JPWO2009141897A1 - ハニカム構造体 - Google Patents

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Abstract

本発明のハニカム構造体は、ゼオライトと、無機バインダとを含み、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを有するハニカム構造体であって、ハニカムユニットは、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ／Ｋ以上０．６０Ｗ／ｍ／Ｋ以下であり、ヤング率が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下である。

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。
従来、自動車の排ガスを浄化するシステムの一つとして、アンモニアを用いて、ＮＯｘを窒素と水に還元するＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが知られている（下記参照）。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
また、ＳＣＲシステムにおいて、アンモニアを吸着する材料として、ゼオライトが知られている。なお、一般に、排ガス浄化装置として、ＳＣＲシステムを用いる場合は、ＨＣ（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）を酸化するために、排ガスの流れる方向に対して、ＳＣＲシステムの上流側に、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）が配置される。
一方、特許文献１には、ハニカムユニットが無機粒子と、無機繊維及び／又はウィスカを含んでなり、無機粒子は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、ムライト及びゼオライトからなる群より選択される一種以上であるハニカム構造体が開示されている。
国際公開第０６／１３７１４９号パンフレット
しかしながら、ゼオライトを含むハニカム構造体は、ＳＣＲシステムで使用すると、ＤＯＣにより酸化されなかったＨＣがゼオライトに吸着するため、高温時に脱着したＨＣの着火による熱衝撃で破壊するという問題がある。
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、熱衝撃による破壊を抑制することが可能なハニカム構造体を提供することを目的とする。
本発明のハニカム構造体は、ゼオライトと、無機バインダとを含み、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを有するハニカム構造体であって、ハニカムユニットは、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ／Ｋ以上０．６０Ｗ／ｍ／Ｋ以下であり、ヤング率が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下である。
また、上記のハニカムユニットは、見掛けの体積当たりの上記のゼオライトの含有量が２３０ｇ／Ｌ以上２７０ｇ／Ｌ以下であることが望ましい。なお、ハニカムユニットの見掛けの体積は、貫通孔を含む体積を意味する。
また、上記のゼオライトは、β型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、フェリエライト、ＺＳＭ−５型ゼオライト、モルデナイト、フォージサイト、ゼオライトＡ及びゼオライトＬからなる群より選択される一種以上であることが望ましい。
また、上記のゼオライトは、アルミナに対するシリカのモル比が３０以上５０以下であることが望ましい。
また、上記のゼオライトは、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｇ及びＶからなる群より選択される一種以上でイオン交換されていることが望ましい。
また、上記のゼオライトは、二次粒子を含み、二次粒子の平均粒径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが望ましい。
また、上記のハニカムユニットは、ゼオライトを除く無機粒子をさらに含有することが望ましく、無機粒子は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ムライト及びこれらの前駆体からなる群より選択される一種以上であることが特に望ましい。
また、上記の無機バインダは、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト及びアタパルジャイトからなる群より選択される一種以上に含まれる固形分であることが望ましい。
また、上記のハニカムユニットは、無機繊維をさらに含むことが望ましく、無機繊維は、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム及びホウ酸アルミニウムからなる群より選択される一種以上であることが特に望ましい。
また、上記のハニカムユニットは、上記の長手方向に垂直な断面の開口率が５０％以上６５％以下であることが望ましい。
また、上記のハニカム構造体は、複数の上記のハニカムユニットが接着層を介して接着されていることが望ましい。
本発明によれば、熱衝撃による破壊を抑制することが可能なハニカム構造体を提供することができる。
本発明のハニカム構造体の一例を示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の他の例を示す斜視図である。 図２Ａのハニカムユニットを示す斜視図である。
符号の説明
１０、２０ ハニカム構造体１１ ハニカムユニット１２ 貫通孔１３ 接着層１４ 外周コート層
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
図１に、本発明のハニカム構造体の一例を示す。ハニカム構造体１０は、ゼオライトと、無機バインダとを含み、複数の貫通孔１２が隔壁を隔てて長手方向に並設された単一のハニカムユニット１１の外周面に外周コート層１４が形成されている。このとき、ハニカムユニット１１は、熱伝導率が０．１５〜０．６０Ｗ／ｍ／Ｋであり、０．２０〜０．４０Ｗ／ｍ／Ｋが好ましい。また、ハニカムユニット１１は、ヤング率が１．５〜７．０ＭＰａであり、３．０〜６．５ＭＰａが好ましい。これにより、ハニカム構造体１０は、熱衝撃による破壊を抑制することができ、排ガスの流れる方向に対して、ＳＣＲシステム（例えば、尿素ＳＣＲシステム）の上流側に、ＤＯＣが配置された排ガス浄化装置に適用することができる。
なお、ハニカムユニット１１の熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ／Ｋ未満であると、ハニカムユニット１１の内部で温度勾配が生じ、熱応力によってハニカムユニット１１が破壊されやすくなる。また、ハニカムユニット１１の熱伝導率が０．６０Ｗ／ｍ／Ｋを超えると、ハニカムユニット１１の内部の気孔率が低下して、ヤング率が増大し、ハニカムユニット１１が破壊されやすくなる。また、ハニカムユニット１１のヤング率が１．５ＭＰａ未満であると、ハニカムユニット１１の強度が不十分となりやすく、７．０ＭＰａを超えると、ハニカムユニット１１が破壊されやすくなる。
ハニカムユニット１１は、見掛けの体積当たりのゼオライトの含有量が２３０〜２７０ｇ／Ｌであることが好ましい。ハニカムユニット１１の見掛けの体積当たりのゼオライトの含有量が２３０ｇ／Ｌ未満であると、十分なＮＯｘの浄化率を得るためにハニカムユニット１１の見掛けの体積を大きくしなければならないことがあり、２７０ｇ／Ｌを超えると、ハニカムユニット１１の強度が不十分になることがある。
ゼオライトとしては、特に限定されないが、β型ゼオライト、ＺＳＭ−５型ゼオライト、モルデナイト、フォージサイト、ゼオライトＡ、ゼオライトＬ等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
また、ゼオライトは、アルミナに対するシリカのモル比が３０〜５０であることが好ましい。
さらに、ゼオライトは、アンモニアの吸着能を大きくするために、イオン交換されていてもよい。イオン交換されるカチオン種としては、特に限定されないが、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｖ等が挙げられ、二種以上併用してもよい。イオン交換量は、１．０〜１０．０重量％であることが好ましく、１．０〜５．０重量％がさらに好ましい。イオン交換量が１．０重量％未満であると、イオン交換によるアンモニアの吸着能の変化が不十分となることがあり、１０．０重量％を超えると、熱を加えた際に、構造的に不安定になることがある。なお、ゼオライトをイオン交換する際には、カチオンを含有する水溶液中にゼオライトを浸漬すればよい。
また、ゼオライトは、二次粒子を含むことが好ましく、ゼオライトの二次粒子の平均粒径が０．５〜１０μｍであることが好ましい。ゼオライトの二次粒子の平均粒径が０．５μｍ未満であると、無機バインダを多量に添加する必要があり、その結果、押出成形しにくくなることがあり、１０μｍを超えると、ゼオライトの比表面積が低下して、ＮＯｘの浄化率が低下することがある。
さらに、ハニカムユニット１１は、強度を向上させるために、ゼオライトを除く無機粒子をさらに含有してもよい。ゼオライトを除く無機粒子としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ムライト及びこれらの前駆体等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナ、ジルコニアが特に好ましい。
ゼオライトを除く無機粒子は、平均粒径が０．５〜１０μｍであることが好ましい。この平均粒径が０．５μｍ未満であると、無機バインダを多量に添加する必要があり、その結果、押出成形しにくくなることがあり、１０μｍを超えると、ハニカムユニット１１の強度を向上させる効果が不十分になることがある。なお、ゼオライトを除く無機粒子は、二次粒子を含んでいてもよい。
また、ゼオライトの二次粒子の平均粒径に対するゼオライトを除く無機粒子の二次粒子の平均粒径の比が１以下であることが好ましく、０．１〜１がさらに好ましい。この比が１を超えると、ハニカムユニット１１の強度を向上させる効果が不十分になることがある。
ハニカムユニット１１は、ゼオライトを除く無機粒子の含有量が３〜３０重量％であることが好ましく、５〜２０重量％がさらに好ましい。この含有量が３重量％未満であると、ハニカムユニット１１の強度を向上させる効果が不十分となることがあり、３０重量％を超えると、ハニカムユニット１１中のゼオライトの含有量が低下して、ＮＯｘの浄化率が低下することがある。
無機バインダとしては、特に限定されないが、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイト等に含まれる固形分が挙げられ、二種以上併用してもよい。
ハニカムユニット１１は、無機バインダの含有量が５〜３０重量％であることが好ましく、１０〜２０重量％がさらに好ましい。無機バインダの含有量が５重量％未満であると、ハニカムユニット１１の強度が低下することがあり、３０重量％を超えると、成形が困難になることがある。
ハニカムユニット１１は、強度を向上させるために、無機繊維をさらに含むことが好ましい。
無機繊維としては、ハニカムユニット１１の強度を向上させることが可能であれば、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
無機繊維は、アスペクト比が２〜１０００であることが好ましく、５〜８００がさらに好ましく、１０〜５００が特に好ましい。アスペクト比が２未満であると、ハニカムユニット１１の強度を向上させる効果が小さくなることがある。一方、アスペクト比が１０００を超えると、押出成形等の成形時に金型に目詰まり等が発生することがあり、また、成形時に無機繊維が折れて、ハニカムユニット１１の強度を向上させる効果が小さくなることがある。
ハニカムユニット１１は、無機繊維の含有量が３〜５０重量％であることが好ましく、３〜３０重量％がさらに好ましく、５〜２０重量％が特に好ましい。無機繊維の含有量が３重量％未満であると、ハニカムユニット１１の強度を向上させる効果が小さくなることがあり、５０重量％を超えると、ハニカムユニット１１中のゼオライトの含有量が低下して、ＮＯｘの浄化率が低下することがある。
ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面の開口率が５０〜６５％であることが好ましい。開口率が５０％未満であると、ゼオライトがＮＯｘの浄化に有効に使用されなくなることがあり、６５％を超えると、ハニカム構造体１０の強度が不十分となることがある。
ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面の貫通孔１２の密度が１５．５〜１２４個／ｃｍ２であることが好ましく、３１〜９３個／ｃｍ２がさらに好ましい。貫通孔１２の密度が１５．５個／ｃｍ２未満であると、排ガスとゼオライトが接触しにくくなって、ハニカムユニット１１のＮＯｘ浄化能が低下することがあり、９３／ｃｍ２を超えると、ハニカムユニット１１の圧力損失が増大することがある。
ハニカムユニット１１の貫通孔１２を隔てる隔壁は、厚さが０．１０〜０．５０ｍｍであることが好ましく、０．１５〜０．３５ｍｍがさらに好ましい。隔壁の厚さが０．１０ｍｍ未満であると、ハニカムユニット１１の強度が低下することがあり、０．５０ｍｍを超えると、排ガスが隔壁の内部まで浸透しにくくなって、ゼオライトがＮＯｘの浄化に有効に使用されないことがある。
外周コート層１４は、厚さが０．１〜２ｍｍであることが好ましい。外周コート層１４の厚さが０．１ｍｍ未満であると、ハニカム構造体１０の強度を向上させる効果が不十分になることがあり、２ｍｍを超えると、ハニカム構造体１０の単位体積当たりのゼオライトの含有量が低下して、ハニカム構造体１０のＮＯｘ浄化能が低下することがある。
ハニカム構造体１０は、円柱状であるが、本発明のハニカム構造体の形状としては、特に限定されず、角柱状、楕円柱状等が挙げられる。
さらに、貫通孔１２の形状は、四角柱状であるが、本発明において、貫通孔の形状としては、特に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。
次に、ハニカム構造体１０の製造方法の一例について説明する。まず、ゼオライト及び無機バインダを含み、必要に応じて、ゼオライトを除く無機粒子、無機繊維等をさらに含む原料ペーストを用いて押出成形等の成形を行い、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された生の円柱状のハニカム成形体を作製する。これにより、焼成温度を低くしても、十分な強度を有する円柱状のハニカムユニット１１が得られる。
なお、無機バインダは、原料ペースト中に、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイト等として添加されており、二種以上併用されていてもよい。
また、原料ペーストには、造孔剤、有機バインダ、分散媒、成形助剤等を、必要に応じて、適宜添加してもよい。
造孔剤としては、特に限定されないが、酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーン、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。また、バルーンとしては、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。
有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、有機バインダの添加量は、ゼオライト、ゼオライトを除く無機粒子、無機繊維及び無機バインダの総重量に対して、１〜１０％であることが好ましい。
本発明においては、有機バインダや造孔剤を用いることにより、ハニカムユニット１１のヤング率を調整することができる。
分散媒としては、特に限定されないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
原料ペーストを調製する際には、混合混練することが好ましく、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。
次に、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、得られたハニカム成形体を乾燥する。
さらに、得られたハニカム成形体を脱脂する。脱脂条件は、特に限定されず、成形体に含まれる有機物の種類や量によって適宜選択することができるが、４００℃で２時間であることが好ましい。
次に、得られたハニカム成形体を焼成することにより、円柱状のハニカムユニット１１が得られる。焼成温度は、６００〜１２００℃であることが好ましく、６００〜１０００℃がさらに好ましい。焼成温度が６００℃未満であると、焼結が進行しにくくなって、ハニカム構造体１０の強度が低くなることがあり、１２００℃を超えると、焼結が進行しすぎて、ゼオライトの反応サイトが減少することがある。
次に、円柱状のハニカムユニット１１の外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。外周コート層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。
また、外周コート層用ペーストは、有機バインダを含有してもよい。有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
次に、外周コート層用ペーストが塗布されたハニカムユニット１１を乾燥固化することにより、円柱状のハニカム構造体１０が得られる。このとき、外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが好ましい。脱脂条件は、有機物の種類や量によって適宜選択することができるが、７００℃で２０分間であることが好ましい。
図２Ａ及び図２Ｂに、本発明のハニカム構造体の他の例を示す。なお、ハニカム構造体２０は、複数の貫通孔１２が隔壁を隔てて長手方向に並設された単一のハニカムユニット１１が接着層１３を介して複数個接着されている以外は、ハニカム構造体１０と同様である。
ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面の断面積が５〜５０ｃｍ２であることが好ましい。断面積が５ｃｍ２未満であると、ハニカム構造体１０の比表面積が低下すると共に、圧力損失が増大することがあり、断面積が５０ｃｍ２を超えると、ハニカムユニット１１に発生する熱応力に対する強度が不十分になることがある。
ハニカムユニット１１を接着させる接着層１３は、厚さが０．５〜２ｍｍであることが好ましい。接着層１３の厚さが０．５ｍｍ未満であると、接着強度が不十分になることがある。一方、接着層１３の厚さが２ｍｍを超えると、ハニカム構造体１０の比表面積が低下すると共に、圧力損失が増大することがある。
また、ハニカムユニット１１は、四角柱状であるが、本発明において、ハニカムユニットの形状としては、特に限定されず、ハニカムユニット同士を接着しやすい形状であることが好ましく、例えば、六角柱状等が挙げられる。
次に、ハニカム構造体２０の製造方法の一例について説明する。まず、ハニカム構造体１０と同様にして、四角柱状のハニカムユニット１１を作製する。次に、ハニカムユニット１１の外周面に接着層用ペーストを塗布して、ハニカムユニット１１を順次接着させ、乾燥固化することにより、ハニカムユニット１１の集合体を作製する。このとき、ハニカムユニット１１の集合体を作製した後に、円柱状に切削加工し、研磨してもよい。また、断面が扇形状や正方形状に成形されたハニカムユニット１１を接着させて円柱状のハニカムユニット１１の集合体を作製してもよい。
接着層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。
また、接着層用ペーストは、有機バインダを含有してもよい。有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
次に、円柱状のハニカムユニット１１の集合体の外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。外周コート層用ペーストは、特に限定されないが、接着層用ペーストと同じ材料を含有してもよいし、異なる材料を含有してもよい。また、外周コート層用ペーストは、接着層用ペーストと同一の組成であってもよい。
次に、外周コート層用ペーストが塗布されたハニカムユニット１１の集合体を乾燥固化することにより、円柱状のハニカム構造体２０が得られる。このとき、接着層用ペースト及び／又は外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが好ましい。脱脂条件は、有機物の種類や量によって適宜選択することができるが、７００℃で２０分間であることが好ましい。
なお、ハニカム構造体１０及び２０は、イオン交換されていないゼオライトを含む原料ペーストを用いてハニカム構造体を作製した後、カチオンを含有する水溶液にハニカム構造体を含浸させてゼオライトをイオン交換することにより作製してもよい。
本発明のハニカム構造体は、外周コート層が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。
［実施例１］
まず、Ｆｅで３重量％イオン交換された、平均粒径が２μｍ、シリカ／アルミナ比が４０、比表面積が１１０ｍ２／ｇであるβ型ゼオライト２２５０ｇ、無機バインダ含有成分としての、固形分２０重量％のアルミナゾル２６００ｇ、無機粒子としての、平均粒径が２μｍのγアルミナ５５０ｇ、無機繊維としての、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維７８０ｇ、有機バインダとしての、メチルセルロース４１０ｇを混合混練して、原料ペースト１を得た。なお、ゼオライト粒子を硝酸鉄水溶液に含浸させることにより、Ｆｅでイオン交換した。また、ゼオライトのイオン交換量は、ＩＣＰＳ−８１００（島津製作所社製）を用いて、ＩＰＣ発光分析することにより求めた。次に、押出成形機を用いて、原料ペースト１を押出成形し、生の円柱状のハニカム成形体を得た。そして、マイクロ波乾燥機及び熱風乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥させた後、４００℃で５時間脱脂した。次に、６００℃で５時間焼成し、直径１４３ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円柱状のハニカムユニット１１を作製した。なお、得られたハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面の開口率が６０％であり、貫通孔の密度が７８個／ｃｍ２であり、隔壁の厚さが０．２５ｍｍであり、見掛けの体積当たりのゼオライトの含有量が２５０ｇ／Ｌであった。
ここで、開口率は、光学顕微鏡を用いて、ハニカム構造体の１０ｃｍ角の領域の貫通孔の面積を算出することにより求めた。また、貫通孔の密度は、光学顕微鏡を用いて、ハニカム構造体の１０ｃｍ角の領域の貫通孔の数を計測することにより求めた。さらに、隔壁の厚さは、光学顕微鏡を用いて、ハニカム構造体の隔壁の厚さ（５箇所）を測定することにより得られた平均値である。
また、ハニカムユニット１１は、熱伝導率が０．１６Ｗ／ｍ／Ｋ、ヤング率が７．０ＭＰａであった（表１参照）。
ここで、熱伝導率は、ＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ（リガク社製）を用いて、６００℃で測定した。また、ヤング率は、ＪＩＳ Ｒ １６０５に準じて、ハニカムユニット１１から切り出した１０ｍｍ×１０ｍｍ×３０ｍｍのサンプルを、ＪＥ−ＲＴ型弾性率測定装置（日本テクノプラス社製）を用いて、６００℃で測定した。
次に、無機粒子としての、平均粒径が２μｍのγアルミナ２９重量部、無機繊維としての、平均繊維径が６μｍ、平均繊維長が１００μｍのアルミナ繊維７重量部、無機バインダ含有成分としての、固形分２０重量％のアルミナゾル３４重量部、有機バインダとしての、メチルセルロース５重量部、水２５重量部を混合混練して、外周コート層用ペーストを得た。
さらに、ハニカムユニット１１の外周面に、外周コート層１４の厚さが０．４ｍｍになるように外周コート層用ペーストを塗布した後、マイクロ波乾燥機及び熱風乾燥機を用いて、１２０℃で乾燥固化し、４００℃で２時間脱脂して、直径１４３．８ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円柱状のハニカム構造体１０を作製した。
［実施例２］
Ｆｅで３重量％イオン交換された、平均粒径が２μｍ、シリカ／アルミナ比が４０、比表面積が１１０ｍ２／ｇであるβ型ゼオライト２２５０ｇ、固形分２０重量％のアルミナゾル２６００ｇ、平均粒径が２μｍのγアルミナ４１０ｇ、造孔剤としての、平均粒径が１０μｍのアクリル樹脂１２０ｇ、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維７８０ｇ、メチルセルロース４１０ｇを混合混練して、原料ペースト２を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト２を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［実施例３］
Ｆｅで３重量％イオン交換された、平均粒径が２μｍ、シリカ／アルミナ比が４０、比表面積が１１０ｍ２／ｇであるβ型ゼオライト２２５０ｇ、固形分２０重量％のアルミナゾル２６００ｇ、平均粒径が２μｍのγアルミナ１９０ｇ、造孔剤としての、平均粒径が１０μｍのアクリル樹脂３００ｇ、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維７８０ｇ、メチルセルロース４１０ｇを混合混練して、原料ペースト３を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト３を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［実施例４］
焼成温度を６００℃から１０００℃に変更した以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［実施例５］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのホウ酸アルミニウム繊維を用いた以外は、実施例４と同様にして、原料ペースト４を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト４を用いた以外は、実施例４と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［実施例６］
Ｆｅで３重量％イオン交換された、平均粒径が２μｍ、シリカ／アルミナ比が４０、比表面積が１１０ｍ２／ｇであるβ型ゼオライト２２５０ｇ、固形分２０重量％のアルミナゾル２６００ｇ、造孔剤としての、平均粒径が１０μｍの・・・６００ｇ、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維６５０ｇ、メチルセルロース４１０ｇを混合混練して、原料ペースト５を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト５を用いた以外は、実施例４と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［実施例７］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍの炭化ケイ素繊維を用いた以外は、実施例２と同様にして、原料ペースト６を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト６を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［実施例８］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍの炭化ケイ素繊維を用いた以外は、実施例３と同様にして、原料ペースト７を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト７を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［実施例９］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍの炭化ケイ素繊維を用いた以外は、実施例６と同様にして、原料ペースト８を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト８を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例１］
焼成温度を６００℃から８００℃に変更した以外は、実施例７と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例２］
焼成温度を６００℃から８００℃に変更した以外は、実施例９と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例３］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのシリカ−アルミナ繊維を用いた以外は、実施例１と同様にして、原料ペースト９を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト９を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例４］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのシリカ−アルミナ繊維を用いた以外は、実施例３と同様にして、原料ペースト１０を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト１０を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例５］
Ｆｅで３重量％イオン交換された、平均粒径が２μｍ、シリカ／アルミナ比が４０、比表面積が１１０ｍ２／ｇであるβ型ゼオライト２２５０ｇ、固形分２０重量％のアルミナゾル２６００ｇ、平均粒径が２μｍのγアルミナ６７５ｇ、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維７００ｇ、メチルセルロース４１０ｇを混合混練して、原料ペースト１１を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト１１を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例６］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍの炭化ケイ素繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維を用いた以外は、実施例９と同様にして、原料ペースト１２を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト１２を用いた以外は、比較例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例７］
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト１１を用いた以外は、実施例４と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例８］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍの炭化ケイ素繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのホウ酸アルミニウム繊維を用いた以外は、実施例９と同様にして、原料ペースト１３を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト１３を用いた以外は、実施例４と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
［比較例９］
平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維の代わりに、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍの炭化ケイ素繊維を用いた以外は、実施例１と同様にして、原料ペースト１４を得た。
原料ペースト１の代わりに、原料ペースト１４を用いた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体１０を作製した（表１参照）。
Figure 2009141897
 ［熱衝撃試験］
実施例１〜９又は比較例１〜９のハニカム構造体の外周面に、保持シール材として、厚さ６ｍｍのアルミナマット（４６．５ｃｍ×１５ｃｍ）（三菱化学社製）を巻き、金属容器の中に入れた状態で、インストロンを用いて押し込み、キャニングした。
次に、キャニングされたハニカム構造体を６００℃に設定された焼成炉に投入し、１０分間加熱した後、焼成炉から取り出し、室温まで自然冷却した。この操作を１０回繰り返し、クラックの有無を目視で評価した。評価結果を表１に示す。なお、クラックが見られない場合を○、クラックが見られる場合を×として、判定した。表１より、実施例１〜９のハニカム構造体は、比較例１〜９のハニカム構造体よりも、熱衝撃によるクラックが発生しにくいことがわかる。
以上のことから、ハニカムユニット１１の熱伝導率及びヤング率がそれぞれ０．１５〜０．６０Ｗ／ｍ／Ｋ及び１．５〜７．０ＭＰａであることにより、ハニカム構造体１０の熱衝撃による破壊を抑制できることがわかる。
図２Ａ及び図２Ｂに、本発明のハニカム構造体の他の例を示す。なお、ハニカム構造体２０は、複数の貫通孔１２が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニット１１が接着層１３を介して複数個接着されている以外は、ハニカム構造体１０と同様である。
［実施例６］
Ｆｅで３重量％イオン交換された、平均粒径が２μｍ、シリカ／アルミナ比が４０、比表面積が１１０ｍ２／ｇであるβ型ゼオライト２２５０ｇ、固形分２０重量％のアルミナゾル２６００ｇ、造孔剤としての、平均粒径が１０μｍのアクリル樹脂６００ｇ、平均繊維径が１μｍ、平均繊維長が２５μｍのアルミナ繊維６５０ｇ、メチルセルロース４１０ｇを混合混練して、原料ペースト５を得た。

Claims (13)

  1. ゼオライトと、無機バインダとを含み、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを有するハニカム構造体であって、
    該ハニカムユニットは、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ／Ｋ以上０．６０Ｗ／ｍ／Ｋ以下であり、ヤング率が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であることを特徴とするハニカム構造体。
  2. 前記ハニカムユニットは、見掛けの体積当たりの前記ゼオライトの含有量が２３０ｇ／Ｌ以上２７０ｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 前記ゼオライトは、β型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、フェリエライト、ＺＳＭ−５型ゼオライト、モルデナイト、フォージサイト、ゼオライトＡ及びゼオライトＬからなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
  4. 前記ゼオライトは、アルミナに対するシリカのモル比が３０以上５０以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  5. 前記ゼオライトは、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｇ及びＶからなる群より選択される一種以上でイオン交換されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  6. 前記ゼオライトは、二次粒子を含み、 該二次粒子の平均粒径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  7. 前記ハニカムユニットは、ゼオライトを除く無機粒子をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  8. 前記無機粒子は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ムライト及びこれらの前駆体からなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項７に記載のハニカム構造体。
  9. 前記無機バインダは、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト及びアタパルジャイトからなる群より選択される一種以上に含まれる固形分であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  10. 前記ハニカムユニットは、無機繊維をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  11. 前記無機繊維は、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム及びホウ酸アルミニウムからなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項１０に記載のハニカム構造体。
  12. 前記ハニカムユニットは、前記長手方向に垂直な断面の開口率が５０％以上６５％以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  13. 複数の前記ハニカムユニットが接着層を介して接着されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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