JPH034252B2 - - Google Patents
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Description
<発明の技術分野>
この発明は、例えば自動車の排ガスの浄化用触
媒の担体として一般に用いられているモノリス型
又は一体型と云われる触媒担体の製造方法に関す
る。 <従来技術> 現在自動車排ガス処理用触媒担体として用いら
れている担体基材は、コーデイエライトを主成分
とし、ハニカム形状を有する一体型成形担体基材
である。この触媒担体基材は、その構造上、大き
な幾可学的表面積を有しているが、主成分である
コーデイエライトの比表面積が1m2/g程度と極
めて微少であるため、触媒担体基材と用いること
は困難である。特に近年燃費向上策の一環として
行なわれている自動車エンジンの改良の結果、排
出ガス温度が低温側に移行しているにもかかわら
ず高速走行時には従来通り高温となるため、排ガ
ス処理用として用いられる触媒には、低温活性お
よび耐熱性が要求されている。又資源上の問題か
ら、触媒成分として担持されている貴金属、例え
ば白金ロジウム、パラジウム等の低減が要求され
ている。以上の理由から、自動車用触媒担体はよ
り以上の比表面積を持つた耐熱性に優れた物が要
求されることになる。自動車排ガス処理用触媒担
体基材として用いる担体基材は、その構造上、有
する大きな幾可学的表面積ゆえに、該基材表面に
活性アルミナのごとき比表面積大なる基材を塗布
すれば、甚だ有効な触媒担体となり得る。 このような従来の触媒担体の製造方法として
は、米国特許第3554929号明細書、特公昭54−
148187号公報に開示されている様に、活性アルミ
ナとコロイダルアルミナの混合物を触媒担体基材
にコーテイングした後、乾燥焼成して、高表面積
の被覆層を備えた触媒を製造する方法が知られて
いる。 しかしながら、このような従来の製造方法で作
成した触媒担体にあつては、利用するいかなる活
性アルミナ種であつても、本来高温下では熱的に
安定なα−アルミナに変化し、触媒活性を有効に
発揮し得る比表面積を失つてしまう。特に自動車
排ガス処理用触媒担体として用いる場合、高温、
高空間速度下で使用しなければならず、従来の触
媒担体では、耐熱性が不足気味となる。すなわ
ち、活性アルミナは主にδ−,δ−等の形態を持
つアルミナであり、アルミナの持つ熱転移性によ
り高温下ではα−アルミナに転移し、1m2/g程
度の比表面積になる。高比表面積を安定的に維持
するためには、活性アルミナの熱安定性を向上さ
せる必要がありセリアを被覆層内に加えることも
考えられているが、これでも未だ充分とは云えな
かつた。その対策として、多量の貴金属触媒成分
を担持さぜるを得ず、コスト面からも不利であつ
た。又、貴金属量を低減する目的で被覆層の増量
を計ること検討したが、モノリス型担体の狭細な
セル内に均一に厚い被覆層を形成することはむず
かしいという問題点があつた。 <発明の開示> この発明・考案は、このような従来の問題点に
着目してなされたもので、あらかじめセリウムを
担持した活性アルミナ、酸化セリウム粉末および
硝酸酸性ベーマイト・アルミナ・ゾルを含む混合
物を粉砕してスラリーを作成し、該スラリーをモ
ノリス担体表面に塗布方向を反転させて、複数回
塗布し、焼成することにより触媒担体を製造する
ことにより、さらに、あらかじめセリウムを担持
した活性アルミナ、酸化セリウム粉末および硝酸
酸性ベーマイトアルミナゾルを含む混合物を粉砕
してスラリーを作成し、該スラリーをモノリス担
体表面に塗布方向を反転させると共に湿潤工程を
挾んで複数回塗布し、焼成することにより触媒担
体を製造することにより、前記問題点を解決する
ことを目的としている。 本発明で用いる触媒担体基材は、コーデイエラ
イト,α−アルミナ等の耐火性の酸化物からなる
一体型構造の担体基材を用いるのが好ましい。
又、スラリーを形成する混合物は、あらかじめセ
リウムを担持した活性アルミナ、酸化セリウム、
硝酸酸性ベーマイトアルミナゾルとを主成分とす
るが、これらの主成分に加えて酸化ランタン又は
ランタナを加えることも好ましい。あらかじめセ
リウムを含む活性アルミナは市販のガンマ・アル
ミナおよび、又はデルタ・アルミナを主成分とす
る活性アルミナにセリウムの硝酸塩溶液等を用い
て焼成し、セリウムを金属として対アルミナ比1
〜5重量%を担持した物である。セリウムが対ア
ルミナ比5重量%以上では活性アルミナ自身の比
表面積が低下してしまう。これは触媒担体基材表
面への活性アルミナの塗布により触媒の比表面積
を増大するという本来の目的からして好ましくな
い。次に製造方法について説明すると、酸化セリ
ウム粉末と硝酸酸性ベーマイトアルミナゾルと、
得られたセリウムを含む活性アルミナとを含む混
合物、又はさらに酸化ランタン(ランタン)を加
えた混合物をスラリーに作成するには混合物をポ
ツトミルに充填し、混合粉砕する。ここで用いる
ベーマイト、アルミナは市販ベーマイトアルミナ
水和物粉末で250m2/g以上の比表面積を持ち、
粉末の粒子は20〜50ミクロン程度の大きさが好ま
しい。このベーマイト・アルミナ水和物粉末を水
に分散させた後、硝酸を加えてゾル化させる。加
える硝酸の比率はベーマイト・アルミナ水和物粉
末中のアルミナに対しモル比で0.2〜0.7となるよ
うにする。混合粉砕は得られるスラリー中の固形
分の平均粒子径が2.5〜5μであり、その70%が1
〜10μとなるまで行なうのが好ましい。スラリー
中の固形分とはスラリー中に含まれる、活性アル
ミナ、セリアの合計量又は活性アルミナ、セリ
ア、ランタナの合計量であり、スラリー中に含ま
れる固形分の割合(固形分濃度CSで表わす)は、
32〜50重量%の範囲で変化させることができる。
固形分濃度が32重量%以下では触媒担体基材表面
に塗布された塗布層が2回目以降の塗布時に溶け
出し、目的とする塗布量を得ることが困難となつ
て不都合であり、50重量%以上ではスラリーの粘
度が高くなり触媒担体基材の内部まで浸漬される
時間が長くなり、この結果、スラリー中の固形分
と水分の置換がスムーズに行なわれず、目づまり
現象を引き起すことがありやはり不都合となる。 この様にして得たスラリーを用いコーデイエラ
イト質を主成分とする一体型担体、例えば1平方
インチあたり400セルの開孔を有する平均開孔率
89.3%である通称ハニカム担体と称する触媒担体
基材に、浸漬法を用いて塗布する。浸漬時間は5
〜30秒、望ましくは10〜20秒間とする。塗布はア
ルミナ、セリアが重力により一方向に片寄ること
を防ぐため、各回方向を変えて行なう。浸漬終了
後、スラリー中より引き出した担体基材は、好ま
しくは吐出スリツト幅5mmのエアー吐出部を持つ
エア・ブロー装置を用い吐出圧力0.3〜0.6Kg/cm2
のエアー流により、余分なスラリーを除去する。
次に好ましくは100〜120℃空気気流中で乾燥率90
%以上となるまで乾燥する。以上の塗布操作を複
数回、好ましくは3回ないし4回繰り返した後、
空気気流中500〜850℃、望ましくは600〜750℃で
焼成し、触媒担体を得る。さらに、乾燥率90%以
上になるまで乾燥率90%まで乾燥した後、放冷
し、純水中に5〜30秒浸漬し、引き上げた後エア
ブロー装置の吐出圧0.2〜0.3Kg/cm2でエアブロー
を行ない、その後でスラリーを塗布方向を反転し
て基材に塗布する。この純水に浸漬して湿潤する
工程は、混合物中にランタナを含む場合に好まし
い。 本発明で用いる混合物に含まれるセリアはスラ
リー中の固形分濃度を高めながらスラリー粘度を
下げることで、塗布量を増加させると同時にハニ
カム形状担体基材のセル内を迅速にスラリーが通
過できるという効果を持つ。固形分濃度CS0=a
重量%のスラリーが、ハニカム形状担体のセル中
に満たされた時、担体基材の持つ吸水率がd重量
%、担体重量WH(g)セル内に満たされたスラリー
量をWS(g)とすればセル内で担体基材に吸水され
て、スラリー濃度CS1は CS1=aWs/100WS−dWH×100 ……(1) に表わされる濃度に変化する。CS1−CS0の差が大
きい程スラリー粘度は上昇し、セル内をスラリー
は通過しにくくなる。又、一担、担体基材表面に
保持された活性アルミナ層は、再び水に接触する
と、スラリー中に溶出するため、付着、溶出のバ
ランスを保つため、スラリー濃度CS0をある程度
以上高くしなければならない。特に付着保持され
ている活性アルミナの量が増加するに従つて、担
体側に吸水される水の量が増加し、スラリー濃度
の変化も大きくなる。しかし濃度を下げると、溶
出量が付着量を上まわることも考えられる。複数
回の塗布操作による塗布量の増量は極めて困難に
なる。本発明に用いるスラリーの固形分濃度は、
36〜50重量%で固形分中のアルミナは66〜88重量
%、セリアは12〜34重量%が好ましい。スラリー
中にランタナを含む場合には固形分中のアルミナ
は55〜84重量%、セリア11〜33重量%、ランタナ
5〜12重量%が好ましい。スラリーのPHは、4.0
〜7.0であり、又最終段で用いるスラリーは硝酸
によりPHを3.8以下に制御することが好ましい。
ポツトミルによる粉砕は、その粉砕時間により、
スラリー中の固形分粒子の粒度が変化し、又スラ
リー粘度も変化する。スラリー粘度はJIS K−
5402のフオードカツプを用いた値が11.0秒〜14.0
秒であり、固形分の粒度は平均粒度5〜8μ、又
その70%が1〜10μとなるように設定することが
好ましい。 <実施例> 以下実施例により説明する。 実施例 1 市販の粒状又は粉末状の活性アルミナにあらか
じめセリウム塩の水溶液を含浸、担持し、乾燥し
た後空気雰囲気中600℃で2時間焼成して得た活
性アルミナ(以下セリウム含有活性アルミナと称
する)286部と市販セリア粉末31部、アルミナを
6重量%以上含み硝酸を対アルミナとモル比で
0.33含む、ベーマイト・アルミナ・ゾル683部と
からなる混合物を、磁製ポツトミルに充填し、毎
分80回転で6時間粉砕して得たスラリーをコーデ
イライトを主成分とするハニカム形状担体基材に
ハニカム基材を貫通するセルと、スラリー液面が
直角になるように浸漬法を用いて塗布した。浸漬
後、エアーブロー装置により吐出圧0.4Kg/cm2で
吐出エアーがセル方向に沿つて流れ、かつスラリ
ー浸漬時の上方面より2回エアーブローを行ない
余分なスラリーを除いた後、熱風中で乾燥率が95
%となるまで乾燥を行なつた。次にスラリー液へ
のハニカム担体基材の浸漬方向を反転して2回目
の浸漬、エアブロー、乾燥操作を行なつた。3回
目の浸漬方向は1回目と同一方向になるようにし
浸漬した、そのときのスラリーのPHは硝酸を用い
PH3.6とした。その後、空気気流中650℃で2時間
焼成して触媒担体1を得た。この触媒担体1の塗
布量は180g/であり、20.5m2/gの比表面積
と80.6%の開孔率とを有している。 実施例 2 セリウム含有活性アルミナ252部、市販セリア
粉末129部、ベーマイトアルミナゾル619部とをポ
ツトミルに充填する以外は実施例1と同様にして
触媒担体2を得た。この触媒担体2の塗布量は
200g/であり、18m2/gの比表面積77.8%の
開孔率とを有しいる。 実施例 3 セリウム含有活性アルミナ313部、市販セリア
粉末153部、ベーマイトアルミナゾル534部とをポ
ツトミルに充填する以外は実施例1と同様にして
触媒担体3を得た。この触媒担体3の塗布量は
250g/であり、22.2m2/gの比表面積と75.0
%の開孔率とを有している。 実施例 4 市販の活性アルミナ粒状又は粉末状担体の内、
200m2/g程度の高比表面積を持つ担体に、あら
かじめセリウムを含浸、担持し、乾燥、焼成して
得たセリウム含有高比表面積活性アルミナ286部
と、市販セリア粉末31部、アルミナを6重量%以
上含み、硝酸を対アルミナとモル比で0.38含むベ
ーマイトアルミナゾル683部とを磁製ポツトミル
に充填する以外は、実施例1と同様にして触媒担
体4を得た。この触媒担体4の塗布量は180g/
であり、38.1m2/gの比表面積と80.6%の開孔
率とを有している。 実施例 5 セリウム含有高比表面積活性アルミナ252部と、
市販セリア粉末129部、アルミナに対する硝酸の
比率がモル比で0.38であるベーマイトアルミナゾ
ル619部を、ポツトミルに充填する以外は実施例
1と同様にして触媒担体5を得た。この触媒担体
5の塗布量は200g/であり、32.6m2/gの比
表面積と77.8%の開孔率とを有しいる。 実施例 6 セリウム含有高比表面積活性アルミナ313部と
市販セリア粉末153部、アルミナに対する硝酸の
比率がモル比で0.38であるベーマイトアルミナゾ
ル534部をポツトミルに充填する以外は実施例1
と同様にして触媒担体6を得た。この触媒担体6
の塗布量は250g/であり、40.7m2/gの比表
面積と75.0%の開孔率とを有している。 実施例 7 市販の粒状又は粉末状の活性アルミナで、その
有する比表面積が80〜90m2/g(例えば、フラン
ス国ローヌ・プーラン社製SCS−79タイプのごと
き活性アルミナ)である活性アルミナ317部と、
アルミナに対する硝酸の比率がモル比で0.33であ
るベーマイトアルミナゾル683部とを磁製ポツト
ミルに充填し、毎分80回転で6時間混合粉砕して
スラリーを得た。このスラリーは室温下でPH3.80
フオードカツプ粘度12.5秒であつた。 上記スラリーをコーデイエライトを主成分とす
るハニカム形状担体基材にハニカム基材を貫通す
るセルと、スラリー液面が直角になる様にセツト
し、浸漬法を用い塗布し、エアーブロー後乾燥す
る操作を浸漬方向を変えて2回行なつた後、650
℃で2時間焼成して触媒担体7を得た。この触媒
担体7の塗布量は100g/であり、17.6m2/g
の比表面積と86.4%の開孔率とを有している。 実施例 8 市販の活性アルミナ粒状、又は粉末担体で、そ
の有する比表面積が80〜90m2/gである活性アル
ミナに、硝酸セリウムを用い含浸法により担持、
乾燥後、空気気流中600℃で2時間焼成してセリ
ウム含有活性アルミナ担体を得た。このセリウム
含有活性アルミナ担体の比表面積は75m2gであつ
た。上記セリウム含有活性アルミナ担体317部と、
アルミナに対する硝酸の比率がモル比で0.33であ
る、ベーマイトアルミナゾル683部とをポツトミ
ルに充填する以外は比較例1と同様にして触媒担
体8を得た。この触媒担体8の塗布量は115g/
であり、16.0m2/gの比表面積と85.9%の開孔
率とを有している。 比較例 1 実施例1で用いたスラリー液、及び400セル/
cm2のハニカム形状担体を用い、スラリーへの浸漬
方向を反転させることなく、同一方向で3回の浸
漬、エアブロー、乾燥操作を行つて、触媒担体A
を得た。この触媒担体Aの塗布量は200g/で
あり、20.5m2/gの比表面積を持ち、30.4%の開
孔率を有していた。 実施例 9 市販の粒状又は粉末状の活性アルミナで、その
有する比表面積が80〜90m2/g(例えば、フラン
ス国ローヌ・プーラン社製SCS−79タイプのごと
き活性アルミナ)である活性アルミナに、あらか
じめセリウムを含浸担持し、乾燥した後、空気雰
囲気中600℃で2時間焼成して得た担体(以下セ
リウム含有活性アルミナと称する)269部と、市
販セリア粉末31部、ランタナ粉末17部、アルミナ
を6重量%以上含み硝酸を対アルミナと、モル比
で0.33含むベーマイトアルミナゾル683部とを磁
製ポツトミルに充填し、毎分80回転で、6時間粉
砕してスラリーを得た。得られたスラリーは、室
温でPH4.54フオードカツプ粘度13.0秒であつた。
又スラリー固形分の粒子は、平均粒子径5.6μ、1
〜10μの粒子は73.8%であつた。上記スラリーを
コーデイエライトを主成分とするハニカム形状担
体基材にハニカム基材を貫通するセルと、スラリ
ー液面が直角になるようにして浸漬法を用いて塗
布した。浸漬後、エアーブロー装置により吐出圧
0.4Kg/cm2で吐出エアーがセル方向に沿つて流れ、
かつスラリー浸漬時の上方面より2回エアーブロ
ーを行ない、余分なスラリーを除いた後、熱風中
で乾燥率が95%となるまで乾燥を行なつた。放冷
後、純水中に30秒浸漬し、吐出圧0.3Kg/cm2でエ
アーブローを行なつた後ハニカム担体基材の浸漬
方向を反転して2回目の塗布操作を行なつた。以
上の操作を4回行なつた、4回目は硝酸を用いPH
を3.8以下として塗布操作を行ない乾燥終了後、
純水への浸漬操作を行なわないで、空気気流中
650℃で2時間焼成して、触媒担体9を得た。こ
の触媒担体9の塗布量は、180g/であり、
19.6m2/gの比表面積と開孔率79.2%とを有しい
る。 実施例 10 セリウム含有活性アルミナ202部と、市販セリ
ア粉末129部、ランタナ粉末49部、アルミナに対
する硝酸の比率がモル比で0.33であるベーマイト
アルミナゾル620部とを、磁製ポツトミルに充填
する以外は実施例9と同様にして、触媒担体10を
得た。この触媒担体10の塗布量は230g/であ
り、15.9m2/gの比表面積と開孔率75.5%とを有
している。 実施例 11 セリウム含有活性アルミナ254部と、市販セリ
ア粉末153部、ランタナ粉末59部、アルミナに対
する硝酸の比率がモル比0.33であるベーマイトア
ルミナゾル534部とを、磁製ポツトミルに充填す
る以外は実施例9と同様にして、触媒担体11を
得た。この触媒担体11の塗布量は300g/で
あり、227m2/gの比表面積と70.5%の開孔率と
を有している。 実施例 12 市販の粒状又は粉末活性アルミナで、200m2/
g程度の高比表面積を持つ担体に、あらかじめセ
リウム塩を含浸担持し、乾燥、焼成して得たセリ
ウム含有高比表面積活性アルミナ269部と、市販
セリア粉末31部、ランタナ粉末17部、アルミナを
6重量%以上含み、硝酸を対アルミナとモル比で
0.38含むベーマイトアルミナゾル683部とを、磁
製ポツトミルに充填する以外は実施例9と同様に
して触媒担体12を得た。この触媒担体12の塗
布量は、180g/であり、36.3m2/gの比表面
積と79.2%の開孔率とを有している。 実施例 13 セリウム含有高比表面積活性アルミナ202部と、
市販セリア粉末129部、ランタナ粉末49部、アル
ミナに対する硝酸の比率がモル比で0.38であるベ
ーマイトアルミナゾル620部を、磁製ポツトミル
に充填する以外は、実施例9と同様にして触媒担
体13を得た。この触媒担体13の塗布量は230
g/であり、28.9m2/gの比表面積と75.5%の
開孔率とを有している。 実施例 14 セリウム含有高比表面積活性アルミナ254部と、
市販セリア粉末153部、ランタナ粉末59部、アル
ミナに対する硝酸の比率がモル比で0.38であるる
ベーマイトアルミナゾル534部を、磁製ポツトミ
ルに充填する以外は、実施例9と同様にして触媒
担体14を得た。この触媒担体14の塗布量は
300g/であり、41.1m2/gの比表面積と70.6
%の開孔率とを有している。 実施例 15 市販の粒状又は粉末状の活性アルミナで、その
有する比表面積が80〜90m2/g(例えば、フラン
ス国、ローヌ・プーラン社製SCS−79タイプのご
とき活性アルミナ)である活性アルミナ317部と
アルミナに対する硝酸の比率が、モル比で0.33で
あるベーマイトアルミナゾル683部とを、磁製ポ
ツトミルに充填し、毎分80回転で6時間混合粉砕
してスラリーを得た。このスラリーは室温下でPH
3.80フオードカツプ粘度12.5秒であつた。上記ス
ラリーをコーデイエライトを主成分とするハニカ
ム形状担体基材に浸漬法を用い塗布し、エアーブ
ロー後乾燥する操作を、浸漬方向を変えて2回行
なつた後、650℃で2時間焼成して触媒担体15
を得た。この触媒担体15の塗布量は100g/
であり、17.6m2/gの比表面積と86.4%の開孔率
とを有している。 実施例 16 市販の活性アルミナ粉状、又は粉末状担体で、
その有する比表面積が80〜90m2/gである活性ア
ルミナに、硝酸セリウムを用い、含浸法により担
持、乾燥後、空気気流中600℃で2時間焼成して、
セリウム含有活性アルミナ担体を得た。このセリ
ウム含有活性アルミナ担体の比表面積は、75m2/
gであつた。上記セリウム含有活性アルミナ担体
317部と、アルミナに対する硝酸の比率がモル比
で0.33であるベーマイトアルミナゾル683部とを、
磁製ボツトミルに充填する以外は実施例15と同様
にして触媒担体16を得た。この触媒担体16の
塗布量は115g/であり、160m2/gの比表面積
と85.9%の開孔率とを有している。 試験例 実施例1〜16並びに比較例1で得た触媒担体1
〜16、Aについて、塗布層の耐熱性を測定するた
めに、以下の熱耐久試験を行ない比表面積を測定
し、その結果を付表に示した。 熱耐久試験条件 温度×時間:750℃×24時間 雰囲気:空気気流中 表から明らかなように、本発明の製造方法で作
成した触媒担体は、充分の塗布量を有しており、
しかも複数回塗布してもハニカム開口孔率は約70
%以上の高い比率を有している。一方、一方向で
複数回の塗布をした比較例1の触媒担体7は多量
の塗布量を有していても開孔率30%と低く、触媒
担体としては好ましくない。 以上の実施例においては、塗布方法とし浸漬方
法を用いたが、スラリーを担体に流かしかける塗
布方法を採用しても同様の効果が得られる。
媒の担体として一般に用いられているモノリス型
又は一体型と云われる触媒担体の製造方法に関す
る。 <従来技術> 現在自動車排ガス処理用触媒担体として用いら
れている担体基材は、コーデイエライトを主成分
とし、ハニカム形状を有する一体型成形担体基材
である。この触媒担体基材は、その構造上、大き
な幾可学的表面積を有しているが、主成分である
コーデイエライトの比表面積が1m2/g程度と極
めて微少であるため、触媒担体基材と用いること
は困難である。特に近年燃費向上策の一環として
行なわれている自動車エンジンの改良の結果、排
出ガス温度が低温側に移行しているにもかかわら
ず高速走行時には従来通り高温となるため、排ガ
ス処理用として用いられる触媒には、低温活性お
よび耐熱性が要求されている。又資源上の問題か
ら、触媒成分として担持されている貴金属、例え
ば白金ロジウム、パラジウム等の低減が要求され
ている。以上の理由から、自動車用触媒担体はよ
り以上の比表面積を持つた耐熱性に優れた物が要
求されることになる。自動車排ガス処理用触媒担
体基材として用いる担体基材は、その構造上、有
する大きな幾可学的表面積ゆえに、該基材表面に
活性アルミナのごとき比表面積大なる基材を塗布
すれば、甚だ有効な触媒担体となり得る。 このような従来の触媒担体の製造方法として
は、米国特許第3554929号明細書、特公昭54−
148187号公報に開示されている様に、活性アルミ
ナとコロイダルアルミナの混合物を触媒担体基材
にコーテイングした後、乾燥焼成して、高表面積
の被覆層を備えた触媒を製造する方法が知られて
いる。 しかしながら、このような従来の製造方法で作
成した触媒担体にあつては、利用するいかなる活
性アルミナ種であつても、本来高温下では熱的に
安定なα−アルミナに変化し、触媒活性を有効に
発揮し得る比表面積を失つてしまう。特に自動車
排ガス処理用触媒担体として用いる場合、高温、
高空間速度下で使用しなければならず、従来の触
媒担体では、耐熱性が不足気味となる。すなわ
ち、活性アルミナは主にδ−,δ−等の形態を持
つアルミナであり、アルミナの持つ熱転移性によ
り高温下ではα−アルミナに転移し、1m2/g程
度の比表面積になる。高比表面積を安定的に維持
するためには、活性アルミナの熱安定性を向上さ
せる必要がありセリアを被覆層内に加えることも
考えられているが、これでも未だ充分とは云えな
かつた。その対策として、多量の貴金属触媒成分
を担持さぜるを得ず、コスト面からも不利であつ
た。又、貴金属量を低減する目的で被覆層の増量
を計ること検討したが、モノリス型担体の狭細な
セル内に均一に厚い被覆層を形成することはむず
かしいという問題点があつた。 <発明の開示> この発明・考案は、このような従来の問題点に
着目してなされたもので、あらかじめセリウムを
担持した活性アルミナ、酸化セリウム粉末および
硝酸酸性ベーマイト・アルミナ・ゾルを含む混合
物を粉砕してスラリーを作成し、該スラリーをモ
ノリス担体表面に塗布方向を反転させて、複数回
塗布し、焼成することにより触媒担体を製造する
ことにより、さらに、あらかじめセリウムを担持
した活性アルミナ、酸化セリウム粉末および硝酸
酸性ベーマイトアルミナゾルを含む混合物を粉砕
してスラリーを作成し、該スラリーをモノリス担
体表面に塗布方向を反転させると共に湿潤工程を
挾んで複数回塗布し、焼成することにより触媒担
体を製造することにより、前記問題点を解決する
ことを目的としている。 本発明で用いる触媒担体基材は、コーデイエラ
イト,α−アルミナ等の耐火性の酸化物からなる
一体型構造の担体基材を用いるのが好ましい。
又、スラリーを形成する混合物は、あらかじめセ
リウムを担持した活性アルミナ、酸化セリウム、
硝酸酸性ベーマイトアルミナゾルとを主成分とす
るが、これらの主成分に加えて酸化ランタン又は
ランタナを加えることも好ましい。あらかじめセ
リウムを含む活性アルミナは市販のガンマ・アル
ミナおよび、又はデルタ・アルミナを主成分とす
る活性アルミナにセリウムの硝酸塩溶液等を用い
て焼成し、セリウムを金属として対アルミナ比1
〜5重量%を担持した物である。セリウムが対ア
ルミナ比5重量%以上では活性アルミナ自身の比
表面積が低下してしまう。これは触媒担体基材表
面への活性アルミナの塗布により触媒の比表面積
を増大するという本来の目的からして好ましくな
い。次に製造方法について説明すると、酸化セリ
ウム粉末と硝酸酸性ベーマイトアルミナゾルと、
得られたセリウムを含む活性アルミナとを含む混
合物、又はさらに酸化ランタン(ランタン)を加
えた混合物をスラリーに作成するには混合物をポ
ツトミルに充填し、混合粉砕する。ここで用いる
ベーマイト、アルミナは市販ベーマイトアルミナ
水和物粉末で250m2/g以上の比表面積を持ち、
粉末の粒子は20〜50ミクロン程度の大きさが好ま
しい。このベーマイト・アルミナ水和物粉末を水
に分散させた後、硝酸を加えてゾル化させる。加
える硝酸の比率はベーマイト・アルミナ水和物粉
末中のアルミナに対しモル比で0.2〜0.7となるよ
うにする。混合粉砕は得られるスラリー中の固形
分の平均粒子径が2.5〜5μであり、その70%が1
〜10μとなるまで行なうのが好ましい。スラリー
中の固形分とはスラリー中に含まれる、活性アル
ミナ、セリアの合計量又は活性アルミナ、セリ
ア、ランタナの合計量であり、スラリー中に含ま
れる固形分の割合(固形分濃度CSで表わす)は、
32〜50重量%の範囲で変化させることができる。
固形分濃度が32重量%以下では触媒担体基材表面
に塗布された塗布層が2回目以降の塗布時に溶け
出し、目的とする塗布量を得ることが困難となつ
て不都合であり、50重量%以上ではスラリーの粘
度が高くなり触媒担体基材の内部まで浸漬される
時間が長くなり、この結果、スラリー中の固形分
と水分の置換がスムーズに行なわれず、目づまり
現象を引き起すことがありやはり不都合となる。 この様にして得たスラリーを用いコーデイエラ
イト質を主成分とする一体型担体、例えば1平方
インチあたり400セルの開孔を有する平均開孔率
89.3%である通称ハニカム担体と称する触媒担体
基材に、浸漬法を用いて塗布する。浸漬時間は5
〜30秒、望ましくは10〜20秒間とする。塗布はア
ルミナ、セリアが重力により一方向に片寄ること
を防ぐため、各回方向を変えて行なう。浸漬終了
後、スラリー中より引き出した担体基材は、好ま
しくは吐出スリツト幅5mmのエアー吐出部を持つ
エア・ブロー装置を用い吐出圧力0.3〜0.6Kg/cm2
のエアー流により、余分なスラリーを除去する。
次に好ましくは100〜120℃空気気流中で乾燥率90
%以上となるまで乾燥する。以上の塗布操作を複
数回、好ましくは3回ないし4回繰り返した後、
空気気流中500〜850℃、望ましくは600〜750℃で
焼成し、触媒担体を得る。さらに、乾燥率90%以
上になるまで乾燥率90%まで乾燥した後、放冷
し、純水中に5〜30秒浸漬し、引き上げた後エア
ブロー装置の吐出圧0.2〜0.3Kg/cm2でエアブロー
を行ない、その後でスラリーを塗布方向を反転し
て基材に塗布する。この純水に浸漬して湿潤する
工程は、混合物中にランタナを含む場合に好まし
い。 本発明で用いる混合物に含まれるセリアはスラ
リー中の固形分濃度を高めながらスラリー粘度を
下げることで、塗布量を増加させると同時にハニ
カム形状担体基材のセル内を迅速にスラリーが通
過できるという効果を持つ。固形分濃度CS0=a
重量%のスラリーが、ハニカム形状担体のセル中
に満たされた時、担体基材の持つ吸水率がd重量
%、担体重量WH(g)セル内に満たされたスラリー
量をWS(g)とすればセル内で担体基材に吸水され
て、スラリー濃度CS1は CS1=aWs/100WS−dWH×100 ……(1) に表わされる濃度に変化する。CS1−CS0の差が大
きい程スラリー粘度は上昇し、セル内をスラリー
は通過しにくくなる。又、一担、担体基材表面に
保持された活性アルミナ層は、再び水に接触する
と、スラリー中に溶出するため、付着、溶出のバ
ランスを保つため、スラリー濃度CS0をある程度
以上高くしなければならない。特に付着保持され
ている活性アルミナの量が増加するに従つて、担
体側に吸水される水の量が増加し、スラリー濃度
の変化も大きくなる。しかし濃度を下げると、溶
出量が付着量を上まわることも考えられる。複数
回の塗布操作による塗布量の増量は極めて困難に
なる。本発明に用いるスラリーの固形分濃度は、
36〜50重量%で固形分中のアルミナは66〜88重量
%、セリアは12〜34重量%が好ましい。スラリー
中にランタナを含む場合には固形分中のアルミナ
は55〜84重量%、セリア11〜33重量%、ランタナ
5〜12重量%が好ましい。スラリーのPHは、4.0
〜7.0であり、又最終段で用いるスラリーは硝酸
によりPHを3.8以下に制御することが好ましい。
ポツトミルによる粉砕は、その粉砕時間により、
スラリー中の固形分粒子の粒度が変化し、又スラ
リー粘度も変化する。スラリー粘度はJIS K−
5402のフオードカツプを用いた値が11.0秒〜14.0
秒であり、固形分の粒度は平均粒度5〜8μ、又
その70%が1〜10μとなるように設定することが
好ましい。 <実施例> 以下実施例により説明する。 実施例 1 市販の粒状又は粉末状の活性アルミナにあらか
じめセリウム塩の水溶液を含浸、担持し、乾燥し
た後空気雰囲気中600℃で2時間焼成して得た活
性アルミナ(以下セリウム含有活性アルミナと称
する)286部と市販セリア粉末31部、アルミナを
6重量%以上含み硝酸を対アルミナとモル比で
0.33含む、ベーマイト・アルミナ・ゾル683部と
からなる混合物を、磁製ポツトミルに充填し、毎
分80回転で6時間粉砕して得たスラリーをコーデ
イライトを主成分とするハニカム形状担体基材に
ハニカム基材を貫通するセルと、スラリー液面が
直角になるように浸漬法を用いて塗布した。浸漬
後、エアーブロー装置により吐出圧0.4Kg/cm2で
吐出エアーがセル方向に沿つて流れ、かつスラリ
ー浸漬時の上方面より2回エアーブローを行ない
余分なスラリーを除いた後、熱風中で乾燥率が95
%となるまで乾燥を行なつた。次にスラリー液へ
のハニカム担体基材の浸漬方向を反転して2回目
の浸漬、エアブロー、乾燥操作を行なつた。3回
目の浸漬方向は1回目と同一方向になるようにし
浸漬した、そのときのスラリーのPHは硝酸を用い
PH3.6とした。その後、空気気流中650℃で2時間
焼成して触媒担体1を得た。この触媒担体1の塗
布量は180g/であり、20.5m2/gの比表面積
と80.6%の開孔率とを有している。 実施例 2 セリウム含有活性アルミナ252部、市販セリア
粉末129部、ベーマイトアルミナゾル619部とをポ
ツトミルに充填する以外は実施例1と同様にして
触媒担体2を得た。この触媒担体2の塗布量は
200g/であり、18m2/gの比表面積77.8%の
開孔率とを有しいる。 実施例 3 セリウム含有活性アルミナ313部、市販セリア
粉末153部、ベーマイトアルミナゾル534部とをポ
ツトミルに充填する以外は実施例1と同様にして
触媒担体3を得た。この触媒担体3の塗布量は
250g/であり、22.2m2/gの比表面積と75.0
%の開孔率とを有している。 実施例 4 市販の活性アルミナ粒状又は粉末状担体の内、
200m2/g程度の高比表面積を持つ担体に、あら
かじめセリウムを含浸、担持し、乾燥、焼成して
得たセリウム含有高比表面積活性アルミナ286部
と、市販セリア粉末31部、アルミナを6重量%以
上含み、硝酸を対アルミナとモル比で0.38含むベ
ーマイトアルミナゾル683部とを磁製ポツトミル
に充填する以外は、実施例1と同様にして触媒担
体4を得た。この触媒担体4の塗布量は180g/
であり、38.1m2/gの比表面積と80.6%の開孔
率とを有している。 実施例 5 セリウム含有高比表面積活性アルミナ252部と、
市販セリア粉末129部、アルミナに対する硝酸の
比率がモル比で0.38であるベーマイトアルミナゾ
ル619部を、ポツトミルに充填する以外は実施例
1と同様にして触媒担体5を得た。この触媒担体
5の塗布量は200g/であり、32.6m2/gの比
表面積と77.8%の開孔率とを有しいる。 実施例 6 セリウム含有高比表面積活性アルミナ313部と
市販セリア粉末153部、アルミナに対する硝酸の
比率がモル比で0.38であるベーマイトアルミナゾ
ル534部をポツトミルに充填する以外は実施例1
と同様にして触媒担体6を得た。この触媒担体6
の塗布量は250g/であり、40.7m2/gの比表
面積と75.0%の開孔率とを有している。 実施例 7 市販の粒状又は粉末状の活性アルミナで、その
有する比表面積が80〜90m2/g(例えば、フラン
ス国ローヌ・プーラン社製SCS−79タイプのごと
き活性アルミナ)である活性アルミナ317部と、
アルミナに対する硝酸の比率がモル比で0.33であ
るベーマイトアルミナゾル683部とを磁製ポツト
ミルに充填し、毎分80回転で6時間混合粉砕して
スラリーを得た。このスラリーは室温下でPH3.80
フオードカツプ粘度12.5秒であつた。 上記スラリーをコーデイエライトを主成分とす
るハニカム形状担体基材にハニカム基材を貫通す
るセルと、スラリー液面が直角になる様にセツト
し、浸漬法を用い塗布し、エアーブロー後乾燥す
る操作を浸漬方向を変えて2回行なつた後、650
℃で2時間焼成して触媒担体7を得た。この触媒
担体7の塗布量は100g/であり、17.6m2/g
の比表面積と86.4%の開孔率とを有している。 実施例 8 市販の活性アルミナ粒状、又は粉末担体で、そ
の有する比表面積が80〜90m2/gである活性アル
ミナに、硝酸セリウムを用い含浸法により担持、
乾燥後、空気気流中600℃で2時間焼成してセリ
ウム含有活性アルミナ担体を得た。このセリウム
含有活性アルミナ担体の比表面積は75m2gであつ
た。上記セリウム含有活性アルミナ担体317部と、
アルミナに対する硝酸の比率がモル比で0.33であ
る、ベーマイトアルミナゾル683部とをポツトミ
ルに充填する以外は比較例1と同様にして触媒担
体8を得た。この触媒担体8の塗布量は115g/
であり、16.0m2/gの比表面積と85.9%の開孔
率とを有している。 比較例 1 実施例1で用いたスラリー液、及び400セル/
cm2のハニカム形状担体を用い、スラリーへの浸漬
方向を反転させることなく、同一方向で3回の浸
漬、エアブロー、乾燥操作を行つて、触媒担体A
を得た。この触媒担体Aの塗布量は200g/で
あり、20.5m2/gの比表面積を持ち、30.4%の開
孔率を有していた。 実施例 9 市販の粒状又は粉末状の活性アルミナで、その
有する比表面積が80〜90m2/g(例えば、フラン
ス国ローヌ・プーラン社製SCS−79タイプのごと
き活性アルミナ)である活性アルミナに、あらか
じめセリウムを含浸担持し、乾燥した後、空気雰
囲気中600℃で2時間焼成して得た担体(以下セ
リウム含有活性アルミナと称する)269部と、市
販セリア粉末31部、ランタナ粉末17部、アルミナ
を6重量%以上含み硝酸を対アルミナと、モル比
で0.33含むベーマイトアルミナゾル683部とを磁
製ポツトミルに充填し、毎分80回転で、6時間粉
砕してスラリーを得た。得られたスラリーは、室
温でPH4.54フオードカツプ粘度13.0秒であつた。
又スラリー固形分の粒子は、平均粒子径5.6μ、1
〜10μの粒子は73.8%であつた。上記スラリーを
コーデイエライトを主成分とするハニカム形状担
体基材にハニカム基材を貫通するセルと、スラリ
ー液面が直角になるようにして浸漬法を用いて塗
布した。浸漬後、エアーブロー装置により吐出圧
0.4Kg/cm2で吐出エアーがセル方向に沿つて流れ、
かつスラリー浸漬時の上方面より2回エアーブロ
ーを行ない、余分なスラリーを除いた後、熱風中
で乾燥率が95%となるまで乾燥を行なつた。放冷
後、純水中に30秒浸漬し、吐出圧0.3Kg/cm2でエ
アーブローを行なつた後ハニカム担体基材の浸漬
方向を反転して2回目の塗布操作を行なつた。以
上の操作を4回行なつた、4回目は硝酸を用いPH
を3.8以下として塗布操作を行ない乾燥終了後、
純水への浸漬操作を行なわないで、空気気流中
650℃で2時間焼成して、触媒担体9を得た。こ
の触媒担体9の塗布量は、180g/であり、
19.6m2/gの比表面積と開孔率79.2%とを有しい
る。 実施例 10 セリウム含有活性アルミナ202部と、市販セリ
ア粉末129部、ランタナ粉末49部、アルミナに対
する硝酸の比率がモル比で0.33であるベーマイト
アルミナゾル620部とを、磁製ポツトミルに充填
する以外は実施例9と同様にして、触媒担体10を
得た。この触媒担体10の塗布量は230g/であ
り、15.9m2/gの比表面積と開孔率75.5%とを有
している。 実施例 11 セリウム含有活性アルミナ254部と、市販セリ
ア粉末153部、ランタナ粉末59部、アルミナに対
する硝酸の比率がモル比0.33であるベーマイトア
ルミナゾル534部とを、磁製ポツトミルに充填す
る以外は実施例9と同様にして、触媒担体11を
得た。この触媒担体11の塗布量は300g/で
あり、227m2/gの比表面積と70.5%の開孔率と
を有している。 実施例 12 市販の粒状又は粉末活性アルミナで、200m2/
g程度の高比表面積を持つ担体に、あらかじめセ
リウム塩を含浸担持し、乾燥、焼成して得たセリ
ウム含有高比表面積活性アルミナ269部と、市販
セリア粉末31部、ランタナ粉末17部、アルミナを
6重量%以上含み、硝酸を対アルミナとモル比で
0.38含むベーマイトアルミナゾル683部とを、磁
製ポツトミルに充填する以外は実施例9と同様に
して触媒担体12を得た。この触媒担体12の塗
布量は、180g/であり、36.3m2/gの比表面
積と79.2%の開孔率とを有している。 実施例 13 セリウム含有高比表面積活性アルミナ202部と、
市販セリア粉末129部、ランタナ粉末49部、アル
ミナに対する硝酸の比率がモル比で0.38であるベ
ーマイトアルミナゾル620部を、磁製ポツトミル
に充填する以外は、実施例9と同様にして触媒担
体13を得た。この触媒担体13の塗布量は230
g/であり、28.9m2/gの比表面積と75.5%の
開孔率とを有している。 実施例 14 セリウム含有高比表面積活性アルミナ254部と、
市販セリア粉末153部、ランタナ粉末59部、アル
ミナに対する硝酸の比率がモル比で0.38であるる
ベーマイトアルミナゾル534部を、磁製ポツトミ
ルに充填する以外は、実施例9と同様にして触媒
担体14を得た。この触媒担体14の塗布量は
300g/であり、41.1m2/gの比表面積と70.6
%の開孔率とを有している。 実施例 15 市販の粒状又は粉末状の活性アルミナで、その
有する比表面積が80〜90m2/g(例えば、フラン
ス国、ローヌ・プーラン社製SCS−79タイプのご
とき活性アルミナ)である活性アルミナ317部と
アルミナに対する硝酸の比率が、モル比で0.33で
あるベーマイトアルミナゾル683部とを、磁製ポ
ツトミルに充填し、毎分80回転で6時間混合粉砕
してスラリーを得た。このスラリーは室温下でPH
3.80フオードカツプ粘度12.5秒であつた。上記ス
ラリーをコーデイエライトを主成分とするハニカ
ム形状担体基材に浸漬法を用い塗布し、エアーブ
ロー後乾燥する操作を、浸漬方向を変えて2回行
なつた後、650℃で2時間焼成して触媒担体15
を得た。この触媒担体15の塗布量は100g/
であり、17.6m2/gの比表面積と86.4%の開孔率
とを有している。 実施例 16 市販の活性アルミナ粉状、又は粉末状担体で、
その有する比表面積が80〜90m2/gである活性ア
ルミナに、硝酸セリウムを用い、含浸法により担
持、乾燥後、空気気流中600℃で2時間焼成して、
セリウム含有活性アルミナ担体を得た。このセリ
ウム含有活性アルミナ担体の比表面積は、75m2/
gであつた。上記セリウム含有活性アルミナ担体
317部と、アルミナに対する硝酸の比率がモル比
で0.33であるベーマイトアルミナゾル683部とを、
磁製ボツトミルに充填する以外は実施例15と同様
にして触媒担体16を得た。この触媒担体16の
塗布量は115g/であり、160m2/gの比表面積
と85.9%の開孔率とを有している。 試験例 実施例1〜16並びに比較例1で得た触媒担体1
〜16、Aについて、塗布層の耐熱性を測定するた
めに、以下の熱耐久試験を行ない比表面積を測定
し、その結果を付表に示した。 熱耐久試験条件 温度×時間:750℃×24時間 雰囲気:空気気流中 表から明らかなように、本発明の製造方法で作
成した触媒担体は、充分の塗布量を有しており、
しかも複数回塗布してもハニカム開口孔率は約70
%以上の高い比率を有している。一方、一方向で
複数回の塗布をした比較例1の触媒担体7は多量
の塗布量を有していても開孔率30%と低く、触媒
担体としては好ましくない。 以上の実施例においては、塗布方法とし浸漬方
法を用いたが、スラリーを担体に流かしかける塗
布方法を採用しても同様の効果が得られる。
【表】
又、本発明の製造方法で作成した担体はセリウ
ムを含んでいるので、製造直後(表ではFresh)
の担体の比表面積と熱耐久試験後の比表面積との
比較でも試験後の減少率は少ない。 実施例9〜16においてランタナを入れたスラリ
ーを用いた場合、塗布と塗布との間に湿潤工程を
挾んだので、塗布回数を多くして、多量の塗布量
を得ることができた。特に3回以上塗布する場合
には湿潤工程を加えた方が良い。 <発明の効果> 以上説明してきたように、この発明によればそ
の構成をあらかじめセリウムを担持した活性アル
ミナ、酸化セリウムおよび硝酸酸性ベーマイトア
ルミナゾルを含む混合物を粉砕してスラリーを作
成し、該スラリーをモノリス担体基材表面に塗布
方向を反転させて複数回塗布し、あるいはさらに
塗布と塗布との間に湿潤工程を挾んだので、得ら
れた触媒担体はいずれも高い熱安定性を有し、又
多数回の塗布操作が行なえることから、多量の塗
布量を確保した結果、非常に高い比表面積を持つ
触媒担体が得られるようになつた。 この様にして得られた高比表面触媒担体は、自
動車排ガス処理用触媒担体として、触媒貴金属量
の低減等多くの応用に有効な触媒担体として活用
できるという効果が得られる。
ムを含んでいるので、製造直後(表ではFresh)
の担体の比表面積と熱耐久試験後の比表面積との
比較でも試験後の減少率は少ない。 実施例9〜16においてランタナを入れたスラリ
ーを用いた場合、塗布と塗布との間に湿潤工程を
挾んだので、塗布回数を多くして、多量の塗布量
を得ることができた。特に3回以上塗布する場合
には湿潤工程を加えた方が良い。 <発明の効果> 以上説明してきたように、この発明によればそ
の構成をあらかじめセリウムを担持した活性アル
ミナ、酸化セリウムおよび硝酸酸性ベーマイトア
ルミナゾルを含む混合物を粉砕してスラリーを作
成し、該スラリーをモノリス担体基材表面に塗布
方向を反転させて複数回塗布し、あるいはさらに
塗布と塗布との間に湿潤工程を挾んだので、得ら
れた触媒担体はいずれも高い熱安定性を有し、又
多数回の塗布操作が行なえることから、多量の塗
布量を確保した結果、非常に高い比表面積を持つ
触媒担体が得られるようになつた。 この様にして得られた高比表面触媒担体は、自
動車排ガス処理用触媒担体として、触媒貴金属量
の低減等多くの応用に有効な触媒担体として活用
できるという効果が得られる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 あらかじめセリウムを担持した活性アルミ
ナ、酸化セリウムおよび硝酸酸性ベーマイトアル
ミナゾルを含む混合物を粉砕してスラリーを作成
し、該スラリーをモノリス担体基材表面に塗布方
向を反転させて複数回塗布し、焼成することを特
徴とする触媒担体の製造方法。 2 あらかじめセリウムを担持した活性アルミ
ナ、酸化セリウムおよび硝酸酸性ベーマイトアル
ミナゾルとを含む混合物を粉砕してスラリーを作
成し、該スラリーをモノリス担体基材表面に塗布
方向を反転させると共に湿潤工程を挾んで複数回
塗布し、焼成することを特徴とする触媒担体の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59072383A JPS60216847A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 触媒担体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59072383A JPS60216847A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 触媒担体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60216847A JPS60216847A (ja) | 1985-10-30 |
JPH034252B2 true JPH034252B2 (ja) | 1991-01-22 |
Family
ID=13487707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59072383A Granted JPS60216847A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 触媒担体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60216847A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010017666A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Tokyo Roki Co Ltd | 排ガス浄化用触媒 |
-
1984
- 1984-04-11 JP JP59072383A patent/JPS60216847A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60216847A (ja) | 1985-10-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |