JPH03275147A

JPH03275147A - 触媒担体の製造方法

Info

Publication number: JPH03275147A
Application number: JP2074154A
Authority: JP
Inventors: Tamio Noda; 多美夫野田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-12-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は自動車用排気ガスのＮＯｘ、ＳＯｘ処理用に用
いられる触媒を乗せるメタル担体の製造方法に関するも
のである。

（従来の技術）自動車の排気ガスの規制が実施されてから１０年以上が
経過するが、現在の排気ガス対策はエンジンの改良と触
媒による排気ガスの浄化によって行われている。排気ガ
ス浄化用の触媒はコージオライト等のセラミックスハニ
カムの上に白金等の貴金属触媒を担持するものが主流を
占めている。

しかし、これらのセラミックスハニカムは強度確保のた
めに本来の壁厚が厚く、体積を大きくして通気性を確保
する必要があり設置スペースが相対的に大きくなる欠点
がある。

また、ハニカム自体の耐熱衝撃力や、ハニカムを支える
外筒との間に、振動による衝撃や熱膨張係数の差によっ
て生ずる応力を吸収させるために挿入する緩衝用ステン
レスメツシュの耐熱性の制約から、使用温度を低くせざ
るを得ない欠点を有する。

これらの欠点を改善するものとして、近年ステンレス箔
からなる金属製触媒担体が使用され始めている。これら
の金属担体は当然反応中の高温、高速排気ガスに耐える
耐熱耐蝕性、かつ激しい加熱、冷却サイクルに耐える耐
熱疲労特性が要求される。

第２図に示すように、一般にこの種の金属担体１は、５
０ｔＥｎ前後のステンレス平箔とコルゲート加工したス
テンレスとを重ねて置部形または楕円柱状に巻き込みハ
ニカム体２を形成し、これを耐熱ステンレス製の外筒管
３に挿入して後、平箔〜波箔〜外筒管を相互にロウ付け
あるいは抵抗溶接等により接合、製造される。

（発明が解決しようとする課５ＸＪ）従来の方法では、内部の担体部の金属箔が薄いため、空
隙部が真直ぐな構造の担体しか製造できなかった。また
、製造した直管担体を曲げることは極めて困難で、内部
の金属箔が破断してしまうために技術的には実用化の目
処が立っていない。

曲げ加工に耐えるものにするためには、内部の金属箔を
厚めの金属板にする必要があり、空隙率、比表面積が低
下して触媒担体としての機能が大幅に劣化する問題点が
ある。

本発明はこの従来技術の問題点を解消し、良好な機能を
有する触媒担体として丈用化可能なものを提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明の要旨とするところ
は、１）基材に金属微粉末と接着材を混合したスラリーを塗
着し、該基材を型枠に押入し、次いで、スラリーを乾燥
、固化させ、然る後、非酸化雰囲気で焼成することを特
徴とする触媒担体の製造方法であり、２）型枠に剥離材を塗布しておき、スラリーが乾燥、固
化した時に枠体を外し、焼成することを特徴とする前項
１記載の触媒担体の製造方法であり、３）前記記載の型枠を高分子化合物で設け、焼成段階で
液化又は揮発させて消滅せることを特徴とする前項記載
の触媒担体の製造方法である。

即ち、基材に微粉末金属を塗着し、半乾燥状態で型枠に
挿入して整形し、これを乾燥する。その整形体を非酸化
雰囲気で焼成することにより基材を液化ないし気化させ
て除去し、更に、金属粉末を焼結させることにより境界
が薄く、細長い曲管が集合した、かつその全体を包む外
筒も曲管となる触媒担体の製造方法である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の方法では、粉末冶金技術を応用してより複雑な
形状の金属製触媒担体を製造することができる。具体的
には、ウレタンゴムやナイロン等の弾性に富む樹脂ある
いは変形可能な部材を基材として用い、整形体を想定し
た数量、長さに揃える。基材は金属微粉末の整形体形状
を維持するための材料であり、焼成段階で大きな体積変
化を起こさず金属粉末の接着を破壊しない物で、かつ、
焼結反応が終了するまでに気化する材料であれば採用で
きる。その基材に金属微粉末と接着剤を混合してスラリ
ー状にした物を塗布する。溶媒は使用する接着剤と均一
に溶は合うものであれば水でもアルコール、トルエンの
ような有機溶剤でも良い。接着剤は基材が液化または気
化し始めて形状の維持機能を失っても、金属粉末同士の
焼結がある程度進行して形状を保てるようになるまでの
間、金属粉末が元の形状を保つための接着効力を保つ性
能か必要である。例えば、セラミゾール８８８゜ＣＭＣ
，ＰＶＡ等の接着剤が使用できる。

塗布する金属微粉末の粒度は、塗布表面を滑らかに仕上
げ、厚みを均一にし、焼結反応速度を上げるためにでき
るだけ粒度の細かい物が好ましい。

スラリー状態をできるだけ長い時間保って、塗布作業を
やり易くするためにも、粒度は平均で２０−以下にする
必要があり、できれば１０部以下が望ましい。

そのようにして基材に金属微粉末を塗布せしめた整形体
が完全に乾燥、同化してしまう前、即ち塑性変形しうる
生乾き状態にある段階で型枠に装入する。しかる後、接
着が強固になるまで乾燥、養生する。

スラリーの粘度が低すぎると基材同士の間隔が一定に保
ちにくくなるので、ある程度粘度が高くなるまで乾燥し
てから型枠に装入する必要があるが、乾燥し過ぎるとス
ラリーの塑性変形能力がなくなり、焼成段階で割れを生
じるので粘度が１０．０００ｃｐ　〜３０，０００ｃｐ
に制御するのが好ましい。

型枠は、焼成段階で基材が消滅するのと同様に液化、ま
たは気化して金属粉末が焼結する段階で収縮するのを妨
げない材料を選ぶか、または予め型枠内部に剥離剤を塗
布して整形体が乾燥、固化した段階で抜き取る必要があ
る。前者の方法を採用する場合の外枠用材料としては、
例えば硬質プラスチックがある。後者の方法を採用する
場合の剥離剤としては例えばテフロンがある。

そのようにして固化した整形体をＮ２ガス、Ｎ２ガス、
Ｎ２とＮ２の混合ガス、真空等の非酸化雰囲気下で焼成
する。鉄とＣｒの合金の場合、１４００℃×２時間、鉄
とＮｉの合金の場合で１ｂ薄肉厚の細長い管が集合した
触媒担体用素材が焼成できる。

最後に、半割りにした外筒管に触媒担体用素材を装着し
、外筒管を溶接して一体化することにより触媒担体が製
造できる。

次に第１図により本発明の触媒担体の製造フローを説明
する。

例えば、合成樹脂からなる紐状の基材４を、微粉末ステ
ンレスと水、及び接着剤を混合したスラリー５に浸し、
微粉末ステンレスを塗着させる（第１図（ａ）、（ｂ）
、（Ｃ）参照）。スラリー５中には、微粉末ステンレス
が沈降しないようにするための活性剤、スラリーに泡が
発生して微粉末ステンレスの均一な塗着を阻害するのを
肋ぐための消泡剤も添加する場合がある。

このようにして基祠４に微粉末ステンレス５を塗着した
ら、型枠６に装入して整形体１０を形成する（第１図（
ｄ））。型枠６の内側には、整形体か固化してから取り
出し易くするために予めテフロンを塗布しておく。型枠
を焼成炉に一緒に入れて液化ないし気化させてしまう場
合にはテフロンの塗布は不要である。

このようにして、整形、固着させた整形体１０を焼成す
ると超薄肉厚の細長い管か集合した触媒担体用素材７が
焼成できる。これを第１図（ｆ）に示すように半割りパ
イプの外筒８に組み込み、溶接して（第１図（ｇ））触
媒担体９を製造する。本発明は特に曲管タイプの触媒担
体を製造するのに有利であり、型枠６を曲管にしておけ
ば良い。

（実　施　例）次に本発明の実施例について述べる。

（実施例１）第１表に示した成分、粒度のステンレス微粉末を使い、
同じく第２表に示した２種類の薬品を水と混合してスラ
リーを作り、合成ゴム紐に塗布した。それを約１５分間
乾燥した生乾きの状態で型枠に装入し、室温で２４時間
乾燥した後、乾燥機で１０５℃で２時間乾燥し、Ｎ２雰
囲気下で１３５０℃×３時間焼成して超薄肉厚の細長い
管が集合した触媒担体用素材を作り、２分割にした外筒
管に装着して一体構造体を製作した。焼成後の成品寸法
を第５表に、圧損測定結果を第６表に示す。

（実施例２）第３表に示した成分、粒度のステンレス微粉末を用い、
同じく第４表に示した１種類の薬品と水と混合してスラ
リーを作り、ナイロン紐に塗布した。それを約３０分間
乾燥した生乾きの状態で型枠に装入し、室温で３６時間
乾燥した後、乾燥機で１０５℃で３時間乾燥し、Ａｒ雰
囲気下で１４００℃×２時間焼成して超薄肉厚の細長い
管が集合した触媒担体用素材を作り、２分割にした外筒
管に装着して一体構造体を製作した。焼成後の成品寸法
を第５表に、圧損ｆｆ１１１定結果を第６表に示す。

実施例２の粉体塗着基材とバインダーの配合比圧損測定
結果（発明の効果）本発明により、従来のメタル担体では技術的に不可能で
あった距離まで触媒担体を排気配管内のエンジン直近部
まで近づけることができる。それにより、排気ガスの温
度がより高い状態のまま、触媒を作用させることができ
るので、触媒反応効率が上がり、エンジンの効率、出力
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の触媒担体の製造フローを示す説明図、
第２図は従来の金属担体の説明図である。１・・・金属担体　　　　　　　２・・・ハニカム体３
・・・外　筒　　　　　　　４・・・基　材５・・・微
粉末金属粉スラリー　６・・・型　枠７・・・細長い管
が集合した触媒担体用素材８・・・外　筒　　　　　　
　　９・・・触媒担体１０・・・整形体

Claims

【特許請求の範囲】１）基材に金属微粉末と接着材を混合したスラリーを塗
着し、該基材を型枠に挿入し、次いで、スラリーを乾燥
、固化させ、然る後、非酸化雰囲気で焼成することを特
徴とする触媒担体の製造方法。２）型枠に剥離材を塗布しておき、スラリーが乾燥、固
化した時に枠体を外し、焼成することを特徴とする請求
項１記載の触媒担体の製造方法。３）型枠を高分子化合物で設け、焼成段階で液化又は揮
発させて消滅せることを特徴とする請求項１記載の触媒
担体の製造方法。