JPS6147575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の排気ガス、特に自動車用
内燃機関から排出される排気ガス中の有害成分を
無害化するのに有効な触媒を構成し得る金属繊維
織布製触媒担体に関する。

〔従来の技術〕

従来、これらの触媒用担体としてコージライ
ト、ムライト、窒化珪素など高強度セラミツク質
担体本体の表面に活性アルミナを被覆したものが
多く用いられ、その活性アルミナ被覆担体上に、
白金、パラジウム等の触媒有効成分を担持した触
媒が一般的である。これらセラミツク質触媒担体
は高温安定性に優れ、またその担体を利用した触
媒は高温排気ガス流に対しても優れた触媒活性を
保持するなどの性質を有するものの、繰り返され
るヒートサイクルでの耐熱衝撃性が十分でないこ
と、実際の自動車などに取り付ける際の保持の難
しさ、振動による破損の恐れなどの難点があるた
め、担体の本体として金属板あるいは金属箔を使
用し、その表面上に何らかの方法で活性アルミナ
を被覆した金属担体、更に触媒有効成分を担持し
た触媒が提案されている。

しかしながら、この種の金属担体は本体に気孔
が全くないか、あるいは存在しても著るしく少い
ため、通常用いられるアルミナコーテイング用液
状組成物に直接浸漬しても、活性アルミナを本体
上にほとんど被覆できないので、例えば本体の表
面に予め溶射法などにより中間層としてアルミナ
合金層を形成した後、アルミナコーテイング用液
状組成物中に浸漬するか、あるいは更に活性アル
ミナのプラズマ溶射を行うなどの非常に繁雑な方
法がとられている。このような方法で一応、活性
アルミナ被覆層を形成することは可能であるが、
本来本体上に凹凸がほとんどないため、活性アル
ミナの密着性は必ずしも充分ではなく、特に活性
アルミナ被覆物を曲げて使用する場合には活性ア
ルミナが脱落し易く、また活性アルミナ被覆処理
自体も前記のように繁雑であり、且つ50ミクロン
以下の箔を使用しても製品触媒はかなり重いもの
となるので、例えば自動車用触媒としては致命的
な欠点がある。

例えば、特開昭51−116168号には、５〜35メツ
シユの平織正方目金網等の網状基体に例えばアル
ミナスラリーを含浸付着させ乾燥、焼成してアル
ミナをコーテイングした触媒ユニツトを複数枚重
畳させた触媒担体を用いる乾式脱硝法が記載され
ている。

しかしながら、この触媒担体は、５〜35メツシ
ユ、即ち１〜0.2mm程度の太線の金網を用いてい
るため、触媒を担持し得る表面積が小さく、排ガ
スの接触面積が小さく、浄化効率も悪くなる。ま
た、アルミナ粒子の粗いアルミナスラリーを用い
るため、金網部分のみに付着し、有効担体量が少
なくなり、またアルミナの剥離が起り易くなる。
更に、金網を重畳させた形態をとるため、金網の
浄化効率とガス流の抵抗との両面からの担体の設
計の自由度が小さく、例えば圧損を最小限度に抑
える必要がある様な限られた用途にしか適用でき
ない。

〔発明の解決すべき問題点〕

本発明は、従来の問題点を解決し、触媒を担持
し得る表面積が大きくしかも活性アルミナの密着
性にも優れ、しかも被処理排気ガスの浄化効率と
ガス流の抵抗との両面からの担体の設計の自由度
を大幅に向上させることのできる金属繊維織布製
触媒担体に関する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によつて提供される金属繊維織布製触媒
担体は、繊維の直径が40ミクロン以下のステンレ
ス鋼または耐熱鋼からなる金属繊維の帯状の織布
をコロイド状アルミナを含むアルミナコーテイン
グ用液状組成物中に浸漬した後、乾燥および熱処
理を行うことによつて前記金属繊維織布の繊維間
および表面部に活性アルミナ被覆層を形成した触
媒担持用帯状織布が、波形帯状の耐熱性スペーサ
ーと渦巻状に交互に巻き取られ、前記スペーサー
の部分に隙間をあけた円筒形状に賦形されている
ことを特徴とするものである。

以下、本発明の金属繊維織布製触媒担体につい
て更に詳しく説明する。

ここで織布を構成している金属繊維の材料とし
ては、フエライト系、オーステナイト系またはマ
ルテンサイ系のステンレス鋼、または耐熱鋼を使
用し、その鋼中の合金元素、添加剤等に特に制限
はなく、通常のステンレス鋼または耐熱鋼が使用
可能である。また金属繊維のサイズについては、
通常直径40ミクロン以下であることが、繊維の全
表面積を大きくし、付着させるコロイド状アルミ
ナの量、延いては触媒を担持し得る表面積を高
め、且つ活性アルミナを強固に付着させる上で必
要である。繊維の直径のより好ましくは20ミクロ
ン以下である。この金属繊維を用いることによつ
て、織布自体の繊維と繊維との間に多数の微細な
隙間が形成され、その微細な隙間を利用してアル
ミナゾルを浸透させることが可能である。尚、こ
こで使用するアルミナゾルとして比較的粒子の大
きいアルミナを含むスラリー状アルミナを用いて
金属繊維間に浸透させ、更に乾燥熱処理して活性
アルミナを付着させた場合には活性アルミナ層が
脱落し易いので、本発明においてはアルミナゾル
としてはコロイド状アルミナを含むアルミナゾル
が使用される。例えば特開昭51−66294号あるい
は特開昭53−45314号公報に示されているコロイ
ド状アルミナを含むアルミナゾルが使用される。

次に本発明の金属繊維織布製触媒担体およびこ
れを用いて構成される触媒の製造方法の１例につ
いて説明する。

先ずステンレス鋼または耐熱鋼の40ミクロン以
下好ましくは20ミクロン以下の金属繊維からなる
金属織布を、予めアセトン、エタノール、トリク
レン等の有機溶剤で脱脂処理を行つた後、アルミ
ナゾル中に浸漬する。次に金属繊維織布をアルミ
ナゾル中から取り出し、エアー吹きまたは織布を
吊して自然滴下させるなどして表面に付着してい
る余剰のゾルを除いた後、80〜150℃の乾燥器で
５〜２時間乾燥する。ついで500〜700℃の加熱炉
中で３〜１時間熱処理することによつて、通常金
属繊維織布重量に対して活性アルミナ量を５〜30
重量％付着させる。ここで活性アルミナ量が５％
以下では触媒活性、特に耐熱性がやや劣り、一方
30％以上付着させても特にそれ以上の効果はな
く、また付着した活性アルミナが脱落し易くなる
場合もある。尚、金属繊維織布重量に対して所望
の活性アルミナを付着させるために、アルミナゾ
ルへの浸漬、乾燥および熱処理の操作を２回以上
繰り返すことは一向にかまわない。

次に、活性アルミナを被覆した金属繊維触媒担
体に、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム
等の少なくとも一種の触媒有効成分を担持させ
る。尚、触媒有効成分の担持方法としては、浸漬
含浸法、吸着法、塗布法など通常行われる触媒有
効成分付着法が適用される。

触媒有効成分を担持させた後は、必要ならば還
元処理、水洗処理、熱処理などを行うことによつ
て、金属繊維織布製触媒が得られる。かくして得
られた触媒は必要な幅、長さの帯状に調整され
る。又は、予め金属繊維織布の本体を必要な幅、
長さに調整しておいてもよい。これを例えばそれ
とほぼ同じサイズの波形を有する帯状の耐熱製金
網等耐熱製スペーサーと交互に渦巻状に巻き取
り、所望のサイズの円筒状触媒とする。

本発明は前記のような担体であるので、担体本
体上に活性アルミナの被覆が容易であり、その被
覆物は剥離し難く、製造方法が簡単であり、製品
触媒は軽量化されているのみならず、優れた耐熱
性を保有している。

〔発明の効果〕

本発明の金属繊維織布製触媒担体によれば、直
径40ミクロン以下の金属繊維の織布を用い、しか
もコロイド状アルミナを用いることにより繊維間
の微細な隙間にまで浸透させて被覆するため、触
媒を担持し得る表面積が大きくなり、密着性に優
れた活性アルミナ被覆層を設けることができる。
しかも、スペーサーと共に渦巻状に巻取られた円
筒形状を有しているため、排ガスの接触が効率的
になると共にスペーサーの厚みを変え隙間を調節
することにより排ガスの浄化効率とガス流の抵抗
との両面からの担体の設計の自由度も大幅に増大
する。

〔実施例〕

以下、本発明の担体および触媒につき、実施例
をあげて説明する。

実施例 １ 市販のステンレス鋼繊維製織布（日本精線(株)、
商品名：ナスロン、繊維径：８ミクロン、織布厚
み：0.5ミリメートル）を50mm幅、250mm長さに切
断し、アセトン中に浸漬して脱脂処理を２〜３回
繰り返した。その後、織布が乾燥してから、約20
％のアルミナゾル中に10分浸漬した。ここで使用
するアルミナゾルとしては、コロイド状アルミナ
を含むアルミナコーテイング用液状組成物を用い
た。その組成物の製造方法の一例を述べると次の
ようである。

コンデイア製アルミナ（ベーマイトタイプ、銘
柄：デイスプーラル）70重量部に5.2規定の酢酸
溶液30重量部を添加し、双腕型ニーダーで15分間
混練した。ついでこの混練物をニーダーから取り
出してポリ容器に入れて密閉し、常温で５時間養
生した後、150℃に調節した乾燥器中で12時間乾
燥した。この乾燥物を常温まで冷却した後、280
重量部の水中に徐々に解膠させ、時々撹拌しなが
ら５時間養生し、均一に懸濁したアルミナ分が約
20％のコロイド状の液状組成物即ちアルミナゾル
を得た。

このアルミナゾル中に織布を浸漬後、アルミナ
ゾル中から取り出し、織布の表面部に付着した余
剰ゾルをエアースプレーガンで軽くエアー吹きを
行つた後、120℃の乾燥器中で２時間乾燥し、更
に600℃の電気炉中で２時間熱処理し、以上のア
ルミナゾルへの浸漬、乾燥、熱処理を２回繰り返
し、ステンレス織布重量に対して約12％の活性ア
ルミナが被覆された本発明の担体を得た。

アルミナ乾燥物を解膠させる水分量および金属
繊維織布のアルミナゾルへの浸漬、乾燥、熱処理
の処理回数を変えたほかは前記と同様な方法に
て、ステンレス織布重量に対して約３、６、12、
24および32重量％の活性アルミナが被覆された本
発明の担体を得た。

上記の担体に被覆された活性アルミナは、担体
を折り曲げても32重量％被覆されたものが僅かに
脱落する現象が認められた以外は、ほとんど強固
に被覆されていた。

実施例 ２ 実施例１に従い活性アルミナが約３、６、12、
24、32重量％被覆された本発明の担体（幅50mm、
長さ250mm）に、塩化パラジウム25ｇ/、アゾジ
カルボンアミド60ｇ/、酢酸30ｇ/、蓚酸25
ｇ/からなるパラジウム含浸液45mlづつハケ盛
りして、それぞれ全量含浸させた。その後30分間
室内に放置し、続いて120℃の乾燥器にて２時間
乾燥した後、90℃の蟻酸ソーダ90ｇ/の水溶液
に30分間浸漬して還元処理を行つた。ついで30分
間流水洗浄を行い、120℃の乾燥器中で２時間乾
燥した後、600℃の電気炉に２時間入れて熱処理
を行つて、パラジウム系金属繊維織布製触媒を得
た。

次に得られたこれらの触媒をそれぞれほぼ同一
サイズの波形を有する帯状のステンレス製の金網
（SUS316L）をスペーサーとして交互に巻取り、
直径24mm、高さ50mmの円筒状物とした。この円筒
状物の容積当りのパラジウム担持量は約３ｇ/
であつた。

別に、市販のコージライト ハニカム型触媒担
体（直径24mm、高さ50mmに調整）を前述の活性ア
ルミナ被覆処理にしたがつて活性アルミナ約12重
量％を被覆し、これに前記金属繊維織布製担体に
含浸したと同じ組成のパラジウム含浸液を、パラ
ジウム担持量が３ｇ/（ハニカム型触媒担体の
容積当り）となるように含浸し、以後の処理は金
属繊維織布製触媒の製造と同様にして、パラジウ
ム系のコージライト ハニカム型触媒（比較試
料）を得た。

次に、前記３〜32重量％活性アルミナが担持さ
れた金属繊維織布製担体にパラジウムを約３ｇ/
担持した各種触媒の活性を調べた結果によれ
ば、３％のものがやや劣つていた。また本発明の
触媒とコージライト ハニカム型触媒（比較試
料）との活性を比較した結果によれば、両者はほ
ぼ同様の性能を有していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維の直径が40ミクロン以下のステンレス鋼
   または耐熱鋼からなる金属繊維の帯状の織布をコ
   ロイド状アルミナを含むアルミナコーテイング用
   液状組成物中に浸漬した後、乾燥および熱処理を
   行うことによつて前記金属繊維織布の繊維間およ
   び表面部に活性アルミナ被覆層を形成した触媒担
   持用帯状織布が、波形帯状の耐熱性スペーサーと
   渦巻状に交互に巻き取られ、前記スペーサーの部
   分に隙間をあけた円筒形状に賦形されていること
   を特徴とする金属繊維織布製触媒担体。 ２ 触媒担体用帯状織布における活性アルミナ被
   覆層の重量が金属繊維織布重量の５〜30重量％で
   ある特許請求の範囲第１項記載の金属繊維織布製
   触媒担体。