JP6266069B2 - ハニカム押出成型体用の組成物、ハニカム成型体およびこれらの製造方法 - Google Patents

ハニカム押出成型体用の組成物、ハニカム成型体およびこれらの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末および該微粉末を用いたハニカム押出成型体用組成物ならびにハニカム成型体に関する。
セラミックス成形体は、セラミックス粉体を含むセラミックス成型用組成物を、例えば、押出成型、鋳込み成型、及び圧縮成型（打錠成型ともいう）等の成型方法により成型した後、乾燥工程、更には焼成工程を経て製造されている。
押出成型体の形状としては、タブレット状、リング状、パイプ状、ハニカム（蜂の巣）状等種々の形状が知られており、触媒担体あるいは触媒等として用いられている。
例えば、発電所等の固定発生源、自動車等の移動発生源から排出される汚染物質とくにＮＯxは、選択還元型ＮＯx触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）としてハニカム触媒を用いて処理されている。
従来、ハニカム成型体は、セラミックス粉末に、触媒成分源を配合した組成物を、ダイスを通して押出成型し、乾燥し、次いで焼成して製造している。しかしながら、押出成型する際に押出が困難であったり、剥離を生じたりする場合があり、ついで乾燥、焼成する際に大きく収縮したり、クラックを生じる問題があった。
このため、本願出願人はハニカム成型用組成物に飽和脂肪酸を配合することによって乾燥時の収縮が低減できることを開示している。（特許文献１：特開２００９−２２６５８３号公報）
また、特開2011-240618号公報（特許文献２）には、（ａ）ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルと（ｂ）炭素数１２〜２２の直鎖不飽和脂肪酸を含有し、その比率が質量比で（ａ）：（ｂ）＝９６：４〜９９：１である、セラミックス押出成形用添加剤が開示されている。特許文献２には、セラミックス押出成形用添加剤の添加方法及び使用形態について、特に制限はなく、添加方法としては、セラミックス原料粉体に添加してもよいし、混練中に添加してもよく、また杯土調製後に添加してもよい旨が開示されている。しかしながら、セラミックス原料粉体としてコージェライトを使用した実施例が開示されているだけであり、酸化チタン粒子を用いることについて、特にあらかじめ酸化チタン微粒子に押出成型用添加剤を添加した場合の効果についての記載も示唆もない。加えて、どのような粒子径のセラミックス原料粉体を用いるかについての記載もない。
特開２００９−２２６５８３号公報 特開２０１１−２４０６１８号公報
ハニカム触媒には、さらなる性能向上あるいは経済性の向上のためにピッチ数を増加させるとともに、成型性、クラックの抑制、強度、耐摩耗性等の向上、触媒性能向上が求められており、加えて、軽量化、薄肉化が求められている。
そこで、このような課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、酸化チタン系微粒子粉末にあらかじめ特定の改質剤を所定量担持して用いると、成型性が向上し、クラックの抑制、強度、耐摩耗性等の効果が得られ、他方、成型性の向上によって強度、耐摩耗性等を低下させることなく従来より薄肉化でき、ピッチ数を増加することができることを見出して本発明を完成するに至った。
［１］酸化チタン系微粒子からなり、かつ該酸化チタン系微粒子が、脂肪酸および/または脂肪酸エステルからなる改質剤で改質され、平均粒子径が０．０３〜２．５μｍであるハニカム押出成形体用改質酸化チタン系微粒子粉末。
［２］前記脂肪酸が下記式(1)で表される飽和脂肪酸および／または下記式(2)で表される不飽和脂肪酸であることを特徴とする［１］に記載のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末。
ＣnＨ2n+1−ＣＯ2Ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
（但し、ｎは４〜２３の整数）
Ｃn'Ｈ2n'-2m+1−ＣＯ2Ｈ・・・・・・（２）
（但し、ｎ'は１３〜２３の整数、ｍは２重結合の数を表す１〜６の整数）
［３］前記酸化チタン系微粒子の平均粒子径が０．０３〜２．０μｍの範囲にあることを特徴とする［１］に記載のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末。
［４］酸化チタン系微粒子が、酸化チタンとともに、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化モリブデン（ＭoＯ3）、酸化珪素（ＳiＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺrＯ2）から選ばれる酸化物の少なくとも１種を含み、酸化チタン系微粒子中の含有量が酸化物として０．５〜４０重量％の範囲にあることを特徴とする［１］に記載のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末。
［５］水分を１５重量％に調整した前記酸化チタン系微粒子の示差熱分析における３０℃から１００℃に昇温した際の重量減少率（Ｗ（％））と、水分を１５重量％に調整した前記ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の示差熱分析における３０℃から１００℃に昇温した際の重量減少率（ＷST（％））との重量減少率比（ＷST（％））／（Ｗ（％））が１．０２〜１．２０の範囲にあることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末。
［６］(i)［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末、
(ii)補強材、
(iii)活性成分前駆体化合物 を含む組成物であり、
該組成物中の(i)ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量が、３３〜８０．８重量％の範囲にあり、(ii)補強材の含有量が１．８〜１２．８重量％の範囲にあり、(iii)活性成分前駆体化合物の含有量が酸化物換算して０．０００６〜１２．８重量％の範囲にあり、
全固形分濃度が６０〜８５重量％の範囲にあることを特徴とするハニカム押出成型体用組成物。
［７］さらに、フィラーを含んでなり、該フィラーの含有量が固形分として０．６〜１２．８重量％の範囲にあることを特徴とする［６］に記載のハニカム押出成型体用組成物。
［８］さらに、前記改質剤以外の有機添加剤を０．０３〜４．５重量％の範囲で含んでなることを特徴とする［６］に記載のハニカム押出成型体用組成物。
［９］前記活性成分前駆体化合物が、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｉｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の化合物であることを特徴とする［６］に記載のハニカム押出成型体用組成物。
［１０］(i)［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末、
(ii)補強材、
(iii)活性成分 を含み
(i) ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量が５５〜９５重量％の範囲にあり、(ii)補強材の含有量が３〜１５重量％の範囲にあり、(iii)活性成分の含有量が酸化物として０．００１〜１５重量％の範囲にあることを特徴とするハニカム成型体。
［１１］さらに、フィラーを含み、該フィラーの含有量が１〜１５重量％の範囲にあることを特徴とする［１０］に記載のハニカム成型体。
［１２］前記成型体の外径が３０〜４００ｍｍの範囲にあり、長さが３〜１５００ｍｍの範囲にあり、ピッチが６〜５００ｃｐｓｉの範囲にあり、肉厚が０．１〜１．５ｍｍの範囲にあることを特徴とする［１０］または［１１］に記載のハニカム成型体。
［１３］前記活性成分が、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｉｒから選ばれる少なくとも1種の元素の金属または金属酸化物であることを特徴とする［１０］〜［１２］のいずれかに記載のハニカム成型体。
［１４］前記肉厚が０．１〜０．３ｍｍの範囲にあることを特徴とする［１２］に記載のハニカム成型体。
本発明によれば、酸化チタン系微粒子粉末にあらかじめ特定の改質剤を所定量担持して用いているので、成型性が向上し、ピッチ数を多くしても、薄肉化・軽量化が可能であり、強度、耐摩耗性、耐クラック性等に優れたハニカム成型体を製造することが可能となる。
実施例１、実施例６、比較例１及び比較例４の試料の重量減少曲線を示す。 実施例１、実施例６、比較例１及び比較例４の試料の吸熱曲線を示す。
以下、先ず、本発明のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末について具体的に説明する。
［ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末］
本発明に係るハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末は、酸化チタン系微粒子からなり、かつ該酸化チタン系微粒子が、脂肪酸および／または脂肪酸エステルからなる改質剤で改質されている。
酸化チタン系微粒子
本発明に用いる酸化チタン系微粒子としては、酸化チタン微粒子が使用される。また、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化モリブデン（ＭＯ3）、酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）から選ばれる酸化物の少なくとも１種を含む複合酸化チタン系微粒子を用いることができる。 酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化モリブデン（ＭＯ3）、酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等を含む場合の酸化チタン以外の酸化物の含有量は酸化物として４０重量％以下、さらには３０重量％以下の範囲にあることが好ましい。
酸化チタン系微粒子中の前記酸化チタン以外の酸化物の含有量が多すぎると、改質酸化チタン系微粒子粉末を用いても成型が困難となる場合がある。
改質剤
本発明に用いる改質剤としては、脂肪酸および／または脂肪酸エステルが用いられる。
前記脂肪酸は、下記式(1)で表される飽和脂肪酸および／または下記式(2)で表される不飽和脂肪酸であることが好ましい。
ＣnＨ2n+1−ＣＯ2Ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
（但し、ｎは４〜２３の整数）
Ｃn'Ｈ2n'-2m+1−ＣＯ2Ｈ・・・・・・（２）
（但し、ｎ'は１３〜２３の整数、ｍは２重結合の数を表す１〜６の整数）
飽和脂肪酸としては、具体的には、ステアリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ベヘン酸、アラキジン酸、リグノセリン酸、パルミチン酸等およびこれらの混合物が挙げられる。
また、不飽和脂肪酸としては、オレイン酸、アラキドン酸、リノール酸、リノレン酸、イコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸等およびこれらの混合物が挙げられる。
脂肪酸エステルとしては、グリセリン脂肪酸エステルが好ましく、下記式で表される。
Figure 0006266069
 具体的にはステアリン酸モノグリセライド、パルミチン酸モノグリセライド、オレイン酸モノグリセライド、ステアリン酸ジグリセライド、オレイン酸ジグリセライド、ベヘニン酸モノグリセライド、カプリル酸モノグリセライド、カプリル酸ジグリセライド、カプリル酸トリグリセライド等およびこれらの混合物が挙げられる。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末中の前記改質剤の含有量は０．０１〜１．５重量％、さらには０．０２〜１．０重量％の範囲にあることが好ましい。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末中の改質剤の含有量が少ないと、押出成型の際の成型性向上効果が充分得られない場合がある。改質剤の含有量が多すぎると、後述する成型体を調製した場合に得られる成型体の細孔容積が大きくなる傾向があり、圧縮強度が不充分となる場合がある。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末中の改質剤の含有量が前記範囲にあれば、成型性に優れ、圧縮強度、耐摩耗性、耐クラック性等に優れた成型体を調製することができる。特に、成型性に優れるためにハニカム成型体のような複雑な構造を有する成型体の調製が可能であり、このため、肉厚が薄い、軽量ハニカム成型体の調製が可能である。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末は改質酸化チタン系微粒子の凝集体であり、改質酸化チタン系微粒子の改質前の平均粒子径は０．０３〜２．０μｍ、さらには０．３０〜１．５０μｍの範囲にあることが好ましい。
また、改質酸化チタン系微粒子の平均粒子径は０．０３〜２．５μｍ、さらには０．３０〜２．０μｍの範囲にあることが好ましい。
改質剤の含有量、酸化チタン微粒子の平均粒子径によっても異なるが、改質剤が多い場合は酸化チタン微粒子の表面を被覆したり、改質剤が少ない場合は酸化チタン微粒子の表面の一部に吸着等して存在している。このように、酸化チタン系微粒子の表面に改質剤が存在することによって成型性が向上する。
改質酸化チタン系微粒子の平均粒子径が前記範囲にあれば、成型性に優れ、得られる成型体は圧縮強度、耐摩耗性、耐クラック性等に優れている。
このようなハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末は以下のようにして製造される。
前記した所定の平均粒子径を有する酸化チタン系微粒子に所定量の改質剤を混合することによって成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末を調製することができる。
混合方法としては、酸化チタン系微粒子に可能な範囲で均一に混合できれば特に制限はなく、従来公知の混合方法を採用することができる。
例えば、ニーダー、ブレンダー、ミキサー等が挙げられる。
混合する際は加熱することが好ましく、加熱温度は改質剤の種類（融点等）によっても異なるが、概ね４０〜１２０℃の範囲である。また改質時にエタノールなどの揮発性溶媒を用いてもよい。
また、混合時間は、温度によっても異なるが、概ね０．２５〜５時間である。
水分を１５重量％に調整した前記酸化チタン系微粒子の示差熱分析における３０℃から１００℃に昇温した際の水の脱離に伴う重量減少率（Ｗ（％））と、水分を１５重量％に調整した前記ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の示差熱分析における３０℃から１００℃に昇温した際の水の脱離に伴う重量減少率（ＷST（％））との重量減少率比（ＷST（％））／（Ｗ（％））が１．０２〜１．２０、好ましくは１．０３〜１．１５の範囲にあることが好ましい。
ここで、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の示差熱分析における重量減少割合が多くなる理由については明らかではないが、重量減少割合比が前記範囲にあれば、後述する成型体用組成物を調製する際に１００℃近辺の加温下での混練、捏和時に原料混合物の水分が同じであっても、１００℃近辺の加温で脱離する水分により、見掛上水分が多い状態を呈し、混練、捏和の効果が高まり、成型性に優れたハニカム押出成型体用組成物が調製できるものと推察される。
また、本発明に係るハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末は、前記３０℃から１００℃に昇温した際の水の脱離量が多いだけでなく、水の脱離に伴う吸熱ピークのボトム温度が高温にシフトする傾向が認められる。
前記重量減少率は、示差熱分析計（リガク(株)製：差動型示差熱天秤：TG8120高温型、高感度示差走査熱量計：DSC8230標準型）により、サンプル量を約１０ｍｇ、昇温速度５．０℃／ｍｉｎ、空気雰囲気下の条件で測定し、３０℃〜１００℃までの重量減少率を求めた。
［成型体用組成物］
本発明に係るハニカム押出成型体用組成物は、(i)前記ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末、(ii)補強材、(iii)活性成分前駆体化合物 を含む組成物である。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末としては、前記したものを用いる。
ハニカム押出成型体用組成物中のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量は固形分として３３〜８０．８重量％、さらには４０〜７５重量％の範囲にあることが好ましい。
ハニカム押出成型体用組成物中のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量が少ないと、成形が困難となるとともに、触媒性能、例えば選択還元型ＮＯx触媒のＮＯxの除去率が不充分となる場合がある。
ハニカム押出成型体用組成物中のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量が多すぎても、後述する他の補強材、フィラー、活性成分前駆体の使用量が制限されるため、成型性、圧縮強度、耐クラック性および触媒性能が不充分となる場合がある。
補強材
補強材としては、グラスファイバー、セラミックファイバー等の繊維状補強材を用いることができる。
このような補強材を含んでいると、押出し成型した後の乾燥時の収縮による亀裂の発生を抑制することができ、圧縮強度、耐摩耗性に優れたハニカム成型体を調製することができる。
ハニカム押出成型体用組成物中の補強材の含有量は、固形分として１．８〜１２．８重量％、さらには３〜１０重量％の範囲にあることが好ましい。
ハニカム押出成型体用組成物中の補強材の含有量が少ないと、押出し成型した後の乾燥時に収縮による亀裂が発生する場合がある。成型体用組成物中の補強材の含有量が多すぎても、押出し成型時に成形用金型に補強材が詰まり、成形性を阻害する場合がある。
活性成分前駆体化合物
活性成分前駆体化合物としては、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｉｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の化合物が用いられる。活性成分は触媒として機能するため、目的に応じて適宜選択される。
具体的には、メタバナジン酸アンモニウム、硫酸バナジル、パラタングステン酸アンモニウム、メタタングステン酸アンモニウム、タングステン酸、モリブデン酸アンモニウム、硝酸クロム、酢酸クロム、硝酸マンガン、酢酸マンガン、硝酸パラジウム、硫酸鉄、硝酸ニッケル、硝酸銅、硝酸銀、硝酸イットリウム、硝酸セリウム、塩化金、塩化イリジウムなどが挙げられる。
ハニカム押出成型体用組成物中の活性成分前駆体化合物の含有量は、０．０００６〜１２．８重量％、さらには０．３〜１０重量％の範囲にあることが好ましい。
活性成分前駆体化合物の含有量が少ないと、選択還元型ＮＯx触媒として用いた場合にＮＯxの除去率が不充分となる場合がある。
活性成分前駆体化合物の含有量が酸化物として多いと、成形性が低下し、得られるハニカム押出成型体の圧縮強度、耐クラック性が不充分となる。
フィラー
本発明では、フィラーを含んでいても良い。このようなフィラーを含んでいると、連続して押出し成形が可能となるとともに圧縮強度、耐摩耗性に優れた成型体を調製することができる。
フィラーとしては、コージェライト、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、粘土鉱物等のセラミックス粉体を用いることができる。
ハニカム押出成型体用組成物中のフィラーの含有量は、固形分として０．６〜１２．８重量％、さらには３〜１０重量％の範囲にあることが好ましい。
ハニカム押出成型体用組成物中のフィラーの含有量が少ないと、連続押し出し成形性が低下し、長寸法の成型体、特に長寸法のハニカム成型体の成型が困難となる場合があり、また、成形用金型の清掃あるいは取り換えが頻繁になり、生産性、経済性が低下する場合がある。成型体用組成物中のフィラーの含有量が多すぎても、触媒性能が不充分となる場合がある。
有機添加剤
本発明のハニカム押出成型体用組成物には、前記改質剤以外の有機添加剤を含んでいてもよい。
有機添加剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、結晶セルロース、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。
このような有機添加材を含んでいると、成形用金型からの剥離性、成型性等が向上する効果が得られる。
ハニカム押出成型体用組成物中の有機添加剤の含有量はハニカム押出成型体用組成物中に０．０３〜４．３重量％、さらには０．５〜２重量％の範囲にあることが好ましい。
ハニカム押出成型体用組成物中の有機添加剤の含有量が少ないと、成形性が不充分となり、多すぎても、得られる成型体触媒の細孔容積が大きくなり、圧縮強度が不充分となる他、成形体の焼成時に亀裂が発生する場合がある。
組成
ハニカム押出成型体用組成物は、上記成分以外に、溶剤を含む。溶剤としては、使用目的や成型方法に応じて適宜選択される。
具体的には、水、メタノール、エタノール、プロパノール、メチルエチルケトンなど揮発性溶剤が挙げられ、具体的には水が好ましい。
このようなハニカム押出成型体用組成物の全固形分濃度は６０〜８５重量％、さらには６５〜７５重量％の範囲にあることが好ましい。
ハニカム押出成型体用組成物の全固形分濃度が低すぎると、押出し成型後、乾燥前の成形体の保形性が弱く、変形する場合がある。
ハニカム押出成型体用組成物の全固形分濃度が大きすぎても、成形金型を通過する際のすべり性が小さく、成型性、特に連続成形性が低下する場合がある。
本発明に係るハニカム押出成型体用組成物は、前記したハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末を用いる以外は従来と同様にして調製することができる。
例えば、選択還元型ＮＯｘ触媒の例では、前記ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末と補強材と活性成分前駆体化合物と水と、必要に応じて用いるフィラーと、有機添加剤とを前記した所定量の範囲となるように混合し、混練、捏和等することによって調製することができる。
混練および捏和は、加温下で行うことが好ましい。このときの温度は概８０〜１４０℃、さらには９０〜１３０℃の範囲にあることが好ましい。このような温度範囲で混練および捏和を行うことによって、成型性に優れたハニカム成型体用組成物を調製することができる。
［成型体］
本発明に係るハニカム成型体は、(i)前記ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末、(ii)補強材、(iii)活性成分 を含む。
ハニカム成型体中のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量は５５〜９５重量％、さらには７０〜８０重量％の範囲にあることが好ましい。
ハニカム成型体中のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量が少ないと、成形が困難となるとともに、触媒性能、例えば選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘの除去率が不充分となる場合がある。
ハニカム成型体中のハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量が多すぎても、他の補強材、フィラー、活性成分前駆体の含有量が制限されるため、成型性、圧縮強度、耐クラック性および触媒性能が不充分となる場合がある。
ハニカム成型体中の補強材の含有量は、固形分として３〜１５重量％、さらには３〜１０重量％の範囲にあることが好ましい。
ハニカム成型体中の補強材の含有量が少ないと、強度が低く、また多くしても、却って生産性が悪い上に、触媒として機能する有効成分が少なくなる。
ハニカム成型体中のフィラーの含有量は、固形分として１〜１５重量％、さらには３〜１０重量％の範囲にあることが好ましい。ハニカム成型体中のフィラーの含有量が少ないと、強度が低く、また、フィラーの含有量が多すぎても、触媒性能が不充分となる場合がある。
活性成分としては、前記前駆体から誘導されるものであり、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｉｒから選ばれる少なくとも１種の元素の金属または金属酸化物が含まれている。
具体的には、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｉｒ等の金属および／またはＶ2Ｏ5、ＷＯ3、ＭＯ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ａｇ2Ｏ、ＡｕＯ、ＰｄＯ、Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｎｄ2Ｏ5、Ｉｎ2Ｏ3、ＩｒＯ等の酸化物およびこれらの混合物が挙げられる。
ハニカム成型体中の活性成分の含有量は酸化物として０．００１〜１５重量％、さらには０．３〜１２重量％の範囲にあることが好ましい。活性成分の含有量が少ないと、選択還元型ＮＯx触媒として用いた場合にＮＯxの除去率が不充分となる場合がある。活性成分の含有量が多すぎても、成型体の圧縮強度、耐クラック性が不充分となる。
本発明では、前記したハニカム押出成形体用改質酸化チタン系微粒子粉末を用いることにより、成型性が大きく向上することから、従来成型性が困難なハニカム成型体、特に薄肉のハニカム成型体として好適に用いることができる。
本発明では、上記した組成物を用いているため、成型性が高く、得られるハニカム成型体は強度、耐摩耗性に優れているが、一方で、成型性に優れているために薄肉化、ピッチ数の多い成型体を得ることができる。
ハニカム成型体の外径は３０〜４００ｍｍの範囲にあることが好ましい。
ここで、ハニカムの外観形状は、四角形、六角形、八角形以上の多角形、円形、楕円形等特に制限は無く、用途・用法によって適宜選択することができる。
ハニカム成型体の外径が３０ｍｍ未満と小さくする効果がなく、ハニカム型の選択還元型ＮＯｘ触媒として用いる場合に、生産本数が増えるだけで経済的ではない。ハニカム成型体の外径が４００ｍｍを超えて大きくする効果がなく、このため押出成型装置もない。
また、ハニカム成型体の長さは３〜１５００ｍｍ、さらには５０〜１３００ｍｍの範囲にあることが好ましい。
ハニカム成型体の長さが３ｍｍ未満の場合は、製造するのが困難となる。
ハニカム成型体の長さが１５００ｍｍを超えると、用途が少ない。
ハニカム成型体のピッチは６〜５００ｃｐｓｉ、さらには１５〜２００ｃｐｓｉの範囲にあることが好ましい。
ハニカム成型体のピッチが６ｃｐｓｉ未満の場合は、目開きが大きく保形性が弱くなり製造が難しくなる。
ハニカム成型体のピッチが５００ｃｐｓｉを超えると、成型時に圧力損失が大きくなり成形が困難となる場合がある。
ハニカム成型体の肉厚は０．１〜１．５ｍｍ、さらには０．1〜０．３ｍｍの範囲にあることが好ましい。
ハニカム成型体の肉厚が０．１ｍｍ未満のものは前記した改質酸化チタン系微粒子を用いても得ることが困難である。
ハニカム成型体の肉厚が１．５ｍｍを超えると、前記した改質酸化チタン系微粒子を用いることなく従来公知の方法で形成することができる。
本発明では、ハニカム成型体の肉厚は特に０．１〜０．３ｍｍの範囲にあることが好ましい。
本発明によれば、肉厚が薄く軽量で、ピッチの数が多く、且つ、強度、耐摩耗性、圧縮強度に優れ、軽量で、経済性に優れたハニカムとして好適に用いることができる。
本発明に係る成型体は、前記した成型体用組成物を用いて、従来公知の方法で調製することができる。
成型体の形状はペレット、ビード、リング、ハニカム等従来公知の形状の成型体を得ることができ、成型時の押出し成型用の金型を適宜選択することによって調製することができる。
なお、本発明では特に強度、耐摩耗性に優れた薄肉のハニカム成型体を得ることができるが、このとき、真空押出成形機を用いるとクラックの無い、より、強度、耐摩耗性に優れた薄肉のハニカム成型体を安定的に得ることができる。
［実施例］
以下、実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
［実施例１］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(1)の調製
メタチタン酸スラリー（石原産業(株)製）７８．３ｋｇを加熱還流器付撹拌槽に仕込み、さらにパラタングステン酸アンモニウム２．８２ｋｇを添加して混合した後、濃度１５重量％のアンモニア水３０．５ｋｇを加えてｐＨを９．５に調整し、９５℃で１時間撹拌しながら熟成した。その後、この混合スラリーを４０℃まで冷却し、ついで、濾過し、掛け水により洗浄して、固形分濃度（ＴｉＯ2・ＷＯ3）４９重量％の洗浄ケーキを調製した。洗浄ケーキは、乾燥基準でＳＯ4を３．０重量％、Ｎａ2Ｏを０．０３重量％含有していた。
ついで、洗浄ケーキを１１０℃で２０時間乾燥し、さらに５５０℃で５時間焼成した後、粉砕機を用いて粉砕し、酸化チタンと酸化タングステンの複合酸化物（ＴｉＯ2−ＷＯ3、重量比ＴｉＯ2／ＷＯ3＝９０／１０）からなる酸化チタン系微粒子粉末(1)を得た。
酸化チタン系微粒子粉末(1)の平均粒子径を以下の方法で測定し、結果を表に示す。また組成（調合基準）を表に示す。
平均粒子径および粒子径分布は、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所製：ＬＡ−３００）を用いて測定した。このときの条件は、水分散媒に分散させ、超音波を３分間照射し、レーザー光透過率が８５％となるように濃度調整した。
また、水分脱離率（Ｗ％）を測定し、結果を表に示すとともに、図１に重量減少曲線を示し、図２に吸熱曲線を示す（なお改質していないので、後述の比較例１に相当する）。
ついで、得られた酸化チタン系微粒子粉末(1)２３．５ｋｇと、改質剤としてステアリン酸２３．５ｇを混合し、ニーダーにて２０分間、１２０℃に加熱しながら混合してハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(1)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(1)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示すとともに、図１に重量減少曲線を示し、図２に吸熱曲線を示す。
このときの、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(1)中の改質剤の含有量は使用量基準で０．１重量％である。
また、平均粒子径は酸化チタン系微粒子粉末(1)と同様に測定した。
ハニカム押出成型体用組成物(1)の調製
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(1)２３．５ｋｇに、モノエタノールアミン０．３７５ｋｇにメタバナジン酸アンモニウムをＶ2Ｏ5として１．２８ｋｇを溶解した溶液を加え、次いでアンモニア水と水を加えてこの混合スラリーのｐＨを９とし、ニーダーにて１２０℃に加熱しながら０．５時間捏和した。その後、補強材としてグラスファイバー（オーウェンスコーニング(株)製：チョップドストランド０３ ＤＥ、長さ３ｍｍ、繊維径５μｍ）１．２５ｋｇ、フィラーとして酸性白土１．２５ｋｇ、及び有機添加剤としてポリエチレンオキサイド０．５ｋｇを加えて、さらに１．５時間捏和して、ハニカム押出成型体用組成物(1)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(1)中の各成分の含有量（使用量基準）を表に示す。
水分量は赤外線水分計（ケツト化学研究所製：ＦＤ−６１０）によって測定した。
成型体(1)の調製
ハニカム押出成型体用組成物(1)を真空押出成形機でハニカム形状に押出成型により、ハニカム構造体(1)を調製した。
このとき、以下の基準で成型性を評価し、結果を表に示す。
＜成形性＞
押出成形時のダイス面からの流れが安定的で、連続１０分間押出成形する間にハニカム触媒内部に欠陥が発生しない場合を◎とした。また、初期の流れが安定的であるが、連続１０分間成形する間にハニカム触媒内部に欠陥が発生した場合を○とした。一方、初期の流れが不安定でハニカム触媒内部に欠陥が発生した場合は△とした。ダイス面から出てこないものを×とした。
ついで、ハニカム構造体(1)を６０℃で４８時間乾燥し、ついで、５３０℃で３時間焼成してハニカム構造の成型体(1)を調製した。
成型体(1)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(1)中の各成分の含有量（使用量基準）を表に示す。（重量比でＴｉＯ2／ＷＯ3／Ｖ2Ｏ5／ＧＦ／酸性白土の割合は、７７．４／８．６／４／５／５である。）
また、成型体(1)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を以下の方法で測定し、結果を表に示す。
＜比表面積＞
３０％窒素―７０％ヘリウムの混合ガスを吸着ガスとしたＢＥＴ法に基づく比表面積測定装置によりハニカム状排ガス処理触媒の比表面積を求める。
＜細孔容積＞
細孔容積は、水銀圧入法細孔分布測定装置（ＱＡＮＴＡ ＣＲＯＭＥ社製：ＰＭ−３３ＧＴ１ＬＰ）で測定した。なお、圧力範囲は３２〜３２２００ｐｓｉである。
＜圧縮強度＞
圧縮強度機（東京試験機製作所製：型式 ＡＬ／Ｂ３０Ｐ）を用い、成型体(1)を立方体または直方体に切出した試料に対し、ハニカム孔の貫通方向、及びこの方向と直交する方向（以下、単に「直交方向」ともいう）に一定速度で圧縮負荷をかけ、試料が破壊されるまでの最大荷重（Ｎ）を読み取り、下記（４）式より圧縮強度を求める。
圧縮強度：（Ｎ／ｃｍ2）＝Ｗ（Ｎ）／｛ａ（ｃｍ）×ｃ（ｃｍ）｝ ・・・（４）
ここで、ａ（ｃｍ）及びｃ（ｃｍ）は試料の加圧面の２辺の寸法を示す。Ｗ（Ｎ）は徐々に負荷をかけ試料が完全に破壊されるまでの最大荷重を示す。
＜脱硝触媒性能試験＞
成型体(1)を、ハニカム孔数５×５目、長さ２００ｍｍに切り出して試験試料とし、この試験試料を流通式反応器に充填した。この流通式反応器に下記組成のモデルガスを流通させて脱硝率を測定した。触媒接触前後のガス中の窒素酸化物（ＮＯx）の脱硝率は、下記（５）式により求めた。このときＮＯxの濃度は化学発光式の窒素酸化物分析装置にて測定した。
脱硝率（％）＝｛（未接触ガス中のＮＯx（質量ｐｐｍ）−接触後のガス中のＮＯx（質量ｐｐｍ））／未接触ガス中のＮＯx（質量ｐｐｍ）｝×１００ ・・・（５）
試験条件
触媒形状：ハニカム孔数５×５目、長さ２００ｍｍ
反応温度：３５０℃、ＳＶ＝４０，０００ｈｒ−１
モデルガス組成：ＮＯｘ＝１００質量ｐｐｍ、ＮＨ3＝１００質量ｐｐｍ、Ｏ2＝ ７重量％、Ｈ2Ｏ＝１０重量％、Ｎ2＝バランス
［実施例２］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(2)の調製
実施例１において、改質剤としてステアリン酸４．７ｇを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(2)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(2)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(2)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(2)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(2)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(2)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(2)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(2)を用いた以外は同様にして成型体(2)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(2)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(2)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(2)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例３］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(3)の調製
実施例１において、改質剤としてステアリン酸１１．８ｇを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(3)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(3)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(3)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(3)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(3)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(3)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(3)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(3)を用いた以外は同様にして成型体(3)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(3)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(3)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(3)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例４］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(4)の調製
実施例１において、改質剤としてステアリン酸４７．０ｇを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(4)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(4)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(4)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(4)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(4)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(4)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(4)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(4)を用いた以外は同様にして成型体(4)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(4)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(4)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(4)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例５］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(5)の調製
実施例１において、改質剤としてステアリン酸１１７．５ｇを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(5)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(5)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(5)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(5)を用いた以外は同様にして成型体用組成物(5)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(5)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(5)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(5)を用いた以外は同様にして成型体(5)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(5)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(5)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(5)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例６］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(6)の調製
実施例１において、改質剤としてステアリン酸１８８ｇを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(6)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(6)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示すとともに図１に重量減少曲線を示し、図２に吸熱曲線を示す。
また、組成（使用量基準）を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(6)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(6)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(6)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(6)中の各成分の含有量（使用量基準）を表に示す。
成型体(6)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(6)を用いた以外は同様にして成型体(6)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(6)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(6)中の各成分の含有量（使用量基準）を表に示す。
また、成型体(6)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例７］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(7)の調製
実施例１と同様にして、酸化チタン系微粒子粉末(7)を得た。得られた酸化チタン系微粒子粉末(7)２３．５ｋｇと、改質剤としてステアリン酸２３．５ｇをエタノール中に溶解した溶液１００ｍｌとを２０分間混合後、４０±５℃に調整した恒温槽中で乾燥して、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(7)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(7)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(7)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(7)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(7)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(7)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(7)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(7)を用いた以外は同様にして成型体(7)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(7)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(7)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(7)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例８］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(8)の調製
実施例１において、改質剤としてラウリル酸23.5gを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(8)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(8)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(8)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(8)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(8)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(8)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(8)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(8)を用いた以外は同様にして成型体(8)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(8)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(8)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(8)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例９］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(9)の調製
実施例１において、改質剤としてミリスチン酸23.5gを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(9)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(9)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(9)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(9)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(9)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(9)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(9)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(9)を用いた以外は同様にして成型体(9)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(9)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(9)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(9)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例１０］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(10)の調製
実施例１において、改質剤としてパルミチン酸23.5gを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(10)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(10)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(10)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(10)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(10)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(10)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(10)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(10)を用いた以外は同様にして成型体(10)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(10)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(10)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(10)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例１１］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(11)の調製
実施例１において、改質剤としてオレイン酸23.5gを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(11)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(11)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(11)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(11)を用いた以外は同様にして成型体用組成物(11)を調製した。ハニカム押出成型体用組成物(11)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(11)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(11)を用いた以外は同様にして成型体(11)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(11)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(11)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(11)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例１２］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(12)の調製
実施例１において、改質剤としてステアリン酸モノグリセライド23.5gを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(12)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(12)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(12)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(12)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(12)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(12)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(12)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(12)を用いた以外は同様にして成型体(12)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(12)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(12)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(12)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例１３］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(13)の調製
メタチタン酸スラリー（石原産業(株)製）７８．３ｋｇを加熱還流器付撹拌槽に仕込み、さらにパラタングステン酸アンモニウム１．９７ｋｇと、水硝子溶液を陽イオン交換樹脂で脱アルカリして調製したＳｉＯ2濃度４．０重量％の酸性ケイ酸液１８．８ｋｇを添加して混合した後、濃度１５重量％のアンモニア水３０．５ｋｇを加えてｐＨを９．５に調整し、さらに９５℃で１時間撹拌しながら熟成した。その後、この混合スラリーを４０℃まで冷却し、ついで、濾過し、掛け水により洗浄して、固形分濃度（ＴｉＯ2・ＷＯ3・ＳｉＯ2）５０重量％の洗浄ケーキを調製した。洗浄ケーキは、乾燥基準でＳＯ4を３．０重量％、Ｎａ2Ｏを０．０３重量％含有していた。
ついで、洗浄ケーキを１１０℃で２０時間乾燥した後、さらに５５０℃で５時間焼成して酸化チタンと酸化タングステンとシリカの複合酸化物（ＴｉＯ2−ＷＯ3−ＳｉＯ2、重量比：ＴｉＯ2／ＷＯ3／ＳｉＯ2＝９０／７／３）からなる酸化チタン系微粒子粉末(13)を得た。
酸化チタン系微粒子粉末(13)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。また組成（調合基準）を表に示す。また、水分脱離率（Ｗ％）を測定し、結果を表に示す。
以下、実施例１において酸化チタン系微粒子粉末(13)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(13)を調製した。
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(13)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(13)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(13)を用いた以外は同様にして成型体用組成物(13)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(13)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(13)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(13)を用いた以外は同様にして成型体(13)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(13)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(13)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(13)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［比較例１］
ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R1)の調製
実施例１において、改質剤を使用しなかった以外は同様にしてハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R1)を調製した。
ハニカム押出成型体用成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R1)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(R1)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R1)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(R1)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(R1)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(R1)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(R1)を用いた以外は同様にして押出成型を開始したが、間もなく目詰まりして成型ができなかった。
［比較例２］
ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R2)の調製
実施例１３において、改質剤を使用しなかった以外は同様にしてハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R2)を調製した。
ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R2)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(R2)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R2)を用いた以外は同様にして成型体用組成物(R2)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(R2)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(R2)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(R2)を用いた以外は同様にして押出成型を開始したが、間もなく目詰まりして成型ができなかった。
［比較例３］
ハニカム押出成型体用組成物（R3）の調製
実施例１と同様にして調製した酸化チタン系微粒子粉末(1)２３．５ｋｇに、モノエタノールアミン０．３７５ｋｇにメタバナジン酸アンモニウムをＶ2Ｏ5として１．２８ｋｇを溶解した溶液を加え、ついで、ステアリン酸２３．５ｇを加え、次いでアンモニア水と水を加えてこの混合スラリーのｐＨを９とし、ニーダーにて１１０℃に加熱しながら捏和した。
その後、補強材としてグラスファイバー（オーウェンスコーニング(株)製：チョップドストランド０３ ＤＥ、長さ３ｍｍ、繊維径５μｍ）１．２５ｋｇ、（フィラー）として酸性白土１．２５ｋｇ、及び有機添加剤としてポリエチレンオキサイド０．５ｋｇを加えて、さらに捏和して、ハニカム押出成型体用組成物(R3)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(R3)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(R3)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(R3)を用いた以外は同様にして成型体(R3)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(R3)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(R3)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(R3)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［比較例４］
ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R4)の調製
実施例１において、改質剤としてステアリン酸１１７５ｇを用いた以外は同様にして成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R4)を調製した。成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R4)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示すとともに図１に重量減少曲線を示し、図２に吸熱曲線を示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(R4)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R4)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(R4)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(R4)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(R4)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(R4)を用いた以外は同様にして成型体(R4)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(R4)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(R4)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(R4)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［比較例５］
ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R5)の調製
実施例１において、改質剤としてステアリン酸１．２ｇを用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R5)を調製した。
ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R5)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(R5)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R5)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(R5)を調製した。
ハニカム押出成型体用組成物(R5)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(R5)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(R5)を用いた以外は同様にして成型体(R5)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(R5)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(R5)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(R5)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［実施例１４］
ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(14)の調製
メタチタン酸スラリー（石原産業(株)製）８７．０ｋｇを加熱還流器付撹拌槽に仕込み、濃度１５重量％のアンモニア水２０．５ｋｇを加えてｐＨを９．５に調整し、さらに９５℃で１時間撹拌しながら熟成した。その後、この混合スラリーを４０℃まで冷却し、ついで、濾過し、掛け水により洗浄して、固形分濃度（ＴｉＯ2）４９重量％の洗浄ケーキを調製した。洗浄ケーキは、乾燥基準でＳＯ4を３．０重量％、Ｎａ2Ｏを０．０３重量％含有していた。
ついで、洗浄ケーキを１１０℃で２０時間乾燥した後、さらに５４０℃で５時間焼成して酸化チタン酸化物（ＴｉＯ2）からなる酸化チタン系微粒子粉末(14)を得た。酸化チタン系微粒子粉末(14)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。また組成（調合基準）を表に示す。また、水分脱離率（Ｗ％）を測定し、結果を表に示す。
以下、実施例１において酸化チタン系微粒子粉末(14)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(14)を調製した。ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(14)の平均粒子径および水分脱離率（ＷST％）を測定し、結果を表に示す。また、改質剤の含有量を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(14)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用改質酸化チタン系微粒子粉末(14)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(14)を調製した。ハニカム押出成型体用組成物(14)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(14)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(14)を用いた以外は同様にして成型体(14)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(14)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(14)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(14)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
［比較例６］
ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R6)の調製
実施例１４において、改質剤を使用しなかった以外は同様にしてハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R6)を調製した。ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R6)の平均粒子径を測定し、結果を表に示す。
ハニカム押出成型体用組成物(R6)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用酸化チタン系微粒子粉末(R6)を用いた以外は同様にしてハニカム押出成型体用組成物(R6)を調製した。ハニカム押出成型体用組成物(R6)中の各成分の含有量を表に示す。
成型体(R6)の調製
実施例１において、ハニカム押出成型体用組成物(R6)を用いた以外は同様にして成型体(R6)を調製した。
このとき、成型性を評価するとともに、得られた成型体(R6)の各寸法を測定し、結果を表に示す。また、成型体(R6)中の各成分の含有量を表に示す。
また、成型体(R6)の比表面積、細孔容積、圧縮強度および脱硝触媒性能を測定し、結果を表に示す。
Figure 0006266069
Figure 0006266069
Figure 0006266069

Claims (16)

  1. （ｉ）ハニカム押出成型体用の改質酸化チタン系微粒子粉末、
    （ｉｉ）補強材、および
    （ｉｉｉ）活性成分前駆体化合物を含む組成物であり、
    前記改質酸化チタン系微粒子粉末が、酸化チタン系微粒子からなり、かつ該酸化チタン系微粒子が、脂肪酸および／または脂肪酸エステルからなる改質剤で改質されており、前記改質酸化チタン系微粒子粉末中の前記改質剤の含有量が０．０１〜１．５重量％であり、前記改質酸化チタン系微粒子粉末の平均粒子径が０．０３〜２．５μｍであるハニカム押出成型体用の組成物。
  2. 前記脂肪酸が下記式（１）で表される飽和脂肪酸および／または下記式（２）で表される不飽和脂肪酸であることを特徴とする請求項１に記載のハニカム押出成型体用の組成物。
    ＣnＨ2n+1−ＣＯ2Ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
    （但し、ｎは４〜２３の整数）
    Ｃn'Ｈ2n'-2m+1−ＣＯ2Ｈ・・・・・・（２）
    （但し、ｎ’は１３〜２３の整数、ｍは２重結合の数を表す１〜６の整数）
  3. 前記酸化チタン系微粒子の平均粒子径が０．０３〜２．０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のハニカム押出成型体用の組成物。
  4. 前記酸化チタン系微粒子が、酸化チタンとともに、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）から選ばれる少なくとも１種の酸化物を含み、該酸化物が前記酸化チタン系微粒子中に０．５〜４０重量％含まれることを特徴とする請求項１に記載のハニカム押出成型体用の組成物。
  5. 水分を１５重量％に調整した前記酸化チタン系微粒子の示差熱分析における３０℃から１００℃に昇温した際の重量減少率（Ｗ（％））と、水分を１５重量％に調整した前記改質酸化チタン系微粒子粉末の示差熱分析における３０℃から１００℃に昇温した際の重量減少率（ＷST（％））との重量減少率比（ＷST（％））／（Ｗ（％））が１．０２〜１．２０の範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム押出成型体用の組成物。
  6. 前記ハニカム押出成型体用の組成物中の前記改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量が３３〜８０．８重量％の範囲にあり、前記補強材の含有量が１．８〜１２．８重量％の範囲にあり、前記活性成分前駆体化合物の含有量が酸化物換算して０．０００６〜１２．８重量％の範囲にあり、
    全固形分濃度が６０〜８５重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハニカム押出成型体用の組成物。
  7. さらに、フィラーを含み、該フィラーの含有量が固形分として０．６〜１２．８重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム押出成型体用の組成物。
  8. さらに、前記改質剤以外の有機添加剤を０．０３〜４．５重量％の範囲で含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム押出成型体用の組成物。
  9. 前記活性成分前駆体化合物が、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｉｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の化合物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム押出成型体用の組成物。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の組成物を用いたハニカム成型体であって、
    前記ハニカム成型体が、前記改質酸化チタン系微粒子粉末と、前記補強材と、活性成分とを含み、
    前記改質酸化チタン系微粒子粉末の含有量が５５〜９５重量％の範囲にあり、
    前記補強材の含有量が３〜１５重量％の範囲にあり、
    前記活性成分の含有量が酸化物として０．００１〜１５重量％の範囲にあることを特徴とするハニカム成型体。
  11. 前記成型体の外径が３０〜４００ｍｍの範囲にあり、長さが３〜１５００ｍｍの範囲にあり、ピッチが６〜５００ｃｐｓｉの範囲にあり、肉厚が０．１〜１．５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１０に記載のハニカム成型体。
  12. ハニカム押出成型体用の組成物の製造方法であって、
    平均粒子径が０．０３〜２．０μｍの酸化チタン系微粒子に脂肪酸および／または脂肪酸エステルからなる改質剤を混合して改質酸化チタン系微粒子粉末を調製する工程１、および
    前記改質酸化チタン系微粒子粉末、補強材および活性成分前駆体化合物からハニカム押出成型体用の組成物を調製する工程２を含み、
    前記工程１において、前記改質剤は、前記改質酸化チタン系微粒子粉末中の前記改質剤の含有量が０．０１〜１．５重量％となるように混合される
    ハニカム押出成型体用の組成物の製造方法。
  13. 前記脂肪酸が下記式（１）で表される飽和脂肪酸および／または下記式（２）で表される不飽和脂肪酸であることを特徴とする請求項１２に記載のハニカム押出成型体用の組成物の製造方法。
    Ｃ n Ｈ 2n+1 −ＣＯ 2 Ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
    （但し、ｎは４〜２３の整数）
    Ｃ n' Ｈ 2n'-2m+1 −ＣＯ 2 Ｈ・・・・・・（２）
    （但し、ｎ’は１３〜２３の整数、ｍは２重結合の数を表す１〜６の整数）
  14. 前記酸化チタン系微粒子が、酸化チタンとともに、酸化タングステン（ＷＯ 3 ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ 3 ）、酸化珪素（ＳｉＯ 2 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ 2 ）から選ばれる少なくとも１種の酸化物を含み、該酸化物が前記酸化チタン系微粒子に０．５〜４０重量％含まれることを特徴とする請求項１２に記載のハニカム押出成型体用の組成物の製造方法。
  15. 前記活性成分前駆体化合物が、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｉｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の化合物であることを特徴とする請求項１２に記載のハニカム押出成型体用の組成物の製造方法。
  16. 請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の製造方法でハニカム押出成型体用の組成物を製造する工程、および
    前記ハニカム押出成型体用の組成物からハニカム成型体を調製する工程
    を含むハニカム成型体の製造方法。
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