JPS6242747A - 触媒担持用構造体 - Google Patents

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、多孔質で軽量であり、高い耐熱性を有する触
媒担持用構造体に関する。

従来の技術 従来、触媒担持用構造体としてはコーディエライトやム
ライト、アルεす等の材料で、押出成形されたハニカム
構造体が一般的に用いられている。

このハニカム構造体は、流体の流れ方向とセル壁が平行
であって、セル壁を薄くして、かつ単位断面積当りのセ
ル数を多くして流体との接触を図ろうとするものである
ため強度の弱いものであった。

一方、石綿シートやガラス繊維シートを用いてハニカム
構造をつくｂ、コロイダルシリカやエチルシリケートな
どの硬化剤で硬化処理を行なったものがある。これらは
繊維によって細孔が形成され多孔質な壁を有しているた
め、例えばコーティングを施して触媒担体とする場合、
セル壁内部までコーティングされ、比表面積の増加を図
ることができる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、流体はセル壁に平行に流れるため、担持された
細孔内部の触媒は、壁表面の触媒はど有効には機能せず
、表面積の増加に較べて触媒活性度の上昇は大きくない
。さらに、ガラス繊維を用いたり、繊維どうしの結合剤
あるいは硬化剤としてコロイダルシリカや珪酸ゲル等を
用いているため、使用最高温度は６ｏｏ℃〜９００Ｃに
限られる。即ちガラス繊維の軟化や結晶化に伴なう強度
の低下、あるいは構造体の収縮等が発生するためである
。従って、比表面積の増加にもかかわらず触媒活性の増
加はあまり期待できず、また、１Ｑ）０℃〜１２００ｔ
ｌ：の高温度の使用に耐えるものではなかった。

本発明は、触媒担持および働きを効果的知行なうことが
でき、しかも耐熱性の高い触媒担持用構造体を提供する
ことを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 セラミック繊維とセラミック原料粉末を湿式抄造して得
たシートを、コルゲートハニカム構造に成形して焼成し
た繊維セラミックからなり、そのセル端部を交互に閉塞
した構造を有する触媒担持用構造体を構成する。

作　　用 各繊維セラミックどうしの接点が焼結結合した柱構造を
有するため空隙率が高く、シかも全体がセラミック構造
体であるため耐熱性が高い。

実施例 本発明の触媒担持用構造体の構成の概略断面図を第１図
に示す。セラミック繊維及びセラミック原料粉末からな
るシートを焼結してセラミック化して得られるセル壁１
で構成されるセル２の一方の端部は、プラグ３によって
閉塞され、他端部は開口している。このセル２に隣接す
るセル２′は逆の端部が閉塞されるよう構成されている
。この構造体に流入する流体は矢印に示した如く、入口
端４で開口しているセル２に流入し、セル壁１を通過し
て隣接するセル２に導びかれセル２′の開口している出
口端６より流出する。流体はこのようにセル内を通過す
るときのみならず、セル壁を通過する際にも触媒との接
触が可能となり、担持した触媒の能力をムダなく最大限
に活用することができる。さらに、流体が、セラミック
繊維によって構成される微細で複雑な細孔を必ず通過す
るため、流体の触媒への接触が充分に行なわれ得る。

本発明の触媒担持用構造体は基本的には次のような方法
により製造され得る。

アモルファス状のセラミ、ツク繊維を裁断してセラミッ
ク原料粉末とともに凝集スラリを作成したのち、通常の
抄造方法、例えば長網式抄造機等を用いてシートを作成
する。次にこのシートを用い、段ボール紙製造と類似の
方法によってコルゲートシートとなし、これを巻取った
り、一定寸法に裁断したものを積層してノ・ニカム状の
成形体とする。

プラグは、上記で得られたシートを仮焼したのち粉砕し
て可塑剤を加えて粘性のあるプラグ原料として用いる。

これを充填する方法は、コルゲートシート作成時に一端
部に注入し、このコルゲートシートを巻取るかあるいは
積層するときに他端部に注入して行なわれる。この成形
体を１２５０℃〜１３５ＣＩＣで焼成してセラミック繊
維、セラミック原料粉末、プラグ原料のセラミック化を
図るとともに繊維を互いに焼結結合させてプラグを有す
るハニカム形状の構造体を構成する。これを触媒担持用
構造体として用いることにより優れた効果を発揮するも
のである。

即ち、ハニカムセルのセル壁が繊維セラミックで構成さ
れており、各繊維セラミックどうしの接点が焼結結合し
て形状を保ち強度を出している柱構造となっているため
、空隙率が６０〜８０チと高く、しかも空隙を構成する
細孔も繊維セラミックの柱構造で構成されている。この
繊維セラミックの表面にコーティングを施し、触媒を担
持させるものであり、流体は必ずこの細孔を通過して移
動するため流体と触媒との接触の機会は著しく向上し、
小容量で極めて有効な触媒体を構成することができる。

特に、アルミノシリケート等のセラミック繊維を１２５
０℃〜１３５０ｔ：で焼結結合させてセラミック化して
いるため、１２００℃の高温下でも軟化や収縮をおこさ
ず、また耐酸、耐アルカリに強く安定した構造を維持で
きるものである。

以下により具体的に実施例を説明する。

平均繊維径約３μｍのアルミノシリケート繊維を平均繊
維長１０ｍに裁断したもの２ｏ重量部を１０００重量部
の水に懸濁させた。一方、セラミック原料粉末としてカ
オリナイト、スボジュメン。

非晶質の酸化珪素、γ−アルミナ粉末の混合物６重量部
を５Ｑ重量部の水に懸濁させた。この繊維懸濁液とセラ
ミック原料粉末懸濁液を攪拌しつつ混合した。次に有機
バインダとしてエステル−酢酸ビニルコポリマエマルジ
ョンを１重量部加え混合させたのち、凝集剤として１０
％澱粉液を３０重量部加えて、繊維とセラミック原料粉
末を互いて凝集させた。得られた凝集懸濁液を水で＠０
００重量部に稀釈して通常の長網式抄紙機で抄造し、乾
燥して０．７ｍｍ厚のシートを得た。このシートを、通
常の段ボール紙製造機を用いて、一部のシートは蒸気を
噴霧し適度の柔軟性をもたせたのち波形を付し、一端部
に可塑性をもたせたプラグ原料を注入したのち、同様に
水蒸気を噴霧した残りのシートを平板のまま、接着剤を
用いて貼り合わせ、一端部が閉塞されたコルゲートシー
トを得た。ここで、プラグ原料は下記に従って準備され
たものである。

上記で得られたシートを１０００℃で仮焼したものを粉
砕し、０．５■以下の大きさとする。この粉体と同量の
澱粉糊を加えて充分に混合し、可塑性のあるプラグ原料
を得た。

次に、一端部を閉塞されたコルゲートシートの他端部の
波形部分にプラグ原料を充填したのち、連続的に巻き芯
の上に、接着剤を波形頂部に塗布しつつ巻き上げて成形
体を作成した。得られた成形体を電気炉中で１３５０Ｃ
１３時間焼成して繊維セラミックからなる触媒担持用構
造体を得た。

本実施例で得られた触媒担持用構造体を第２図に示す。

２’　−ａは入口端４−　ａが閉塞し、出口端５−　ａ
に開口したセルでアシ、出口端５−ａをプラグ３−ａで
閉塞されたセル２−　ａと隣接しているＯ また、この触媒担持用構造体を解析すると、アルミノシ
リケート繊維、セラミック原料粉末はムライト、クリス
トバライトを主成分とするセラミックに変化しておシ、
繊維の形状はプラグを含めて極めて良好に保たれ、繊維
セラミックとなっていることが観察された。また、繊維
セラミックの接点では互いに焼結結合され柱構造となっ
て強度を出しているものであった。さらに、柱構造であ
るため細孔は縦横に展開しており、空隙率８０チであっ
て流体、例えばガス流に対して圧力損失の少ないもので
あった。

、　この触媒担持用構造体に触媒を担持させ、反応を行
なわせる場合、流体が気体、液体を問わず、セル壁に接
触して反応するのみならず、セル壁を通過する際、繊維
の柱構造とあいまって触媒との接触の機会は大幅に増加
する。また、１３５０１：で充分な焼成を行なっている
ため、１０００℃の温度での使用に際して、収縮等の変
化を生じることなく安定した特性を維持できるものであ
る。

発明の効果 本発明による触媒担持用構造体は、繊維セラミックの柱
構造をとる構造体であるため、空隙率が高く、また、縦
横に展開している細孔を通過して流体を導びく構成であ
るため、触媒反応をセル壁のみならず、セル壁内部にお
いても行なわせることができ、構造体全体を有効に使用
できるものである。

また、繊維セラミックであることから、１０００℃の高
温にも充分に耐え、常温における耐酸、耐アルカリ特性
にも優れた効果を発揮するものである０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による触媒担持用構造体の構成の概要を
示す断面図、第２図は本発明の一実施例における触媒担
持用構造体を示す斜視図である。 １・・・・・・セル壁、２　、２’、　２−　ａ　、　
２’　−ａ・・・・・・セル、３，３−ａ・・・・・・
プラグ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック繊維とセラミック原料粉末から湿式抄
   造したシートから成形され、焼成によりセラミック化さ
   れたハニカム構造体であって、セル端部が交互に閉塞さ
   れ、出口側が閉塞され、入口側が開口しているセルに流
   入した流体が、隣接する入口側が閉塞されたセルに導か
   れたのち開口している出口側より流出できる構造を有す
   る繊維セラミックからなる触媒担持用構造体。
2. （２）セラミック繊維がアルミノシリケート繊維からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の触媒担
   持用構造体。
3. （３）ハニカム構造体と同一組成のプラグ材でセル端部
   を交互に閉塞したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の触媒担持用構造体。