JP5797999B2 - ハニカム構造体を製造する方法 - Google Patents
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無機粒子を含み、長手方向に沿って、第1の端面から第2の端面に延伸する複数のセルがセル壁により区画されたハニカムユニットを複数有するハニカム構造体を製造する方法において、前記無機粒子は、50m2/g以上の比表面積を有し、
当該方法は、
(a)接着層用のペーストが設けられることになる少なくとも一つの接合面を有する前記複数のハニカムユニットを準備する工程と、
(b)各ハニカムユニットの前記少なくとも一つの接合面の少なくとも一部に水を含浸させる工程と、
(c)少なくとも無機粒子、バインダ、および水を含む前記接着層用のペーストを準備する工程と、
(d)少なくとも一つの前記ハニカムユニットの前記少なくとも一つの接合面に前記接着層用のペーストを塗布し、各ハニカムユニット同士を接合する工程と、
(e)前記接着層用のペーストを乾燥、脱脂、固化して接着層を形成する工程と、
を含み、
前記(e)の工程において、前記(b)の工程で各ハニカムユニットの前記少なくとも一つの接合面に含浸された水が除去されることを特徴とする。
CO(NH2)2+H2O → 2NH3+CO2 式(1)
このアンモニアが、NOxを含む排ガスとともに、ハニカム構造体100の端面110、115の一方(例えば端面110)から、各セル121に流入した場合、セル壁123に含まれているゼオライト等の触媒の作用により、以下の式(2−1)式および(2−2)の反応が生じる。
4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O 式(2−1)
8NH3+6NO2 → 7N2+12H2O 式(2−2)
その後、浄化された排ガスは、ハニカム構造体100の端面110、115の他方(例えば端面115)から排出される。このように、ハニカム構造体100内に排ガスを流通させることにより、排ガス中のNOxを処理することができる。
次に、図1に示したハニカム構造体100の構成部材について、簡単に説明する。
ハニカムユニット130は、無機粒子および無機バインダを含む。さらに、ハニカムユニット130は、無機繊維を含んでも良い。
ハニカム構造体100の接着層150は、前述のように、接着層用のペーストを原料として形成される。
ハニカム構造体100の外周コート層120を形成するための外周コート層用のペーストは、接着層用のペーストと同じ材料であっても、異なる材料であっても良い。原料となる接着層用のペーストおよび/または外周コート層用のペーストには、必要に応じて、酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーン、球状樹脂、グラファイト等の造孔剤を添加しても良い。外周コート層120の最終的な厚さは、0.1mm〜2.0mmが好ましい。外周コート層120の厚さが0.1mm未満では、外周コート層120に十分な強度が得られない。また、外周コート層120の厚さが2.0mmを超えると、ハニカム構造体100の圧力損失が大きくなる。
以下、本発明によるハニカム構造体の製造方法について説明する。
(a)複数のハニカムユニットを準備する工程(ステップS110)と、
(b)各ハニカムユニットの少なくとも一つの接合面の少なくとも一部に、水を含浸させる工程(ステップS120)と、
(c)少なくとも無機粒子、バインダ、および水を含む接着層用のペーストを準備する工程(ステップS130)と、
(d)前記ハニカムユニットの前記接合面に前記接着層用のペーストを塗布し、各ハニカムユニット同士を接合する工程(ステップS140)と、
(e)前記接着層用のペーストを乾燥、脱脂、固化して接着層を得る工程(ステップS150)と、
を有する。
最初に、以下の方法により、複数のハニカムユニットが準備される。
次に、以降のステップS140において接合される、各ハニカムユニットの側面のうち、他のハニカムユニットと接合される側面(以下、「接合側面」と言う)に、水が含浸される。この工程は、最終的に得られる接着層において、厚さ方向に沿った無機粒子の密度が不均一になることを防止するために実施される。すなわち、この処理を行っておくことにより、以降のステップS140において、接着層用のペーストをハニカムユニットの接合側面に塗布した際に、接着層用のペーストに含まれる水分がハニカムユニット側に浸透し、さらにこの水分の移動に伴って、接着層用のペースト中の無機粒子が接着層用のペーストとハニカムユニットとの界面側に移動するという問題が抑制される。
次に、接着層用のペーストが調製される。
次に、前記接着層用のペーストを介して、各ハニカムユニット同士が接合される。
最後に、接着層用のペーストが乾燥、脱脂、および固化される。この際に、前記工程(ステップS120)において、各ハニカムユニットの接合側面に含浸されていた水も除去される。
まず、原料として、ゼオライト粒子(平均粒子径2μm、比表面積250m2/g)3000重量部、アルミナファイバ(平均繊維径6μm、平均粒子径100μm)650重量部、無機バインダ(ベーマイト)840重量部、有機バインダ(メチルセルロース)330重量部、潤滑剤330重量部、およびイオン交換水1800重量部を混合して、ハニカムユニットの成形体用のペーストを作製した。
得られた実施例1に係る試験片570を用いて、接着層550部分での接合強度を測定した。
570を、セルの延伸方向(Z方向)が水平方向となり、かつ接着層550が上部に見え
るような状態で配置する。
実施例1と同様の方法により、実施例2に係る試験片を20個作製した。ただし、この実施例2では、ハニカムユニットの接合側面の含水量は、ハニカムユニットの一接合側面当たり3.0g(0.043g/cm2)とした。その他の作製条件は、実施例1と同様である。得られた組立体の接着層の中心部近傍には、外観上、空洞は認められなかった。
実施例1と同様の方法により、実施例3に係る試験片を20個作製した。ただし、この実施例3では、ハニカムユニットの接合側面の含水量は、ハニカムユニットの一接合側面当たり0.5g(0.007g/cm2)とした。その他の作製条件は、実施例1と同様である。得られた組立体の接着層の中心部近傍には、外観上、空洞は認められなかった。
実施例1と同様の方法により、実施例4に係る試験片を20個作製した。ただし、この実施例4では、ハニカムユニットの成形体用のペーストは、ゼオライト粒子(平均粒子径2μm、比表面積250m2/g)2500重量部、アルミナファイバ(平均繊維径6μm、平均繊維長100μm)800重量部、無機バインダ(ベーマイト)900重量部、有機バインダ(メチルセルロース)330重量部、潤滑剤330重量部、およびイオン交換水1800重量部を混合して調製した。
実施例1と同様の方法により、実施例5に係る試験片を20個作製した。ただし、この実施例5では、ハニカムユニットの成形体用のペーストは、ゼオライト粒子(平均粒子径2μm、比表面積250m2/g)3000重量部、アルミナファイバ(平均繊維径6μm、平均繊維長100μm)550重量部、無機バインダ(ベーマイト)800重量部、有機バインダ(メチルセルロース)330重量部、潤滑剤330重量部、およびイオン交換水1800重量部を混合して調製した。
実施例1と同様の工程により、比較例1に係るハニカムユニットを作製した。ただし、この比較例1では、ハニカムユニットの接合側面への含水処理は、実施していない。その他の作製条件は、実施例1と同じである。
110 第1の端面
115 第2の端面
120 コート層
121、122 セル
123、124 セル壁
130 ハニカムユニット
150 接着層
500 ハニカムユニット集合体
530 ハニカムユニット
550 接着層
570 試験片
580 荷重。
Claims (8)
- 無機粒子を含み、長手方向に沿って、第1の端面から第2の端面に延伸する複数のセルがセル壁により区画されたハニカムユニットを複数有するハニカム構造体を製造する方法であって、前記無機粒子は、50m2/g以上の比表面積を有し、
当該方法は、
(a)接着層用ペーストが設けられることになる少なくとも一つの接合面を有する前記複数のハニカムユニットを準備する工程と、
(b)各ハニカムユニットの前記少なくとも一つの接合面の少なくとも一部に水を含浸させる工程であって、各ハニカムユニットに含浸される水の量は、各ハニカムユニットの一つの接合面に対して、0.01g/cm 2 〜0.05g/cm 2 である工程と、
(c)少なくとも無機粒子、バインダ、および水を含む前記接着層用のペーストを準備する工程と、
(d)少なくとも一つの前記ハニカムユニットの前記少なくとも一つの接合面に前記接着層用のペーストを塗布し、各ハニカムユニット同士を接合する工程と、
(e)前記接着層用のペーストを乾燥、脱脂、固化して接着層を形成する工程と、
を含み、
前記(e)の工程において、前記(b)の工程で各ハニカムユニットの前記少なくとも一つの接合面に含浸された水が除去されることを特徴とする方法。 - 前記(b)の工程では、各ハニカムユニットの前記少なくとも一つの接合面の全体にわたって、水が含浸されることを特徴とする請求項1に記載のハニカム構造体を製造する方法。
- 前記(b)の工程は、各ハニカムユニットに、水をスプレーすることにより行われることを特徴とする請求項1または2に記載のハニカム構造体を製造する方法。
- 前記ハニカムユニットに含まれる無機粒子は、ゼオライトを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のハニカム構造体を製造する方法。
- 前記ハニカムユニットの平均気孔径は、0.01μm〜1.0μmの範囲であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のハニカム構造体を製造する方法。
- 前記接着層用のペーストの無機粒子は、アルミナ粒子またはシリカ粒子を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載のハニカム構造体を製造する方法。
- 前記接着層用のペーストは、さらに無機繊維を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載のハニカム構造体を製造する方法。
- 前記(e)の工程では、500℃〜900℃の範囲で、前記接着層用のペーストの固化が行われることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載のハニカム構造体を製造する方法。
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