JP5932589B2 - ハニカム構造体及び排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Description
0.2p≦a≦0.7p ・・・(1)
図1は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面の一部を示す部分断面図である。図2は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す断面図である。図3は、本発明のハニカム構造体のセル形状を説明するための模式図である。
0.2p≦a≦0.7p ・・・(1)
図4は、本発明の排ガス浄化用触媒の一の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面の一部を示す部分断面図である。図5は、本発明の排ガス浄化用触媒の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す断面図である。
本発明のハニカム構造体は、基本的に、従来公知のハニカム構造体の製造方法と同様の製造方法により製造することができる。即ち、前記のような九角形のセル形状に対応した形状の成形用口金を使用する以外は、従来公知のハニカム構造体の製造方法と同様に、押出成形法等により、ハニカム状の成形体(ハニカム成形体)を得、これを乾燥、焼成することにより製造することができる。
本発明の排ガス浄化用触媒は、前記のようにして製造されたハニカム構造体の隔壁上に、触媒層を担持させることにより製造することができる。具体的には、まず、触媒成分を含有する触媒スラリーを調製する。この触媒スラリーを、ディッピング法、吸引法等の方法を用いて、ハニカム構造体の隔壁上にコートした後、乾燥、焼成することにより、触媒スラリーに含有される成分を、触媒層として隔壁上に固定する。触媒スラリーの調製は、例えば、触媒成分としてPdを担持させる場合、まず、比表面積200m2/g程度のγ−Al2O3粉末に、Pd(NO3)2水溶液等を用いてPd含浸し、乾燥後、500℃程度の温度で焼成してPd担持Al2O3粉末とする。次いで、このPd担持Al2O3粉末に水と酢酸とを適量加え、湿式解砕することにより触媒スラリーを調製する。
コージェライト化原料100質量部に対し、造孔剤として発泡樹脂を5.0質量部、バインダとしてメチルセルロースを5.0質量部、界面活性剤としてエチレングリコールを1.0質量部、分散媒として水を40質量部加えて混練することにより杯土を調製した。ここで、「コージェライト化原料」とは、焼成によりコージェライトとなる原料を意味する。本実施例では、コージェライト化原料として、タルク41質量%、カオリン19質量%、アルミニウム酸化物25質量%、及びシリカ15質量%を混合したものを使用した。こうして調製した坏土を、真空脱気した後、図1に示すような九角形のセル形状が得られる成形用口金を用いて押出成形することによりハニカム成形体を得た。次に、得られたハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させて、ハニカム乾燥体とした。次いで、このハニカム乾燥体を、最高温度1400〜1430℃の温度範囲で焼成することにより、セル形状が九角形で、図3に示す距離aの値がそれぞれ表1に示す値となるような、実施例1〜9のハニカム構造体を得た。尚、表1に示すように、体積(セル部分も含む全体積)、隔壁の厚さ及びセル密度は、実施例1〜9のハニカム構造体の何れにおいても同一である。
図7に示すような六角形のセル形状が得られる成形用口金を用いた以外は、実施例1〜9と同様にして、セル形状が六角形で、体積、隔壁の厚さ及びセル密度が、実施例1〜9のハニカム構造体と同一である比較例1のハニカム構造体を得た。
図8に示すような十二角形のセル形状が得られる成形用口金を用いた以外は、実施例1〜9と同様にして、セル形状が十二角形で、体積、隔壁の厚さ及びセル密度が、実施例1〜9のハニカム構造体と同一である比較例2のハニカム構造体を得た。
実施例1〜9並びに比較例1及び2のハニカム構造体について、下記の方法で、昇温性、保温性及び強度の評価を行い、その結果を表1に示した。
昇温性及び保温性の評価方法を、図6を参照して説明する。まず、室温(25℃)のハニカム構造体に、700℃の空気を一定流量で流して、ハニカム構造体を昇温させ、ハニカム構造体の温度が700℃に達した時点で、今度は、室温(25℃)の空気を一定流量で流して、ハニカム構造体の温度を室温まで降温させた。そして、ハニカム構造体の温度が、昇温時に500℃に達した時間T1と、降温時に500まで下がった時間T2とを測定した。尚、T1及びT2は、何れも700℃の空気を流し始めた時点から測定した時間である。こうして測定されたT1は、ハニカム構造体の昇温性を示すものであり、T1が短い程、昇温性が高いと言える。また、室温の空気を流し始めてから、ハニカム構造体の温度が500℃に下がるまでの時間がハニカム構造体の保温性を示すものであり、長いほど保温性が高いと言える。そして、T2からT1を差し引いた時間(T2−T1)は、ハニカム構造体に触媒層を担持させた場合の触媒活性温度である500℃の保持時間を示す。つまり、昇温性、保温性が共に高いと、T2−T1が長くなり、長時間に渡って安定的に高い排ガスの浄化性能を維持できることになる。
フレキシブルチューブ内にハニカム構造体を挿入して、水圧による均等圧を掛け、部分破壊を生じた圧力を測定し、これをハニカム構造体のアイソスタティック強度とした。尚、測定結果は、比較例1のハニカム構造体についての測定値を1.0として、相対表示した。
表1に示す結果から、実施例のようにセル形状を特定の九角形にすることで、セル形状が六角形である比較例1と比べて、特に保温性が向上し、T2−T1が長くなることがわかる。また、実施例のようにセル形状を特定の九角形にすることで、セル形状が十二角形である比較例2と比べて、T2−T1をほぼ同等としつつ、昇温性を大幅に改善できるか(実施例1〜4)、若しくは、T2−T1を大幅に改善でき、排ガス浄化性能の向上が期待できる。特に、実施例1〜9の内、距離aの値が下式(1)を満たしている実施例2〜7の昇温性は、セル形状が十二角形である比較例2の昇温性よりも高く、セル形状が六角形である比較例1の昇温性と比べても大きな差がない(T1の差が10秒以内)ことがわかる。また、これら実施例2〜7の保温性は、セル形状が六角形である比較例1の保温性よりも高く、セル形状が十二角形である比較例2の保温性と比べても、同等以上であることがわかる。更に、これら実施例2〜7の強度は、セル形状が六角形である比較例1の強度よりも高いことがわかる。
0.2p≦a≦0.7p ・・・(1)
実施例1〜9と同様にして、セル形状が九角形で、図3に示す距離aの値が0.5pであり、体積、隔壁の厚さ、セル密度、開口率、質量及び熱容量が、表2に示す値である実施例10のハニカム構造体を得た。
図7に示すような六角形のセル形状が得られる成形用口金を用いた以外は、実施例1〜9と同様にして、セル形状が六角形で、体積、隔壁の厚さ及びセル密度が、実施例10のハニカム構造体と同一である比較例3のハニカム構造体を得た。
図8に示すような十二角形のセル形状が得られる成形用口金を用いた以外は、実施例1〜9と同様にして、セル形状が十二角形で、体積、隔壁の厚さ及びセル密度が、実施例10のハニカム構造体と同一である比較例4のハニカム構造体を得た。
実施例10並びに比較例3及び4のハニカム構造体について、前記の方法で、昇温性、保温性及び強度の評価を行い、その結果を表2に示した。但し、アイソスタティック強度の測定結果は、比較例3のハニカム構造体についての測定値を1.0として、相対表示した。
表2に示す結果から、実施例10の昇温性は、セル形状が十二角形である比較例4の昇温性よりも高く、セル形状が六角形である比較例3の昇温性と比べても大きな差がない(T1の差が10秒以内)ことがわかる。また、実施例10の保温性は、セル形状が六角形である比較例3及びセル形状が十二角形である比較例4の保温性よりも高いことがわかる。更に、実施例10の強度は、セル形状が六角形である比較例3の強度よりも高く、セル形状が十二角形である比較例4の強度と同等であることがわかる。
実施例1〜9と同様にして、セル形状が九角形で、図3に示す距離aの値が0.5pであり、体積、隔壁の厚さ、セル密度、開口率、質量及び熱容量が、表3に示す値である実施例11のハニカム構造体を得た。
図7に示すような六角形のセル形状が得られる成形用口金を用いた以外は、実施例1〜9と同様にして、セル形状が六角形で、体積、隔壁の厚さ及びセル密度が、実施例11のハニカム構造体と同一である比較例5のハニカム構造体を得た。
図8に示すような十二角形のセル形状が得られる成形用口金を用いた以外は、実施例1〜9と同様にして、セル形状が十二角形で、体積、隔壁の厚さ及びセル密度が、実施例11のハニカム構造体と同一である比較例6のハニカム構造体を得た。
実施例11並びに比較例5及び6のハニカム構造体について、前記の方法で、昇温性、保温性及び強度の評価を行い、その結果を表3に示した。但し、アイソスタティック強度の測定結果は、比較例5のハニカム構造体についての測定値を1.0として、相対表示した。
表3に示す結果から、実施例11の昇温性は、セル形状が十二角形である比較例6の昇温性よりも高く、セル形状が六角形である比較例5の昇温性と比べても大きな差がない(T1の差が10秒以内)ことがわかる。また、実施例11の保温性は、セル形状が六角形である比較例5及びセル形状が十二角形である比較例6の保温性よりも高いことがわかる。更に、実施例11の強度は、セル形状が六角形である比較例5の強度よりも高く、セル形状が十二角形である比較例6の強度と同等であることがわかる。
実施例1〜9と同様にして、セル形状が九角形で、図3に示す距離aの値が0.5pであり、体積、隔壁の厚さ、セル密度、開口率、質量及び熱容量が、表4に示す値である実施例12のハニカム構造体を得た。
図7に示すような六角形のセル形状が得られる成形用口金を用いた以外は、実施例1〜9と同様にして、セル形状が六角形で、体積、隔壁の厚さ及びセル密度が、実施例12のハニカム構造体と同一である比較例7のハニカム構造体を得た。
図8に示すような十二角形のセル形状が得られる成形用口金を用いた以外は、実施例1〜9と同様にして、セル形状が十二角形で、体積、隔壁の厚さ及びセル密度が、実施例12のハニカム構造体と同一である比較例8のハニカム構造体を得た。
実施例12並びに比較例7及び8のハニカム構造体について、前記の方法で、昇温性、保温性及び強度の評価を行い、その結果を表4に示した。但し、アイソスタティック強度の測定結果は、比較例7のハニカム構造体についての測定値を1.0として、相対表示した。
表4に示す結果から、実施例12の昇温性は、セル形状が十二角形である比較例8の昇温性よりも高く、セル形状が六角形である比較例7の昇温性と比べても大きな差がない(T1の差が10秒以内)ことがわかる。また、実施例12の保温性は、セル形状が六角形である比較例7及びセル形状が十二角形である比較例8の保温性よりも高いことがわかる。更に、実施例12の強度は、セル形状が六角形である比較例7の強度よりも高く、セル形状が十二角形である比較例8の強度とほぼ同等であることがわかる。
Claims (4)
- 流体の入口側となる入口端面から流体の出口側となる出口端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有し、
前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記セルの形状が九角形であり、
前記九角形が、正六角形の6つの頂点の内、当該正六角形の周方向において1つ置きに存在する3つの頂点と、当該3つの頂点を結ぶそれぞれの対角線と平行で、両端が残りの3つの頂点をそれぞれ形成する辺上に在る線分によって、前記残りの3つの頂点を含む角部が切断されることにより形成された6つの新たな頂点とを有する形状であり、
隣接するセル間において、前記新たな頂点と前記新たな頂点以外の頂点とを結ぶ辺同士が平行な状態で対向するように、前記複数のセルが配置されており、
排ガス浄化用触媒の触媒担体として用いられるハニカム構造体。 - 前記線分のそれぞれが、前記残りの3つの頂点のそれぞれから前記線分の内で前記残りの3つの頂点のそれぞれに最も近い線分までの距離をaとし、前記残りの3つの頂点のそれぞれから前記対角線の内で前記残りの3つの頂点のそれぞれに最も近い対角線までの距離をpとしたときに、下式(1)の関係を満たすものである請求項1に記載のハニカム構造体。
0.2p≦a≦0.7p ・・・(1) - 前記隔壁の厚さが、38〜305μmである請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載のハニカム構造体の前記隔壁上に、排ガス中の有害物質の浄化を促進する触媒成分を含有する触媒層が担持されてなる排ガス浄化用触媒。
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