 μm by using 5 to 30 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles. I understand. Therefore, a honeycomb body substrate with low pressure loss and excellent PM collection performance can be obtained.
Further, as can be seen from FIG. 11, it is understood that the porosity of the honeycomb base material can be adjusted within a range of 40 to 70% by using 5 to 30 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles. Therefore, a honeycomb body substrate having a low pressure loss and excellent strength can be obtained.
Further, as is known from FIG. 12, a honeycomb base material having a high A-axis strength of 2 MPa or more can be obtained by using 5 to 30 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles.
Thus, according to this example, it can be seen that it is preferable to use 5 to 30 parts by mass of fine particles with respect to 100 parts by mass of coarse particles in the manufacture of the honeycomb body base material.

次に、本例においては、焼成工程における焼成条件を変えて複数のハニカム体基材を作製し、その特性を評価する。なお、焼成条件の検討にあたっては、焼成時の焼結挙動を調べるために、混合工程において粗大粒子を用いずに微細粒子を用いて検討を行う。   Next, in this example, a plurality of honeycomb body base materials are produced by changing the firing conditions in the firing step, and the characteristics are evaluated. In examining the firing conditions, in order to investigate the sintering behavior during firing, the fine particles are used in the mixing step without using coarse particles.

具体的には、まず、αアルミナからなるメジアン径0.2μmかつ最大粒径0.5μmの微細粒子100質量部と、水酸化アルミニウムからなるメジアン径5μmの前駆体粒子5質量部とを乾式混合した。次いで、原料混合物に水、有機バインダ、及び保湿材を添加して混合することにより、原料混合物を粘土状にした。次に、上記試料Y1と同様にして成形工程を行い、上記試料Y1と同形状のハニカム成形体(直径φ30mm×長さL50mmの円柱状)を得た。   Specifically, first, 100 parts by mass of fine particles having a median diameter of 0.2 μm made of α-alumina and a maximum particle size of 0.5 μm and 5 parts by mass of precursor particles made of aluminum hydroxide having a median diameter of 5 μm are dry-mixed. did. Subsequently, water, an organic binder, and a moisturizing material were added to and mixed with the raw material mixture, whereby the raw material mixture was made into a clay. Next, a forming process was performed in the same manner as the sample Y1, and a honeycomb formed body (a cylindrical shape with a diameter of 30 mm and a length of L50 mm) having the same shape as the sample Y1 was obtained.

次いで、円柱形状のハニカム成形体から直径φ5mm×長さL20mmの円柱状のハニカム成形体をくり抜いてこれを評価用試料とした。次いで、熱機械分析(TMA)装置((株)島津製作所製のTMA−60H)を用いて、ハニカム成形体の評価用試料を昇温速度20℃/minで最高温度1400℃まで加熱した。加熱は、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気(酸素濃度5体積%)、又は大気(酸素濃度約21体積%)を流速50mL/minでハニカム成形体試料に流通させながら行った。そして、加熱時における評価用試料の膨張収縮度(%)をTMA装置により測定した。その結果を図13及び図14に示す。
図13は、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気(酸素濃度5体積%)での加熱時における温度と膨張収縮度との関係を示す。一方、図14は、大気ガス雰囲気(酸素濃度約21体積%)での加熱時における温度と膨張収縮度との関係を示す。図13及び図14においては、いずれも、横軸は加熱時の温度(℃)を示し、縦軸は膨張収縮度(%)を示す。
Next, a cylindrical honeycomb molded body having a diameter of 5 mm and a length of L20 mm was cut out from the cylindrical honeycomb molded body, and this was used as a sample for evaluation. Next, using a thermomechanical analysis (TMA) apparatus (TMA-60H manufactured by Shimadzu Corporation), the sample for evaluation of the honeycomb formed body was heated to a maximum temperature of 1400 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min. Heating was performed while flowing a mixed gas atmosphere of nitrogen and oxygen (oxygen concentration of 5% by volume) or air (oxygen concentration of about 21% by volume) through the honeycomb molded body sample at a flow rate of 50 mL / min. And the expansion-contraction degree (%) of the sample for evaluation at the time of a heating was measured with the TMA apparatus. The results are shown in FIGS.
FIG. 13 shows the relationship between the temperature and the degree of expansion and contraction during heating in a mixed gas atmosphere of nitrogen and oxygen (oxygen concentration 5% by volume). On the other hand, FIG. 14 shows the relationship between the temperature and the expansion / contraction degree during heating in an atmospheric gas atmosphere (oxygen concentration of about 21% by volume). In both FIG. 13 and FIG. 14, the horizontal axis indicates the temperature during heating (° C.), and the vertical axis indicates the degree of expansion / contraction (%).

図13より知られるごとく、ハニカム成形体は、温度1200℃からαアルミナの焼結にともない急速な収縮が認められる。したがって、所望の基材強度を得るためには、焼成最高温度を1200以上にして焼成を行うことが好ましい。また、焼成温度がより高ければ、より短時間でαアルミナを焼結させることができるため、より短時間で所望の強度のハニカム体基材を得ることができる。   As is known from FIG. 13, the honeycomb formed body is observed to rapidly shrink from a temperature of 1200 ° C. as α alumina is sintered. Therefore, in order to obtain a desired base material strength, it is preferable to perform firing at a maximum firing temperature of 1200 or more. Further, if the firing temperature is higher, α-alumina can be sintered in a shorter time, and thus a honeycomb body substrate having a desired strength can be obtained in a shorter time.

また、図13より知られるごとく、酸素濃度が5体積%の焼成雰囲気においては、温度1400℃まで膨張収縮挙動が測定できることがわかる。即ち、酸素濃度が5体積%の焼成雰囲気においては、少なくとも温度1400℃までハニカム成形体はそのハニカム構造を保持できている。一方、図14より知られるごとく、酸素濃度が約21%の大気焼成雰囲気においては、ハニカム成形体は約280℃において瞬間的に収縮していた。これは、酸素濃度の高い焼成条件下においては、ハニカム成形体においてαアルミナの粒子及びαアルミナ前駆体の粒子を保持するバインダが燃焼し、ハニカム成形体のハニカム構造が崩壊することを示す。したがって、焼成工程においては、温度1200℃未満における雰囲気ガスの酸素濃度を5体積%以下に調整することが好ましい。   Further, as is known from FIG. 13, it can be seen that the expansion and contraction behavior can be measured up to a temperature of 1400 ° C. in a firing atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume. That is, in a firing atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume, the honeycomb formed body can maintain its honeycomb structure up to a temperature of at least 1400 ° C. On the other hand, as known from FIG. 14, the honeycomb molded body contracted instantaneously at about 280 ° C. in an air firing atmosphere having an oxygen concentration of about 21%. This indicates that, under firing conditions with a high oxygen concentration, the binder holding the α-alumina particles and the α-alumina precursor particles in the honeycomb molded body burns, and the honeycomb structure of the honeycomb molded body collapses. Therefore, in the firing step, it is preferable to adjust the oxygen concentration of the atmospheric gas at a temperature below 1200 ° C. to 5% by volume or less.

参考
本例は、αアルミナからなるハニカム体基材に、アルカリ触媒を担持してなる排ガス浄化フィルタを作製し、その特性を評価する例である。
本例の排ガス浄化フィルタ2は、図15及び図16に示すごとく、αアルミナからなるハニカム体基材3を有する。ハニカム体基材3は、筒形状の外周壁31と、外周壁31内において四角形格子状に配設された多孔質の隔壁32と、該隔壁32に囲まれて軸方向に伸びる多数のセル33とを有する。各セル33は、円柱形状のハニカム体基材3の軸方向に伸びるように形成されている。
( Reference Example 2 )
This example is an example in which an exhaust gas purification filter in which an alkali catalyst is supported on a honeycomb body substrate made of α-alumina is manufactured and its characteristics are evaluated.
As shown in FIGS. 15 and 16, the exhaust gas purification filter 2 of this example has a honeycomb body base 3 made of α-alumina. The honeycomb base material 3 includes a cylindrical outer peripheral wall 31, porous partition walls 32 arranged in a square lattice pattern in the outer peripheral wall 31, and a large number of cells 33 that are surrounded by the partition walls 32 and extend in the axial direction. And have. Each cell 33 is formed to extend in the axial direction of the cylindrical honeycomb substrate 3.

ハニカム体基材3においては、複数のセル33のうち、排ガスが流入する流入セル331の下流側の端部39と排ガスを排出する排出セル332の上流側の端部38とが栓部35により閉塞されている。栓部35は、ハニカム体基材の両端面38、39において隣り合うセル33の開口部を交互に閉塞し、いわゆる市松模様状に配設されている。   In the honeycomb body base material 3, among the plurality of cells 33, the end portion 39 on the downstream side of the inflow cell 331 into which the exhaust gas flows and the end portion 38 on the upstream side of the exhaust cell 332 from which the exhaust gas is discharged are formed by the plug portion 35. It is blocked. The plug portions 35 alternately close the openings of the adjacent cells 33 on both end faces 38 and 39 of the honeycomb body base material, and are arranged in a so-called checkered pattern.

また、本例の排ガス浄化フィルタ2において、ハニカム体基材3の隔壁32には、アルカリ触媒(図示略)が担持されている。本例において、アルカリ触媒は、ソーダライトとアルカリ金属元素源(炭酸カリウム)との混合物を焼成してなる。   In the exhaust gas purification filter 2 of this example, an alkali catalyst (not shown) is supported on the partition walls 32 of the honeycomb body base material 3. In this example, the alkali catalyst is obtained by firing a mixture of sodalite and an alkali metal element source (potassium carbonate).

以下、本例の排ガス浄化フィルタの製造方法について、説明する。
具体的には、まず、セルの両端が開口したハニカム体基材(図2及び図3参照)を準備した。かかるハニカム体基材としては、実施例の試料Y3を用いた。
次いで、シリカ−アルミナ複合材料に、水、有機バインダ、及び保湿剤を添加して混合し、粘土状の栓部形成材料を作製した。そして、栓部形成材料により、ハニカム体基材(試料Y3)の各セルの両端面の開口部のうちの一方をそれぞれ塞ぐと共に、ハニカム体基材の一方の端面において、セルの開口部を交互に塞いだ。次いで、電気炉を用いて、ハニカム体基材を大気雰囲気で昇温速度200℃/時間で最高温度650℃まで昇温させ、この最高温度で3時間加熱する熱処理を行った。
このようにして、図15及び図16に示すごとく、複数のセル33のうち、排ガスが流入する流入セル331の下流側の端部39と排ガスを排出する排出セル332の上流側の端部38とが栓部35により閉塞されたハニカム体基材3を得た。
Hereinafter, the manufacturing method of the exhaust gas purification filter of this example will be described.
Specifically, first, a honeycomb base material (see FIGS. 2 and 3) in which both ends of the cell were opened was prepared. As such a honeycomb body base material, the sample Y3 of Example 1 was used.
Next, water, an organic binder, and a humectant were added to and mixed with the silica-alumina composite material to prepare a clay-like plug part forming material. Then, one of the openings on both end faces of each cell of the honeycomb substrate (sample Y3) is closed with the plug forming material, and the cell openings are alternately arranged on one end face of the honeycomb substrate. I closed it. Next, using an electric furnace, the honeycomb body substrate was heated to a maximum temperature of 650 ° C. at a temperature increase rate of 200 ° C./hour in an air atmosphere, and heat treatment was performed by heating at this maximum temperature for 3 hours.
In this way, as shown in FIGS. 15 and 16, among the plurality of cells 33, the downstream end portion 39 of the inflow cell 331 into which the exhaust gas flows and the upstream end portion 38 of the exhaust cell 332 from which the exhaust gas is discharged. And honeycomb body substrate 3 closed by plug portion 35 was obtained.

次に、ハニカム体基材に担持させるアルカリ触媒を準備した。本例において、アルカリ触媒としては、参考例1の上記試料X1を用いた。
そして、アルカリ触媒(試料X1)、無機バインダ、及び分散材を水に添加し、撹拌することにより、触媒スラリーを作製した。次いで、この触媒スラリーに、上述のようにして栓部を形成したハニカム体基材を浸漬し、ハニカム体基材に触媒スラリーを含浸させた。
Next, an alkali catalyst to be supported on the honeycomb body base material was prepared. In this example, the sample X1 of Reference Example 1 was used as the alkali catalyst.
And the catalyst slurry was produced by adding an alkali catalyst (sample X1), an inorganic binder, and a dispersing agent to water, and stirring. Next, the honeycomb body base material in which the plug portions were formed as described above was immersed in this catalyst slurry, and the honeycomb body base material was impregnated with the catalyst slurry.

次に、ハニカム体基材の一方の端面にエアーを吹き付けると共に、ハニカム体基材の他方の端面から吸引を行うことにより、ハニカム体基材から残留水分を簡易的に除去した。その後、熱風発生機を用いて、ハニカム体基材に温度200℃の熱風を送り、ハニカム体基材中の残留水分を完全に除去した。次いで、電気炉中で、ハニカム体基材を大気雰囲気で昇温速度200℃/時間で最高温度650℃まで昇温させ、この最高温度でハニカム体基材を3時間加熱する熱処理を行った。
このようにして、αアルミナからなるハニカム体基材にアルカリ触媒が担持された排ガス浄化フィルタを得た。これを試料E1とする。なお、試料E1において、アルカリ触媒の担持量は、排ガス浄化フィルタ1Lあたりに40gである。
Next, air was blown to one end face of the honeycomb body base material, and suction was performed from the other end face of the honeycomb body base material, whereby residual moisture was simply removed from the honeycomb body base material. Thereafter, using a hot air generator, hot air having a temperature of 200 ° C. was sent to the honeycomb body substrate to completely remove residual moisture in the honeycomb body substrate. Next, in the electric furnace, the honeycomb body substrate was heated to a maximum temperature of 650 ° C. at a temperature increase rate of 200 ° C./hour in an air atmosphere, and heat treatment was performed to heat the honeycomb body substrate at this maximum temperature for 3 hours.
Thus, an exhaust gas purification filter in which an alkali catalyst was supported on a honeycomb body substrate made of α-alumina was obtained. This is designated as Sample E1. In sample E1, the supported amount of alkali catalyst is 40 g per 1 L of exhaust gas purification filter.

次に、試料E1の耐熱性を評価するために、電気炉を用いて、大気雰囲気中にて昇温速度200℃/時間で試料E1を最高温度750℃まで昇温させ、この温度750℃で20時間保持させる熱処理を行った。この熱処理後の試料を試料E2とする。
また、試料E1の耐熱性を評価するために、電気炉を用いて、大気雰囲気中にて昇温速度200℃/時間で試料E1を最高温度800℃まで昇温させ、この温度800℃で50時間保持させる熱処理を行った。この熱処理後の試料を試料E3とする。
Next, in order to evaluate the heat resistance of the sample E1, using an electric furnace, the sample E1 is heated up to a maximum temperature of 750 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./hour in an air atmosphere. A heat treatment was performed for 20 hours. Let the sample after this heat processing be the sample E2.
Further, in order to evaluate the heat resistance of the sample E1, the temperature of the sample E1 was raised to a maximum temperature of 800 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./hour in an air atmosphere using an electric furnace, and 50 ° C. at this temperature of 800 ° C. A heat treatment for holding for a time was performed. Let the sample after this heat processing be the sample E3.

また、本例においては、上記試料E1の比較用として、コージェライトからなるハニカム体基材にアルカリ触媒が担持された排ガス浄化フィルタを作製した。
具体的には、まず、コージェライトからなる直径φ30mm×長さL50mmの円柱形状のハニカム体基材を準備した。このハニカム体基材は、材質がαアルミナの代わりにコージェライトからなる点を除いては、上記試料E1のハニカム体と同様のものであり、端面には試料E1と同様に市松模様状に栓部が形成されている。
Further, in this example, an exhaust gas purification filter in which an alkali catalyst was supported on a honeycomb body substrate made of cordierite was manufactured as a comparison with the sample E1.
Specifically, first, a cylindrical honeycomb substrate made of cordierite and having a diameter of 30 mm and a length of L50 mm was prepared. The honeycomb body base material is the same as the honeycomb body of the sample E1 except that the material is cordierite instead of α-alumina, and the end face is plugged in a checkered pattern like the sample E1. The part is formed.

次に、コージェライトからなるハニカム体基材にアルカリ触媒を担持させた。担持方法は、上記試料E1と同様にして行った。このようにして、コージェライトからなるハニカム体基材にアルカリ触媒が担持された比較用の排ガス浄化フィルタを得た。これを試料C1とする。なお、試料C1において、アルカリ触媒の担持量は、上記試料E1と同様に、排ガス浄化フィルタ1Lあたりに40gである。
また、試料C1の耐熱性を評価するために、電気炉を用いて、大気雰囲気中にて昇温速度200℃/時間で試料C1を最高温度750℃まで昇温させ、この温度750℃で20時間保持させる熱処理を行った。この熱処理後の試料を試料C2とする。
Next, an alkali catalyst was supported on a honeycomb body substrate made of cordierite. The loading method was performed in the same manner as the sample E1. In this manner, a comparative exhaust gas purification filter in which an alkali catalyst was supported on a honeycomb body substrate made of cordierite was obtained. This is designated as Sample C1. In sample C1, the amount of alkali catalyst supported is 40 g per 1 L of exhaust gas purification filter, as in sample E1.
Further, in order to evaluate the heat resistance of the sample C1, using an electric furnace, the sample C1 is heated up to a maximum temperature of 750 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./hour in an air atmosphere. A heat treatment for holding for a time was performed. Let the sample after this heat processing be the sample C2.

また、上記試料E1〜E3、試料C1、及び試料C2に対する更なる比較用として、実車両に搭載されていた排ガス浄化フィルタから評価基準用の試料(試料C0)を作製した。
具体的には、走行履歴が18万kmであるディーゼル車両に搭載されていた排ガス浄化フィルタから直径φ30mm×長さL50mmの円柱形状の排ガス浄化フィルタの試料をくり抜いた。この排ガス浄化フィルタは、コージェライトからなるハニカム体基材に貴金属触媒が担持されたものである。また、ハニカム体基材は、円筒形状の外周壁と、外周壁内において四角形格子状に配設された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとを有する。
Further, as a further comparison with respect to the samples E1 to E3, the sample C1, and the sample C2, a sample for evaluation standard (sample C0) was prepared from an exhaust gas purification filter mounted on an actual vehicle.
Specifically, a sample of a cylindrical exhaust gas purification filter having a diameter of 30 mm and a length of L50 mm was cut out from an exhaust gas purification filter mounted on a diesel vehicle having a travel history of 180,000 km. In this exhaust gas purification filter, a noble metal catalyst is supported on a honeycomb body substrate made of cordierite. The honeycomb base material has a cylindrical outer peripheral wall, porous partition walls arranged in a square lattice pattern in the outer peripheral wall, and a plurality of cells that are surrounded by the partition walls and extend in the axial direction.

次いで、シリカ−アルミナ複合材料に、水、有機バインダ、及び保湿剤を添加して混合し、粘土状の栓部形成材料を作製した。そして、栓部形成材料により、上述のようにしてくり抜いた排ガス浄化フィルタの各セルの両端面の開口部のうちの一方をそれぞれ塞ぐと共に、排ガス浄化フィルタの一方の端面において、セルの開口部を交互に塞いだ。次いで、電気炉を用いて、ハニカム体基材を大気雰囲気で昇温速度200℃/時間で最高温度650℃まで昇温させ、この最高温度で3時間加熱する熱処理を行った。このようにして、上記試料E1と同様に栓部を形成した。これを評価基準用の試料C0とする。   Next, water, an organic binder, and a humectant were added to and mixed with the silica-alumina composite material to prepare a clay-like plug part forming material. Then, the plug portion forming material closes one of the openings on both end surfaces of each cell of the exhaust gas purification filter that has been cut out as described above, and the opening of the cell is formed on one end surface of the exhaust gas purification filter. It was closed alternately. Next, using an electric furnace, the honeycomb body substrate was heated to a maximum temperature of 650 ° C. at a temperature increase rate of 200 ° C./hour in an air atmosphere, and heat treatment was performed by heating at this maximum temperature for 3 hours. In this manner, a plug portion was formed in the same manner as the sample E1. This is designated as an evaluation reference sample C0.

次に、2.2L直噴コモンレールディーゼルエンジンを用いて各評価サンプル(試料E1〜E3、試料C1、試料C2、及び試料C0)に、実際のパティキュレートマター(PM;粒子状物質)を堆積させた。PMの堆積量は、評価サンプル1Lあたりに6.7gとした。
次いで、(株)堀場製作所製のモデルガス評価装置を用いて、PMが堆積した各評価サンプルを各設定最高温度(450℃、500℃、550℃あるいは600℃)まで加熱してPMを燃焼させた。このとき、PMの燃焼に起因する一酸化炭素(CO)および二酸化炭素(CO2)の生成量からPM燃焼量を算出し、評価サンプル1Lあたり且つ単位時間(min)あたりのPM燃焼速度を求めた。
Next, an actual particulate matter (PM) is deposited on each evaluation sample (samples E1 to E3, sample C1, sample C2, and sample C0) using a 2.2 L direct injection common rail diesel engine. It was. The amount of PM deposited was 6.7 g per liter of evaluation sample.
Next, using a model gas evaluation apparatus manufactured by HORIBA, Ltd., each evaluation sample on which PM is deposited is heated to each set maximum temperature (450 ° C., 500 ° C., 550 ° C. or 600 ° C.) to burn the PM. It was. At this time, the PM combustion amount is calculated from the production amounts of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) resulting from PM combustion, and the PM combustion rate per 1 L of the evaluation sample and per unit time (min) is obtained. It was.

具体的には、各評価サンプルに、酸素と窒素との混合ガス(酸素濃度10体積%、流速40L/min)を供給しながら、各評価サンプルを昇温速度50℃/minで温度290℃まで加熱する。温度290℃に達したところで、無酸素雰囲気(窒素ガス100体積%、流量40/min)に切り替え、さらに昇温速度50℃/minで上述の各設定最高温度より75℃低い温度、具体的には、設定温度が450℃の場合には375℃、設定温度が500℃の場合には425℃、設定温度が550℃の場合には475℃、設定温度が600℃の場合には525℃まで加熱した。そして、設定最高温度よりも75℃低い温度にそれぞれ達したところで、再度酸素と窒素との混合ガス(酸素濃度10体積%、流速40L/min)に切り替え、さらに昇温速度50℃/minで各設定最高温度(450℃、500℃、550℃あるいは600℃)まで加熱し、この各設定最高温度で20分間保持した。このとき、設定最高温度から75℃低い温度にそれぞれ達して酸素と窒素との混合ガスに再度切り替えた直後から16分間における一酸化炭素(CO)及び二酸化炭素(CO2)の生成量から、評価サンプル1Lあたり且つ単位時間(min)あたりのPM燃焼速度を求め、これを各設定最高温度におけるPM燃焼速度とした。その結果を図17に示す。同図において、横軸は設定最高温度(℃)を示し、縦軸はPM燃焼速度(g/L/min)を示す。 Specifically, while supplying a mixed gas of oxygen and nitrogen (oxygen concentration: 10% by volume, flow rate: 40 L / min) to each evaluation sample, each evaluation sample is heated to a temperature of 290 ° C. at a heating rate of 50 ° C./min. Heat. When the temperature reaches 290 ° C., it is switched to an oxygen-free atmosphere (100% by volume of nitrogen gas, flow rate 40 / min), and at a temperature rising rate of 50 ° C./min, a temperature that is 75 ° C. lower than the above set maximum temperatures, specifically Is 375 ° C when the preset temperature is 450 ° C, 425 ° C when the preset temperature is 500 ° C, 475 ° C when the preset temperature is 550 ° C, and 525 ° C when the preset temperature is 600 ° C. Heated. When the temperature reaches 75 ° C. lower than the set maximum temperature, the gas is again switched to a mixed gas of oxygen and nitrogen (oxygen concentration: 10 vol%, flow rate: 40 L / min), and each temperature increase rate is 50 ° C./min. It heated to preset maximum temperature (450 degreeC, 500 degreeC, 550 degreeC, or 600 degreeC), and hold | maintained for 20 minutes at each set maximum temperature. At this time, evaluation was made from the amounts of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) produced in 16 minutes immediately after switching to the mixed gas of oxygen and nitrogen after reaching a temperature lower than the set maximum temperature by 75 ° C. The PM combustion rate per 1 L of sample and per unit time (min) was determined, and this was taken as the PM combustion rate at each set maximum temperature. The result is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the set maximum temperature (° C.), and the vertical axis indicates the PM combustion rate (g / L / min).

図17より知られるごとく、試料C0においては温度600℃におけるPM燃焼速度が0.15g/L/minであるのに対して、試料E1においては約440℃という十分に低い温度で同等のPM燃焼速度に達している。また、試料E2及び試料E3においては、いずれも約480℃の温度で、温度600℃における試料C0のPM燃焼速度(0.15g/L/min)に匹敵する燃焼速度に達している。また、試料E2及び試料E3の各設定最高温度におけるPM燃焼速度がほぼ同等であることから、これらの試料においては熱劣化が収束しており、αアルミナからなるハニカム体基材にアルカリ触媒を担持させた排ガス浄化触媒においては、加熱劣化が起こりにくいことがわかる。   As is known from FIG. 17, the PM burning rate at a temperature of 600 ° C. is 0.15 g / L / min in the sample C 0, whereas the PM burning is equivalent at a sufficiently low temperature of about 440 ° C. in the sample E 1. The speed has been reached. Further, both the sample E2 and the sample E3 reach a burning rate comparable to the PM burning rate (0.15 g / L / min) of the sample C0 at a temperature of about 480 ° C. and a temperature of 600 ° C. In addition, since the PM combustion rates at the set maximum temperatures of the sample E2 and the sample E3 are substantially the same, the thermal deterioration has converged in these samples, and the alkali catalyst is supported on the honeycomb substrate made of α-alumina. It can be seen that the exhaust gas purification catalyst thus made is less susceptible to heat deterioration.

一方、試料C1においては約475℃の温度で、温度600℃における試料C0のPM燃焼速度(0.15g/L/min)と同等の燃焼速度に達している。これは試料E1に比べると劣っている。また、試料C1を熱処理した試料C2においては、温度600℃における試料C0のPM燃焼速度と同等の燃焼速度に達するまでに要する加熱温度が約580℃まで上昇していた。これは、コージェライトからなるハニカム体基材にアルカリ触媒を担持させた排ガス浄化触媒においては、αアルミナからなるハニカム体基材に比べて、加熱劣化が起こり易いことを示している。   On the other hand, the sample C1 reaches a combustion rate equivalent to the PM combustion rate (0.15 g / L / min) of the sample C0 at a temperature of about 475 ° C. at a temperature of 600 ° C. This is inferior to the sample E1. Further, in the sample C2 obtained by heat-treating the sample C1, the heating temperature required to reach a combustion rate equivalent to the PM combustion rate of the sample C0 at a temperature of 600 ° C. increased to about 580 ° C. This indicates that in an exhaust gas purification catalyst in which an alkali catalyst is supported on a honeycomb body substrate made of cordierite, heat deterioration is likely to occur compared to a honeycomb body substrate made of α-alumina.

以上のように、本例によれば、αアルミナからなるハニカム体基材にアルカリ触媒を担持させた排ガス浄化触媒(試料E1〜試料E3)は、コージェライトからなるハニカム体基材にアルカリ触媒を担持させた排ガス浄化触媒(試料C1及び試料C2)に比べて、高温環境下において触媒性能が劣化し難いことがわかる。   As described above, according to the present example, the exhaust gas purification catalyst (sample E1 to sample E3) in which the alkali catalyst is supported on the honeycomb body substrate made of α-alumina has the alkali catalyst applied to the honeycomb body substrate made of cordierite. It can be seen that the catalyst performance is less likely to deteriorate in a high temperature environment as compared with the supported exhaust gas purification catalysts (sample C1 and sample C2).

(実施例
本例においては、αアルミナを主成分とし、さらにアルカリ土類金属を含有するハニカム体基材を作製する。
本例においては、筒状の外周壁と、外周壁内において四角形格子状に配設された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとを有する実施例と同様の構造のハニカム体基材を作製する。
(Example 2 )
In this example, a honeycomb base material containing α-alumina as a main component and further containing an alkaline earth metal is produced.
In this example, a cylindrical outer peripheral wall, and porous partition walls arranged in a square lattice shape in the outer peripheral wall, as in Example 1 and a plurality of cells extending in an axial direction and is surrounded by the partition wall A honeycomb body substrate having a similar structure is produced.

その作製にあたっては、まず、αアルミナからなるメジアン径45μmの粗大粒子100質量部と、αアルミナからなるメジアン径0.2μmかつ最大粒径0.5μmの微細粒子10質量部と、水酸化アルミニウムからなるメジアン径5μmの前駆体粒子5.5質量部とを乾式混合した。次いで、原料混合物に、有機バインダ、及び保湿材を添加し、さらに硝酸マグネシウム水溶液を添加して混合することにより、原料混合物を粘土状にして坏土を得た(混合工程)。本例においては、硝酸マグネシウム水溶液の添加量を、粗大粒子、微細粒子、及び前駆体粒子の合計量に対して、酸化マグネシウム換算量で、0ppm、300ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm、及び4000ppmにして、硝酸マグネシウムの配合量が異なる複数の坏土を作製した。   In the preparation, first, 100 parts by mass of coarse particles having a median diameter of 45 μm made of α-alumina, 10 parts by weight of fine particles having a median diameter of 0.2 μm and a maximum particle size of 0.5 μm made of α-alumina, and aluminum hydroxide are used. Then, 5.5 parts by mass of precursor particles having a median diameter of 5 μm were dry-mixed. Next, an organic binder and a moisturizing material were added to the raw material mixture, and a magnesium nitrate aqueous solution was further added and mixed to make the raw material mixture into a clay state to obtain a clay (mixing step). In this example, the amount of magnesium nitrate aqueous solution added is 0 ppm, 300 ppm, 500 ppm, 1000 ppm, 2000 ppm, 3000 ppm, and 4000 ppm in terms of magnesium oxide with respect to the total amount of coarse particles, fine particles, and precursor particles. Thus, a plurality of clays having different amounts of magnesium nitrate were prepared.

次いで、実施例の試料Y1と同様にして坏土を押し出し成形し、直径φ30mm×長さL50mmの円柱状のハニカム成形体を作製した(成形工程)。
次に、電気炉内でハニカム成形体を最高温度1650℃で焼成した。焼成は、最高温度を1650℃に変更した点を除いては、実施例の試料Y1と同様にして行った(焼成工程)。このようにして、ハニカム体基材を得た。このようにして得られたハニカム体基材を試料Y18〜Y24とする。
試料Y18〜Y24は、硝酸マグネシウム水溶液の添加量を、酸化マグネシウム換算量で、それぞれ0ppm、300ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm、及び4000ppmにした点を除いては同様にして作製したハニカム体基材である(後述の表1参照)。
Next, the clay was extruded and formed in the same manner as in the sample Y1 of Example 1 to produce a cylindrical honeycomb formed body having a diameter of 30 mm and a length of L50 mm (forming step).
Next, the honeycomb formed body was fired at a maximum temperature of 1650 ° C. in an electric furnace. Firing was performed in the same manner as the sample Y1 of Example 1 except that the maximum temperature was changed to 1650 ° C. (firing step). In this way, a honeycomb body substrate was obtained. The thus obtained honeycomb body base materials are designated as samples Y18 to Y24.
Samples Y18 to Y24 were prepared in the same manner except that the amount of magnesium nitrate aqueous solution added was 0, 300, 500, 1000, 2000, 3000, and 4000 ppm, respectively, in terms of magnesium oxide. (See Table 1 below).

また、本例においては、混合工程において、硝酸マグネシウム水溶液の代わりに、酸化マグネシウム粒子を添加してハニカム体基材を作製した。
具体的には、まず、上述の試料Y18〜Y24と同様に、粗大粒子と微細粒子と前駆体粒子とを混合して原料混合物を得た。この原料混合粉に、水、有機バインダ、及び保湿材を添加し、さらに酸化マグネシウム粒子を添加して混合することにより、原料混合物を粘土状にして坏土を得た(混合工程)。本例においては、酸化マグネシウム粒子の添加量を、粗大粒子、微細粒子、及び前駆体粒子の合計量に対して、300ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm、及び4000ppmにして、酸化マグネシウムの配合量が異なる複数の坏土を作製した。
次いで、上記試料Y18〜Y24と同様にして、成形工程及び焼成工程を行って、ハニカム体基材を得た。このようにして得られたハニカム体基材を試料Y25〜Y30とする。
Moreover, in this example, in the mixing step, a honeycomb body base material was manufactured by adding magnesium oxide particles instead of the magnesium nitrate aqueous solution.
Specifically, first, similarly to the above-described samples Y18 to Y24, coarse particles, fine particles, and precursor particles were mixed to obtain a raw material mixture. Water, an organic binder, and a moisturizing material were added to the raw material mixed powder, and further, magnesium oxide particles were added and mixed to make the raw material mixture into a clay and obtain a clay (mixing step). In this example, the amount of magnesium oxide particles added is 300 ppm, 500 ppm, 1000 ppm, 2000 ppm, 3000 ppm, and 4000 ppm with respect to the total amount of coarse particles, fine particles, and precursor particles. A number of different clays were produced.
Next, in the same manner as the samples Y18 to Y24, a forming step and a firing step were performed to obtain a honeycomb body base material. The honeycomb body base material thus obtained is designated as Samples Y25 to Y30.

試料Y25〜Y30は、酸化マグネシウムの添加量を、それぞれ300ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm、及び4000ppmにした点を除いては同様にして作製したハニカム体基材である(後述の表1参照)。   Samples Y25 to Y30 are honeycomb body substrates manufactured in the same manner except that the amount of magnesium oxide added is 300 ppm, 500 ppm, 1000 ppm, 2000 ppm, 3000 ppm, and 4000 ppm, respectively (see Table 1 described later). ).

次に、試料Y18〜Y30の各ハニカム体基材について、実施例と同様にして、圧縮強度(A軸強度)を測定した。測定にあたっては、各試料について、それぞれ50個の測定サンプルを作製し、A軸強度を測定した。表1に、各試料のA軸強度(50個の測定サンプルの平均値)を示す。
また、試料18〜Y30について、MgO添加量と、A軸強度との関係を図18に示す。同図において、横軸はMgO添加量を示し、縦軸はA軸強度を示す。同図において、酸化マグネシウム源として硝酸マグネシウムを用いたものを丸印のプロットで表し、酸化マグネシウムを用いたものを三角印のプロットで表す。また、図18においては、50個の測定サンプルにおけるA軸強度のばらつきを各プロット点から上下に伸びるバーの長さで表している。
Next, the compressive strength (A-axis strength) was measured in the same manner as in Example 1 for each of the honeycomb body base materials of Samples Y18 to Y30. In the measurement, 50 measurement samples were prepared for each sample, and the A-axis strength was measured. Table 1 shows the A-axis intensity (average value of 50 measurement samples) of each sample.
FIG. 18 shows the relationship between the amount of MgO added and the A-axis strength for Samples 18 to Y30. In the figure, the horizontal axis indicates the amount of MgO added, and the vertical axis indicates the A-axis strength. In the same figure, those using magnesium nitrate as the magnesium oxide source are represented by circled plots, and those using magnesium oxide are represented by triangular plots. Further, in FIG. 18, the variation in the A-axis intensity in 50 measurement samples is represented by the length of a bar extending vertically from each plot point.

Figure 0005767980
Figure 0005767980

硝酸マグネシウム及び酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の化合物を坏土中に添加して作製したハニカム体基材(試料Y19〜Y30)においては、焼成後のハニカム体基材に酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の酸化物が生成している。表1より知られるごとく、これらのハニカム体基材(試料Y19〜Y30)は、アルカリ土類金属を添加せずに作製したハニカム体基材(試料Y18)に比べて、A軸強度が向上していた。
また、表1より知られるごとく、酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の酸化物を坏土に添加するよりも、硝酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属の塩を添加した方が、より一層強度を向上させることができる。
In the honeycomb base material (samples Y19 to Y30) prepared by adding an alkaline earth metal compound such as magnesium nitrate and magnesium oxide into the clay, alkaline earth such as magnesium oxide is added to the fired honeycomb base material. Metal oxides are formed. As is known from Table 1, these honeycomb body base materials (samples Y19 to Y30) have an improved A-axis strength compared to a honeycomb body base material (sample Y18) prepared without adding an alkaline earth metal. It was.
In addition, as known from Table 1, the addition of an alkaline earth metal salt such as magnesium nitrate improves the strength even more than the addition of an alkaline earth metal oxide such as magnesium oxide to the clay. Can be made.

また、図18より知られるごとく、アルカリ土類金属の塩を添加して作製したハニカム体基材(試料Y19〜Y24)は、アルカリ土類金属の酸化物を添加して作製したハニカム体基材(試料Y25〜Y30)に比べて、A軸強度をさらに向上させることができると共に、強度のばらつきを小さくすることができる。
ハニカム体基材においては、基材内部に部分的に強度の低い部分があると、その強度の低い部分が破壊基点となるためハニカム体基材全体の強度が低下するおそれがある。試料Y19〜Y24のように、アルカリ土類金属の塩を用いると、坏土中にアルカリ土類金属を均一に分散させることができる。そのため、焼成工程において焼成を均一に進行させることができ、図18に示すごとく、ハニカム体基材の強度のばらつきを小さくすることができる。それ故、ハニカム体基材の全体の強度を向上させることができる。
Further, as is known from FIG. 18, the honeycomb body base material (samples Y19 to Y24) manufactured by adding an alkaline earth metal salt was prepared by adding an alkaline earth metal oxide. Compared to (Samples Y25 to Y30), the A-axis strength can be further improved, and variations in strength can be reduced.
In a honeycomb body base material, if there is a portion with low strength partially inside the base material, the low strength portion serves as a fracture base point, so that the strength of the entire honeycomb body base material may be reduced. When alkaline earth metal salt is used as in samples Y19 to Y24, the alkaline earth metal can be uniformly dispersed in the clay. Therefore, firing can be progressed uniformly in the firing step, and the variation in strength of the honeycomb body base material can be reduced as shown in FIG. Therefore, the overall strength of the honeycomb body base material can be improved.

このように、本例によれば、混合工程において、坏土にアルカリ土類金属を添加し、αアルミナを主成分とするハニカム体基材にアルカリ金属の酸化物を含有させることにより、ハニカム体基材の強度を向上させることができる。また、坏土に添加するアルカリ土類金属化合物として、アルカリ土類金属の塩を採用することにより、ハニカム体基材の強度の更なる向上を図ることができるだけでなく、ハニカム体基材の強度のばらつきを小さくすることができる。   Thus, according to the present example, in the mixing step, an alkaline earth metal is added to the clay, and the honeycomb body base material containing α-alumina as a main component contains the alkali metal oxide, whereby the honeycomb body The strength of the substrate can be improved. Further, by adopting an alkaline earth metal salt as the alkaline earth metal compound added to the clay, not only can the strength of the honeycomb body substrate be further improved, but also the strength of the honeycomb body substrate. The variation of can be reduced.

参考
本例は、αアルミナを主成分とし、さらにアルカリ土類金属を含有するハニカム体基材に、アルカリ触媒を担持してなる排ガス浄化フィルタを作製し、その特性を評価する例である。
本例の排ガス浄化フィルタは、アルカリ土類金属を含有するハニカム体基材を有する点を除いては、参考例と同様の構成を備えている(図15及び図16参照)。
( Reference Example 3 )
In this example, an exhaust gas purification filter is prepared in which an alkali catalyst is supported on a honeycomb body base material containing α-alumina as a main component and further containing an alkaline earth metal, and its characteristics are evaluated.
The exhaust gas purification filter of this example has the same configuration as that of Reference Example 2 except that it has a honeycomb body base material containing an alkaline earth metal (see FIGS. 15 and 16).

本例の排ガス浄化フィルタの作製にあたっては、まず、セルの両端が開口したハニカム体基材として、実施例の試料Y18〜Y24を準備した。次いで、参考と同様にして、ハニカム体基材の複数のセルのうち、排ガスが流入する流入セルの下流側の端部と排ガスを排出する排出セの上流側の端部とを栓部により閉塞させた。
次に、ハニカム体基材に担持させるアルカリ触媒として、参考例1の上記試料X1を準備し、このアルカリ触媒を参考と同様にしてハニカム体基材に担持させた。
このようにして、各ハニカム体基材(試料Y18〜Y24)にアルカリ触媒が担持された排ガス浄化フィルタ(試料E4〜E10)を得た。
試料E4〜E10は、ハニカム体基材として実施例のそれぞれ試料Y18〜Y24を用いた点を除いては、同様にして作製した排ガス浄化フィルタである。なお、試料E4〜E10において、アルカリ触媒の担持量は、排ガス浄化フィルタ1Lあたりに40gである。
In producing the exhaust gas purification filter of this example, first, samples Y18 to Y24 of Example 2 were prepared as honeycomb body bases having both ends of the cell opened. Next, in the same manner as in Reference Example 2 , among the plurality of cells of the honeycomb body base material, the end on the downstream side of the inflow cell into which the exhaust gas flows and the end on the upstream side of the exhaust cell from which the exhaust gas is discharged are plugged. Occlusion.
Next, the sample X1 of Reference Example 1 was prepared as an alkali catalyst to be supported on the honeycomb body base material, and this alkaline catalyst was supported on the honeycomb body base material in the same manner as in Reference Example 2 .
In this way, exhaust gas purification filters (samples E4 to E10) in which an alkali catalyst was supported on each honeycomb substrate (samples Y18 to Y24) were obtained.
Samples E4 to E10 are exhaust gas purification filters produced in the same manner except that Samples Y18 to Y24 of Example 2 were used as the honeycomb body base materials, respectively. In Samples E4 to E10, the supported amount of the alkali catalyst is 40 g per 1 L of the exhaust gas purification filter.

次に、2.2L直噴コモンレールディーゼルエンジンを用いて各評価サンプル(試料E4〜E10)に、実際のパティキュレートマター(PM;粒子状物質)を堆積させた。PMの堆積量は、評価サンプル1Lあたりに6.7gとした。
次いで、(株)堀場製作所製のモデルガス評価装置を用いて、PMが堆積した各評価サンプルを各設定最高温度(450℃、500℃、あるいは550℃)まで加熱してPMを燃焼させる強制再生を行った。このとき、PMの燃焼に起因する一酸化炭素(CO)および二酸化炭素(CO2)の生成量からPM燃焼量を算出し、評価サンプル1Lあたり且つ単位時間(min)あたりのPM燃焼速度を求めた。具体的には、参考と同様にして測定した。その結果を図19に示す。同図において、横軸は強制再生温度(設定最高温度)(℃)を示し、縦軸はPM燃焼速度(g/L/min)を示す。
Next, actual particulate matter (PM; particulate matter) was deposited on each evaluation sample (samples E4 to E10) using a 2.2 L direct injection common rail diesel engine. The amount of PM deposited was 6.7 g per liter of evaluation sample.
Next, using a model gas evaluation device manufactured by HORIBA, Ltd., each evaluation sample on which PM is deposited is heated to each set maximum temperature (450 ° C, 500 ° C, or 550 ° C) to force PM to burn. Went. At this time, the PM combustion amount is calculated from the production amounts of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) resulting from PM combustion, and the PM combustion rate per 1 L of the evaluation sample and per unit time (min) is obtained. It was. Specifically, the measurement was performed in the same manner as in Reference Example 2 . The result is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents forced regeneration temperature (set maximum temperature) (° C.), and the vertical axis represents PM combustion rate (g / L / min).

図19より知られるごとく、αアルミナを主成分とし、さらにアルカリ土類金属の酸化物を含有するハニカム体基材(試料Y19〜Y24)に、アルカリ触媒を担持させた排ガス浄化フィルタ(試料E5〜E10)は、αアルミナからなり、アルカリ土類金属を含有していないハニカム体基材(試料Y18)にアルカリ触媒を担持させた排ガス浄化フィルタ(試料E4)と同程度の低温で、高いPM燃焼速度を示した。したがって、ハニカム体基材にアルカリ土類金属の酸化物を含有させても、PMの燃焼性能に悪影響を与えることはない。その一方で、上述の実施例に示すごとく、ハニカム体基材の強度を向上させることができる。 As known from FIG. 19, an exhaust gas purification filter (samples E5 to E5) in which an alkali catalyst is supported on a honeycomb body base (samples Y19 to Y24) containing α-alumina as a main component and further containing an alkaline earth metal oxide. E10) is made of α-alumina and has a high PM combustion at a low temperature comparable to that of an exhaust gas purification filter (sample E4) in which an alkali catalyst is supported on a honeycomb base material (sample Y18) that does not contain an alkaline earth metal. Showed speed. Therefore, even if an alkaline earth metal oxide is contained in the honeycomb body base material, the PM combustion performance is not adversely affected. On the other hand, as shown in Example 2 described above, the strength of the honeycomb body base material can be improved.

以上のように、本例によれば、αアルミナを主成分とし、アルカリ土類金属の酸化物をさらに含有するハニカム体基材にアルカリ触媒を担持させた排ガス浄化フィルタは、αアルミナからなるハニカム体基材にアルカリ触媒を担持させた排ガス浄化フィルタと同様に、PMに対して優れた浄化性能を示すことがわかる。   As described above, according to the present example, the exhaust gas purification filter in which an alkali catalyst is supported on a honeycomb body base material containing α-alumina as a main component and further containing an alkaline earth metal oxide is a honeycomb made of α-alumina. It can be seen that the PM exhibits excellent purification performance with respect to PM, similarly to the exhaust gas purification filter in which an alkaline catalyst is supported on the body substrate.

1 ハニカム体基材
12 隔壁
13 セル
1 honeycomb base material 12 partition wall 13 cell

Claims (6)

アルカリ金属を含有するアルカリ触媒を担持して用いられ、格子状に配設された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとを有する柱状のハニカム体基材の製造方法において、
αアルミナからなるメジアン径20〜60μmの粗大粒子と、αアルミナからなるメジアン径0.5μm以下の微細粒子と、焼成後にαアルミナを生成するαアルミナ前駆体粒子と、有機バインダと、水とを混合して原料混合物からなる坏土を作製する混合工程と、
上記坏土を上記ハニカム体基材の形状に成形してハニカム成形体を得る成形工程と、
上記ハニカム成形体を焼成最高温度1200〜2000℃で焼成することにより、上記ハニカム体基材を得る焼成工程とを有し、
該焼成工程においては、昇温時の温度1200℃未満における雰囲気ガスの酸素濃度を0.5〜5体積%に調整することを特徴とするハニカム体基材の製造方法。
A columnar honeycomb substrate having an alkali catalyst containing an alkali metal and having porous partition walls arranged in a lattice pattern and a plurality of cells extending in the axial direction surrounded by the partition walls. In the manufacturing method,
Coarse particles having a median diameter of 20 to 60 μm made of α-alumina, fine particles having a median diameter of 0.5 μm or less made of α-alumina, α-alumina precursor particles that form α-alumina after firing, an organic binder, water, Mixing step of preparing a clay made of a raw material mixture by mixing
A molding step of forming the clay into the shape of the honeycomb body base material to obtain a honeycomb molded body;
By firing the honeycomb molded body at a maximum firing temperature of 1200 to 2000 ° C., it has a firing step to obtain the honeycomb base body,
In the firing step, a method for manufacturing a honeycomb body base material, wherein an oxygen concentration of an atmospheric gas at a temperature lower than 1200 ° C. at a temperature rise is adjusted to 0.5 to 5% by volume .
請求項に記載の製造方法において、上記混合工程においては、上記粗大粒子100質量部に対して、上記微細粒子を5〜30質量部、及び上記αアルミナ前駆体粒子を0.5〜15質量部混合することを特徴とするハニカム体基材の製造方法。 2. The production method according to claim 1 , wherein in the mixing step, 5 to 30 parts by mass of the fine particles and 0.5 to 15 parts by mass of the α-alumina precursor particles with respect to 100 parts by mass of the coarse particles. A method for manufacturing a honeycomb substrate, comprising mixing parts. 請求項又はに記載の製造方法において、上記αアルミナ前駆体粒子は、水酸化アルミニウムからなることを特徴とするハニカム体基材の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1 or 2 , wherein the α-alumina precursor particles are made of aluminum hydroxide. 請求項のいずれか一項に記載の製造方法において、上記混合工程においては、上記原料混合物にアルカリ土類金属をさらに添加し、該アルカリ土類金属の添加量は、上記粗大粒子と上記微細粒子と上記αアルミナ前駆体粒子との合計100質量部に対して、アルカリ土類金属の酸化物換算量で、0.03〜0.4質量部であることを特徴とするハニカム体基材の製造方法。 In the production method according to any one of claims 1 to 3, in the mixing step, the raw material mixture further adding an alkaline earth metal, the addition amount of the alkaline earth metal, and the coarse particles A honeycomb body base comprising 0.03 to 0.4 parts by mass in terms of oxide equivalent of alkaline earth metal with respect to a total of 100 parts by mass of the fine particles and the α-alumina precursor particles A method of manufacturing the material. 請求項に記載の製造方法において、上記アルカリ土類金属は、少なくともMg及び/又はCaであることを特徴とするハニカム体基材の製造方法。 The manufacturing method according to claim 4 , wherein the alkaline earth metal is at least Mg and / or Ca. 請求項又はに記載の製造方法において、上記混合工程においては、上記アルカリ土類金属として、アルカリ土類金属の塩を添加することを特徴とするハニカム体基材の製造方法。 The method of manufacture according to claim 4 or 5, in the mixing step, as the alkaline earth metals, the manufacturing method of the honeycomb base body, characterized in adding an alkaline earth metal salt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5100859A (en) * 1991-01-22 1992-03-31 Norton Company Catalyst carrier
JP2003313011A (en) * 2002-04-23 2003-11-06 Toyota Motor Corp Method for producing metal oxide
JP4815108B2 (en) * 2003-12-26 2011-11-16 イビデン株式会社 Honeycomb structure
JP2005205302A (en) * 2004-01-22 2005-08-04 Hitachi Ltd Exhaust gas cleaning catalyst and apparatus for combustion engine
KR20070058576A (en) * 2004-09-01 2007-06-08 셀 인터나쵸나아레 레사아치 마아츠샤피 비이부이 An olefin epoxidation process, a catalyst for use in the process, a carrier for use in preparing the catalyst, and a process for preparing the carrier
JP2006272288A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Catalyst for purifying diesel exhaust gas
KR20090094137A (en) * 2006-12-11 2009-09-03 코닝 인코포레이티드 Alpha-Alumina Inorganic Membrane Support and Method of Making the Same
JP2011074882A (en) * 2009-10-01 2011-04-14 Nippon Soken Inc Exhaust emission control device

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