WO2006137156A1 - ハニカム構造体 - Google Patents

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WO2006137156A1
WO2006137156A1 PCT/JP2005/011657 JP2005011657W WO2006137156A1 WO 2006137156 A1 WO2006137156 A1 WO 2006137156A1 JP 2005011657 W JP2005011657 W JP 2005011657W WO 2006137156 A1 WO2006137156 A1 WO 2006137156A1
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WO
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cam
unit
experimental example
alumina
cross
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PCT/JP2005/011657
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English (en)
French (fr)
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Kazushige Ohno
Masafumi Kunieda
Kazutake Ogyu
Original Assignee
Ibiden Co., Ltd.
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Priority to EP05028608A priority patent/EP1736642A1/en
Priority to US11/320,974 priority patent/US7879427B2/en
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
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    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
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    • B01D39/2082—Other inorganic materials, e.g. ceramics the material being filamentary or fibrous
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like

Definitions

  • the present invention relates to a her cam structure.
  • a Harcam catalyst generally used for purification of automobile exhaust gas has a monolithic and low thermal expansion cordierite-like no-cam structure surface on which a high specific surface area material such as activated alumina and a catalytic metal such as platinum are applied. Manufactured by carrying.
  • alkaline earth metals such as Ba are supported as NOx storage agents for NOx treatment under oxygen-excessive atmospheres such as lean burn engines and diesel engines.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-263416
  • Patent Document 2 DE4341159
  • the above-described conventional technology has the following problems.
  • High specific surface area materials such as alumina are sintered by thermal aging, and the specific surface area decreases.
  • the catalyst metal such as platinum that is supported is agglomerated and has a large particle size and a small specific surface area.
  • after heat aging used as a catalyst support
  • the cordierite no-cam structure as disclosed in JP-A-10-263416 is not suitable.
  • the catalyst carrier should be made high by devising the cell shape, cell density, wall thickness, etc.
  • the specific surface area was increased, it was still not large enough, so the catalyst metal was not sufficiently dispersed and the exhaust gas purification performance after heat aging was insufficient. Therefore, in order to make up for this shortage, attempts have been made to solve the problem by supporting a large amount of catalyst metal or increasing the size of the catalyst carrier itself.
  • noble metals such as platinum are very expensive and are a limited and valuable resource.
  • when installing in an automobile of its installation space is both suitable means because it was very limited, was Enaka'.
  • the Hercam structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-213681 that extrudes a material with a high specific surface area together with inorganic fibers and an inorganic binder has a high specific surface area material force.
  • the installation space is very limited. Therefore, in order to increase the specific surface area of the carrier per unit volume, means such as thinning the partition walls are used. However, by doing so, the strength of the base material is always so weak.
  • alumina and the like have a large coefficient of thermal expansion, and cracks are easily generated by thermal stress during firing (calcination) and use. Considering these, when used for automobiles, external forces such as thermal stress and large vibrations due to sudden temperature changes are applied during use, so it is easily damaged and the shape of the honeycomb structure cannot be retained. There was a problem that it could not function as a catalyst carrier.
  • the automobile catalyst carrier disclosed in DE4341159 is intended to increase the size of the her cam structure, so that the cross cam capacity of the her cam unit is 200 cm 2 or more. However, when it is used in a situation where thermal stress due to sudden temperature changes and large vibrations are applied, it is easily damaged as described above, and the shape cannot be retained, and the function as a catalyst carrier is not achieved. There was a problem that could not be fulfilled.
  • her cam unit since the her cam unit generally has an angular shape, chipping (chipping) may occur at the corners where stress tends to concentrate on the corners on the outer peripheral surface. It was. In addition, cracks occurred on the sealing material layer side starting from the corners, which could destroy the two-cam structure. Even if it did not cause destruction, there was a problem that exhaust gas leaked and the processing efficiency was lowered.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a her cam structure capable of increasing the strength against thermal shock and vibration as well as highly dispersing a catalyst component.
  • the honeycomb structure of the present invention has a hard cam structure in which a plurality of hard cam units in which a large number of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a wall surface of the through hole being bundled via a sealing material layer.
  • the her cam unit includes at least ceramic particles, inorganic fibers, and Z or whiskers, and has a cross-sectional area in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the her cam unit.
  • the hard - corners of the cam unit is characterized by a shape of the R plane and Z or C-plane.
  • the radius of curvature R of the R surface of the corner portion of the her cam unit of the her cam structure is preferably 0.3 to 2.5 mm.
  • the C surface of the corner portion of the her cam unit of the her cam structure has a C surface shape of 0.3 to 2.5 mm.
  • the stress concentration on the end of the her cam structure is relaxed, and the strength of the honeycomb structure is improved.
  • the ratio of the total cross-sectional area in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the her-cam unit to the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure Is preferably 85% or more. As a result, the surface area on which the catalyst can be supported is relatively increased, and the pressure loss is relatively reduced.
  • the above-mentioned hard cam structure desirably has a coating material layer on the outer peripheral surface where no through hole is opened. Thereby, an outer peripheral surface can be protected and intensity
  • the ceramic particles of the above-mentioned Hercam structure be at least one selected from the group consisting of alumina, silica, zircoure, titania, ceria, mullite and zeolite. As a result, the specific surface area of the her cam unit can be improved.
  • the inorganic fiber and Z or whisker are preferably at least one selected from the group consisting of alumina, silica, silicon carbide, silica-alumina, glass, potassium titanate, and aluminum borate. .
  • the strength of the her cam unit can be improved.
  • the Hercom unit is manufactured using a mixture containing the inorganic particles, the inorganic fibers and Z or Wis force, and an inorganic binder
  • the inorganic binder includes alumina sol, silica sol, One or more selected from the group consisting of titazole, water glass, sepiolite, and attapulgite force are preferred. Thereby, sufficient strength can be obtained even if the temperature for firing the two-cam unit is lowered.
  • the catalyst component contains one or more components selected from precious metals, alkali metals, alkaline earth metals, and oxides.
  • FIG. 0 is a conceptual diagram of the honeycomb unit 11 of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a honeycomb structure 10 of the present invention.
  • FIG. 3 is an SEM photograph of the wall surface of the honeycomb unit 11 of the present invention.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of an experimental example in which a plurality of heavy cam units 11 are joined.
  • FIG. 4B is an explanatory diagram of an experimental example in which a plurality of her cam units 11 are joined.
  • FIG. 4C is an explanatory diagram of an experimental example in which a plurality of her cam units 11 are joined.
  • FIG. 4D is an explanatory diagram of an experimental example in which a plurality of heavy cam units 11 are joined.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram of an experimental example in which a plurality of heavy cam units 11 are joined.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram of an experimental example in which a plurality of her cam units 11 are joined.
  • FIG. 5C is an explanatory diagram of an experimental example in which a plurality of heavy cam units 11 are joined.
  • FIG. 6A is a front view of the vibration device 20.
  • FIG. 6B is a side view of the vibration device 20.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a pressure loss measuring device 40.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the cross-sectional area of the her cam unit, weight reduction rate, and pressure loss.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the unit area ratio, the weight reduction rate, and the pressure loss.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the aspect ratio of silica-alumina fiber and the weight loss rate. Explanation of symbols
  • the her-cam structure 10 of the present invention has a nozzle-cam unit in which a large number of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction across the wall surface of the through-holes, with a sealant layer interposed therebetween.
  • a plurality of her-cam structures wherein the her-cam unit contains at least ceramic particles, inorganic fibers, and Z or whiskers, and has a cross-sectional area in a cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit.
  • the force is not less than 5 cm 2 and not more than 50 cm 2
  • the corner portion of the her cam unit has a shape of R surface and Z or C surface.
  • this her-cam structure has a structure in which a plurality of her-cam units are joined via a sealing material layer, the strength against thermal shock and vibration can be increased. As this reason
  • the size of the two-cam unit is a sealing material layer that joins multiple her cam units if the cross-sectional area perpendicular to the through-hole (simply referred to as the cross-sectional area; the same applies hereinafter) is less than 5 cm 2 .
  • the cross-sectional area of the catalyst increases, the specific surface area carrying the catalyst becomes relatively small and the pressure loss becomes relatively large. If the cross-sectional area exceeds 50 cm 2 , the unit size is too large. Therefore, it is impossible to sufficiently suppress the thermal stress generated in each her cam unit.
  • the cross-sectional area of the unit is in the range of 5-50 cm 2 , so that the pressure loss is reduced while keeping the specific surface area large.
  • the cross-sectional area means that when the two-cam structure includes a plurality of hard-cam units having different cross-sectional areas, it is the basic unit of the her-cam unit that constitutes the hard-cam structure.
  • a cross-sectional area usually the one with the largest cross-sectional area of a her cam unit.
  • the radius of curvature R of the R surface of the corner portion of the her cam unit is 0.3 to 2.5 mm.
  • the corners on the outer peripheral surface of the her cam unit have the shapes of the R plane and the Z or C plane, so that stress concentration at the relevant location can be avoided. it can . Therefore, it is possible to prevent the occurrence of chipping in the hard cam unit and the generation and propagation of cracks in the sheet material layer starting from the corners.
  • the shape of the C surface is preferably a C surface shape of 0.3 mm to 2.5 mm. This is because stress concentration at the end of the honeycomb structure is relaxed and the strength of the honeycomb structure is improved. If the C-plane shape is less than 0.3 mm, stress concentration at the corners cannot be avoided sufficiently, leading to chipping and cracking. In addition, if the shape of the C surface exceeds 2.5 mm, the difference in the thickness of the sealing material becomes large, and it tends to break down due to thermal stress. In addition, the cross-sectional area of the her cam unit is reduced, and the processing capability of the her cam structure is reduced.
  • the ratio of the total cross-sectional area in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit to the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure is 85.
  • this ratio is 90% or more. If this ratio is less than 85%, the cross-sectional area of the sealing material layer is increased, and the total cross-sectional area of the her cam unit is reduced. Therefore, the specific surface area supporting the catalyst is relatively small and the pressure loss is relatively small. big Because it becomes. If this ratio is 90% or more, the pressure loss can be further reduced.
  • the her cam structure of the present invention may include a coating material layer that covers an outer peripheral surface of the her cam unit joined with the sealing material layer and in which the through hole is not opened. This protects the outer peripheral surface of the her cam structure and increases the strength.
  • the shape of the nozzle-cam structure to which the her-cam unit is joined is not particularly limited, but may be, for example, a prismatic shape.
  • the aspect ratio of the inorganic fiber and the Z or Wis force contained in the Hercom unit is 2 to: LOOO force S, preferably 5 to 800 force 10 to 500, more preferred than S, is most preferred. If the aspect ratio of inorganic fiber and Z or whistle force is less than 2, the contribution to improving the strength of the Hercam structure may be small, and if it exceeds 1000, the molding die is clogged during molding. In addition, the inorganic fiber and Z or whisker force may be bent during molding such as extrusion, resulting in variations in the length of the two-cam structure. May become smaller.
  • the average value may be used.
  • the ceramic particles contained in the her cam unit are not particularly limited.
  • tita, ceria, mullite and zeolite are listed, among which alumina is preferred.
  • the inorganic fiber and Z or whisker included in the Hercom unit are not particularly limited, but are alumina, silica, silicon carbide, silica alumina, boric acid. Aluminum, glass and potassium titanate are selected.
  • the amount of ceramic particles contained in the Hercam structure is preferably 30 to 97% by weight.
  • the ceramic particle content is less than 30% by weight, the amount of ceramic particles that contributes to the improvement of the specific surface area will be relatively small, so that the specific surface area of the Hercam structure is small.
  • the catalyst component cannot be highly dispersed, and if it exceeds 90% by weight, the amount of inorganic fiber and Z or whisking force that contributes to strength improvement is relatively reduced. The strength of the structure is reduced.
  • the amount of inorganic fiber and Z or whisking force contained in the her cam unit of the her cam structure is preferably 3 to 70 wt%, more preferably 3 to 50 wt%, and 5 to 40 wt%. 8 to 30% by weight is most preferred. If the content of inorganic fiber and / or whistle force is less than 3% by weight, the strength of the Hercam structure is lowered, and if it exceeds 50% by weight, the amount of ceramic particles contributing to the improvement of the specific surface area becomes relatively small. As a result, the specific area of the Hercam structure is small, and the catalyst component cannot be highly dispersed when the catalyst component is supported.
  • the her cam unit may be manufactured by further including an inorganic binder.
  • an inorganic binder contained in the hard cam structure is not particularly limited, and examples thereof include an inorganic sol clay binder.
  • the inorganic sol for example, one or more kinds selected from force such as alumina sol, silica sol, titer sol and water glass can be mentioned.
  • the clay-based binder include one or more types of clay-based binders selected from power such as clay, kaolin, montmorillonite, and double chain structure type clay (sepiolite, attapulgite).
  • Ha - The amount of the inorganic Noinda included in making the cam unit, ha - a solid component contained in the cam structure, 50 weight 0/0 or more preferably preferably fixture 5-50 wt% instrument 10 -40% by weight is more preferred 15-35% by weight is most preferred.
  • the content of the inorganic binder exceeds 50% by weight, the moldability is deteriorated.
  • the shape of the two-cam unit is not particularly limited, but the cross-section of the surface orthogonal to the through-hole (simply that it is preferable that the her-cam unit be easily joined together)
  • the cross section may be a square or a rectangle.
  • Fig. 1 shows a conceptual diagram of a rectangular parallelepiped her cam unit 11 having a square cross section.
  • the double cam unit 11 has a large number of through holes 12 with the near side force directed toward the back side, and has an outer surface 13 that does not have the through holes 12.
  • the wall thickness between the through-holes 12 is not particularly limited.
  • the force is preferably in the range of 0.05 to 0.35 mm, more preferably 0.1 to 0.30 mm, and more preferably 0.15.
  • the number of through holes per unit cross-sectional area is 15.5 to 186 Zcm 2 (100 to 1200 cpsi), and 46.5 to 170.5 Zcm 2 (300 to: L 100 cpsi) More preferred 62.0 to 155 Zcm 2 (400 to 1000 cpsi) is most preferred.
  • extrusion molding or the like is performed using the above-described raw material paste mainly composed of ceramic particles, inorganic fibers, and Z or whisker and an inorganic binder, thereby producing a honeycomb unit molded body.
  • an organic noinda, a dispersion medium and a molding aid may be appropriately added to the raw material paste in accordance with the moldability.
  • the organic binder is not particularly limited. 1S For example, one or more kinds selected from methenoresenololose, carboxymethylcellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenol resin, and epoxy resin are listed. It is done.
  • the blending amount of the organic binder is preferably 1 to: LO parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the ceramic particles, inorganic fibers and Z or whisker, and inorganic binder.
  • the dispersion medium is not particularly limited, and examples thereof include water, organic solvents (such as benzene) and alcohols (such as methanol).
  • As a molding aid especially examples include, but are not limited to, ethylene glycol, dextrin, fatty acid, fatty oxalic acid, and polyalcohol.
  • the raw material paste is not particularly limited, but it is preferable to mix and knead.
  • the raw material paste may be sufficiently kneaded using an mixer or an adder that may be mixed using an attritor. Good.
  • the method of molding the raw material paste is not particularly limited, but for example, it is preferable to mold the raw material paste into a shape having a through hole by extrusion molding or the like.
  • the corner portion of the double cam unit can be made into the R surface and the Z or C surface.
  • Chamfering such as polishing and cutting may be performed on each corner portion 18 of the her cam unit to form the shape of the R surface and the Z or C surface of a predetermined radius of curvature R.
  • the chamfering stage is not limited to this point, and can be performed after firing, for example. In this case, it is desirable to increase the thickness of the unit corner in advance so that the unit corner does not become thin.
  • the dryer used for drying is not particularly limited, and examples thereof include a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, and a freeze dryer.
  • the degreasing conditions are not particularly limited and are appropriately selected depending on the type and amount of organic matter contained in the molded body, but are preferably approximately 400 ° C. and 2 hours.
  • the obtained molded body is fired.
  • the firing conditions preferably ⁇ Mana ⁇ force 600 to 1200 o C force S in Chino to any particular limitation, and preferably from 600 to 1000 o C force S ⁇ .
  • the reason for this is that when the firing temperature is less than 600 ° C, the sintering of the ceramic particles does not proceed and the strength of the no-cam structure is lowered, and when it exceeds 1200 ° C, the sintering of the ceramic particles proceeds too much. This is because the specific surface area per unit volume is reduced, and the supported catalyst component cannot be sufficiently dispersed. Through these steps, a honeycomb unit having a plurality of through holes can be obtained.
  • a sealing material paste as a sealing material layer is applied to the obtained honeycomb unit to sequentially join the honeycomb unit, and then dried and fixed to join the honeycomb unit of a predetermined size.
  • the sealing material is not particularly limited. iS For example, a mixture of inorganic binder and ceramic particles, a mixture of inorganic binder and inorganic fibers, or a mixture of inorganic binder, ceramic particles and inorganic fibers can be used. Moreover, it is good also as what added the organic binder to these sealing materials.
  • the organic binder is not particularly limited, and examples thereof include one or more selected from polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like.
  • the thickness of the sealing material layer to which the her cam unit is joined is preferably 0.5 to 2 mm. This is because if the thickness of the sealant layer is less than 0.5 mm, sufficient bonding strength may not be obtained. In addition, since the sealing material layer is a part that does not function as a catalyst carrier, if the thickness exceeds 2 mm, the specific surface area per unit volume of the her-cam structure decreases, so that it is sufficiently high when the catalyst component is carried. It cannot be dispersed. If the thickness of the sealing material layer exceeds 2 mm, the pressure loss may increase. It should be noted that the number of her-cam units to be joined may be appropriately determined according to the size of the her-cam structure used as the her-cam catalyst. In addition, the joined body in which the her cam unit is joined by the sealing material may be appropriately cut and polished according to the shape and size of the her cam structure.
  • the coating material layer may be formed by applying a coating material to the outer peripheral surface (side surface), drying and fixing. In this way, the outer peripheral surface can be protected and the strength can be increased.
  • the coating material is not particularly limited, and may be the same material force as the sealing material or a different material force.
  • the coating material may have the same blending ratio as the sealing material or a different blending ratio.
  • the thickness of the coating material layer is not particularly limited, but is preferably 0.1-2 mm. If the thickness is less than 1 mm, the outer peripheral surface may not be protected and the strength may not be increased. If the thickness exceeds 2 mm, the specific surface area per unit volume of the two-cam structure decreases, and the catalyst component is supported. In this case, the dispersion cannot be sufficiently high.
  • FIG. 2 shows a conceptual diagram of a no cam structure 10 in which a plurality of rectangular parallelepiped her cam units 11 having a square cross section are joined to form a cylindrical shape.
  • the her cam unit 11 is joined by the seal material layer 14 and cut into a cylindrical shape, and then the through hole 12 of the hard cam structure 10 is opened by the coating material layer 16.
  • the outer peripheral surface that is not covered is covered.
  • the hard cam unit 11 is formed into a fan-shaped cross section or a square cross section and joined to form a predetermined honeycomb structure (cylindrical in FIG. 2). Cutting / polishing process may be omitted.
  • the use of the obtained two-cam structure is not particularly limited, but it is preferably used as a catalyst carrier for exhaust gas purification of vehicles. Also, when used as a catalyst carrier for exhaust gas purification of diesel engines, it has a ceramic hard structure such as silicon carbide, and has the function of filtering particulate matter (PM) in exhaust gas and purifying combustion. ⁇ Force that may be used in combination with particulate filter (DPF) At this time, the position of the heart cam structure of the present invention and the DPF may be the front side or the rear side of the heart cam structure of the present invention.
  • a catalyst component may be supported on the obtained her cam structure to form a her cam catalyst.
  • the catalyst component is not particularly limited, but is precious metal, alkali metal, alkaline earth. It may be a similar metal, an oxide or the like.
  • the noble metal for example, one or more kinds selected from platinum, noradium, and oral dynamism can be mentioned
  • the alkali metal for example, one or more kinds selected from forces such as potassium and sodium can be mentioned
  • the alkaline earth metal examples of the oxide include perovskite (La K MnO) and the like.
  • the resulting Hercam catalyst is not particularly limited,
  • the catalyst component can be used as a so-called three-way catalyst or NO storage catalyst for automobile exhaust gas purification.
  • the catalyst component is not particularly limited, it may be supported after the honeycomb structure is manufactured, or may be supported at the stage of the raw material ceramic particles.
  • the method for supporting the catalyst component is not particularly limited, but may be performed by, for example, an impregnation method.
  • honeycomb structures are specifically manufactured under various conditions
  • present invention is not limited to these experimental examples.
  • I-alumina particles (average particle size 2 mu m) 40 wt%, silica-alumina fibers (average fiber fiber diameter m, average fiber length 100 m, aspect ratio 10) 10 weight 0/0, silica sol (solid concentration 30 wt %) was added to 100 parts by weight of the resulting mixture, and 6 parts by weight of methylcellulose as an organic binder, a small amount of a plasticizer and a lubricant were added and further mixed and kneaded to obtain a mixed composition. Next, this mixed composition was subjected to extrusion molding with an extruder to obtain a raw molded body.
  • the green molded body was sufficiently dried using a microwave dryer and a hot air dryer, and degreased by holding at 400 ° C for 2 hours.
  • FIG. 3 shows an electron microscope (SEM) photograph of the wall surface of the her cam unit 11. It can be seen that in this hard cam unit 11, the silica-alumina fibers are oriented along the extrusion direction of the raw material paste.
  • FIG. 4A shows a joined body in which a plurality of two-cam units 11 are joined as viewed from a surface having a through-hole (referred to as a front surface, the same applies hereinafter).
  • This joined body is obtained by applying the sealing material paste to the outer surface 13 of the above-mentioned nozzle-cam unit 11 so that the thickness of the sealing material layer 14 becomes 1 mm, and fixing and fixing a plurality of the hard cam units 11. is there.
  • a joined body is prepared, and the joined body is cut into a cylindrical shape using a diamond cutter so that the front surface of the joined body is substantially point-symmetric, and the sealing material described above is formed on a circular outer surface having no through hole.
  • the paste was applied to a thickness of 0.5 mm to coat the outer surface. Thereafter, drying is performed at 120 ° C, and the sealing material layer and the coating material layer are degreased by holding at 700 ° C for 2 hours to obtain a cylindrical structure (diameter 143.8 ⁇ X length 150 mm) 10 Got.
  • Ceramic particle component, unit shape, unit cross-sectional area, and mute area ratio of this hard cam structure 10 (No, the ratio of the total cross-sectional area of the honeycomb unit to the cross-sectional area of the two-cam structure) The same shall apply hereinafter), and the sealing material layer area ratio (No, the ratio of the total cross-sectional area of the sealing material layer and coating material layer to the cross-sectional area of the two-cam structure; the same shall apply hereinafter) etc.
  • Table 1 shows the results.
  • Experimental example 1 Alumina 3.43 cm square 1 1.8 93.5 6.5
  • Experimental example 2 Alumina 2.00 cm square 4.0 89.7 10.3
  • Experimental example 3 Alumina 2.24 cm square 5.0 90.2 9.8
  • Experimental example 4 Alumina 7.09 cm fan 39.5 96.9 3.1
  • Experimental example 5 Alumina 7.10 cm square 50.0 95.5 4.5
  • Experiment 6 Alumina 7-41 cm square 55.0 95.6 4.4
  • Experiment 7 Alumina monolith 162.0 100.0 0
  • Experimental example 8 Titania 3-43 cm square 1 1.8 93.5 6.5
  • Experimental example 9 Titania 2.00 cm square 4.0 89.7 10.3
  • Experimental example 10 Titania 2.24 cm square 5.0 90.2 9.8
  • Experimental example 1 1 Titania 7.09 cm fan 39.5 96.9 3.1
  • Experimental example 12 Titania 7.10 cm square 50.0 95.5
  • Experimental example 13 Titania 7.41 cm square 55.0 95.6
  • Inorganic fiber Silica-alumina fiber (monster 10 m, length 100 im, aspect ratio 10)) S coating area Table 1 also summarizes the contents related to Experimental Examples 2 to 29 described later. In all the samples shown in Table 1, the inorganic fiber is silica-alumina fiber (average fiber diameter 10 m, average fiber length 100 / ⁇ ⁇ , aspect ratio 10), and the inorganic binder is silica sol (solid concentration 30). Weight%). Table 2 summarizes the numerical values such as inorganic fibers (type, diameter, length, aspect ratio), unit shape, and unit cross-sectional area of Experimental Examples 30 to 34 described later.
  • the ceramic particles are ⁇ -alumina particles
  • the inorganic binder is silica sol (solid concentration 30% by weight)
  • the unit area ratio is 93.5%
  • the sealant layer area ratio is 6 It is 5%.
  • the inorganic binder type, unit cross-sectional area, seal material layer thickness, unit area ratio, seal material layer area ratio, and no-cam unit 11 of the Hercam structure 10 in Experimental Examples 44 to 51 described later 11 Table 3 summarizes the numerical values of the firing temperature of the steel.
  • Ceramic particles : Alumina particles
  • Inorganic fiber Silica-alumina fiber (diameter 10 ju m, long aspect ratio 10)
  • the ceramic particles are ⁇ -alumina particles (average particle size 2 ⁇ m)
  • the inorganic fibers are silica-alumina fibers (average fiber diameter 10 m, average fiber length 100 m, aspect ratio 10). ).
  • Unit unit structure Unit radius of curvature R Thermal shock.
  • a honeycomb structure 10 was manufactured in the same manner as in Experimental Example 1 except that the honeycomb unit was manufactured to have the shape shown in Table 1.
  • the shapes of the joined bodies of Experimental Examples 2, 3, and 4 are shown in FIGS. 4A, B, C, and D, respectively, and the shapes of the joined bodies of Experimental Examples 5, 6, and 7 are shown in FIGS. 5A, B, and C, respectively.
  • the hard cam unit 11 was made in the same manner as in Experimental Example 1 except that ceramic particles were made into titer particles (average particle size 2 ⁇ m) and the hard cam unit was manufactured to have the shape shown in Table 1. Then, a hard cam structure 10 was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the ceramic particles of the sealing material layer and the coating material layer were changed to the titer particles (average particle diameter 2 m).
  • Experimental Example 8 ⁇ The shape of the joined body of L 1 is the same as that of FIGS. 4A to D, and the joined body of Experimental Examples 12 to 14 is the same as that of FIGS. 5A to 5C. is there. In Experimental Example 14, the her cam structure 10 is integrally molded.
  • the ceramic unit is a silica particle (average particle size 2 ⁇ m), and the her cam unit is fabricated in the same manner as in Experimental Example 1 except that the her cam unit is manufactured to have the shape shown in Table 1. 11 Subsequently, a hard cam structure 10 was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the ceramic particles of the sealing material layer and the coating material layer were changed to silica particles (average particle size 2 ⁇ m). .
  • the shapes of the joined bodies in Experimental Examples 15 to 18 are the same as those in FIGS. 4A to 4D, respectively, and the shapes of the joined bodies in Experimental Examples 19 to 21 are the same as those in FIGS. Experimental example 21 is a case in which the her cam structure 10 is integrally molded.
  • the ceramic unit of the ceramic particles was changed to Zirco-Ure particles (average particle size 2 ⁇ m), and the Herm unit was fabricated in the same manner as in Experimental Example 1 except that the Herc unit was made to have the shape shown in Table 1 11
  • the hard cam structure 10 was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the ceramic particles of the sealing material layer and coating material layer were changed to zirconia particles (average particle size 2 ⁇ m). did.
  • the shapes of the joined bodies in Experimental Examples 22 to 25 are the same as those in FIGS. 4A to 4D, respectively, and the shapes of the joined bodies in Experimental Examples 26 to 28 are the same as those in FIGS. 5A to 5C, respectively.
  • the her cam structure 10 is integrally molded.
  • a commercially available cylindrical shape (diameter 1 with alumina as a catalyst support layer formed inside the through hole.
  • Experimental Example 29 was a cordierite hard cam structure 10 (43. 8 mm X length 150 mm).
  • the cell shape was hexagonal, the cell density was 62 Zcm 2 (400 cpsi), and the wall thickness was 0.18 mm.
  • the shape of the Hercam structure viewed from the front is the same as that of FIG. 5C.
  • a hard cam unit 11 was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the hard cam unit was designed using silica-alumina fibers of the shape shown in Table 2 as inorganic fibers, and then the sealing material layer and the coating material layer were formed.
  • a Hercam structure 10 was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the silica alumina fiber was the same silica alumina fiber as the No-Cam unit. Note that the shapes of the joined bodies in Experimental Examples 30 to 34 are the same as those in FIG. 4A.
  • the hard cam structure 10 was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that the cross-sectional area of the her cam unit and the thickness of the seal material layer to which the cam cam unit was joined were changed. did.
  • the shapes of the joined bodies in Experimental Examples 44 to 45 are the same as those in FIG. 4A, and the joined bodies in Experimental Examples 46 to 47 are the same as those in FIG. 4C.
  • a hard cam structure 10 was manufactured in the same manner as in Experimental Example 1 except that a hard unit was manufactured using alumina sol (solid concentration 30 wt%) as the inorganic binder.
  • a hard cam structure 10 was manufactured in the same manner as in Experimental Example 1 except that a hard cam unit was manufactured using an inorganic binder as sepiolite and attapulgite. Specifically, gamma alumina particles (average particle size 2 mu m,) 40% by weight, silica alumina fibers (average fiber diameter 10 mu m, average fiber length 100 mu m, an aspect ratio of 10) 10 wt 0/0, inorganic A binder 15% by weight and water 35% by weight were mixed, and an organic binder, a plasticizer and a lubricant were added and fired and fired in the same manner as in Experimental Example 1 to obtain a Hercam unit 11.
  • an inorganic binder as sepiolite and attapulgite.
  • a hard cam structure 10 was manufactured in the same manner as in Experimental Example 1 except that a hard cam unit was manufactured without mixing an inorganic binder. Specifically, ⁇ -alumina particles (average particle size 2 ⁇ m) 50% by weight, silica-alumina fibers (average fiber diameter 10 ⁇ m, average fiber length 100 ⁇ m, aspect ratio 10) 15% by weight and water 35 In the same manner as in Experimental Example 1, an organic binder, a plasticizer and a lubricant were added and molded, and the molded body was fired at 1000 ° C. to obtain a Hercam unit 11.
  • the specific surface areas of the her-cam units 11 of Experimental Examples 1 to 51 and Experimental Examples A to T were measured. First Nono - actually measuring the volume of the cam unit 11 and the sealing material, ha - was calculated Percentage material unit to the volume of the cam structure A (volume 0/0). Next, the BET specific surface area B (m 2 Zg) per unit weight of the Hercam unit 11 was measured. The BET specific surface area was measured by a one-point method according to JIS-R-1626 (1996) defined by Japanese Industrial Standards using a BET measuring device (Micromeritics Flow Soap II 2300 manufactured by Shimadzu Corporation). For the measurement, a sample cut into a cylindrical small piece (diameter 15 mm ⁇ X length 15 mm) was used.
  • the apparent density C (g / L) of the hard cam unit 11 is calculated from the weight of the hard cam unit 11 and the volume force of the outer shape, and the specific surface area S (m 2 ZL) of the hard cam structure is calculated.
  • the specific surface area of the her-cam structure means the specific surface area per apparent volume of the her-cam structure.
  • Experimental Example 1 to 51 and Experimental Example Experimental Example A to T were subjected to a thermal shock / vibration repetition test.
  • an alumina mat (Maftec made by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., 46.5cm x 15cm, thickness 6mm) is wound around the outer surface of the hard cam structure and placed in a metal casing 21.
  • a firing furnace set at 600 ° C for 10 minutes. It was heated and the firing furnace was also taken out and rapidly cooled to room temperature.
  • a vibration test was performed with the her cam structure placed in the metal casing.
  • FIG. 6A shows a front view of the vibration device 20 used in the vibration test
  • FIG. 6B shows a side view of the vibration device 20.
  • the metal casing 21 containing the honeycomb structure was placed on the pedestal 22, and the metal casing 21 was fixed by tightening the substantially U-shaped fixture 23 with the screw 24. Then, the metal casing 21 can vibrate while being integrated with the base 22 and the fixture 23.
  • the vibration test was carried out for Experimental Examples 1 to 51 under the conditions of a frequency of 160 Hz, an acceleration of 30 G, an amplitude of 0.58 mm, a holding time of 10 hours, a room temperature, and a vibration direction in the Z axis direction (up and down). On the other hand, in Experimental Examples 1-1 to 1-9, the holding time was 20 hours. This thermal shock test and vibration test were repeated 10 times alternately, and the weight TO of the Hercam structure before the test and the weight Ti after the test were measured, and the weight reduction rate G was calculated using the following equation (2). Asked.
  • G (weight%) 100 X (TO—Ti) ZT0;
  • Pressure loss measurements were performed on the Hercam structures of Experimental Examples 1 to 51 and Experimental Examples A to T.
  • the pressure loss measuring device 40 is shown in FIG.
  • the measurement method was as follows. An alumina mat was placed in the exhaust pipe of a 2L common rail diesel engine, a bonnet-cam structure was placed in a metal casing, and pressure gauges were attached before and after the honeycomb structure. The measurement conditions were set at an engine speed of 1500 rpm and a torque of 50 Nm, and the differential pressure was measured 5 minutes after the start of operation.
  • Example 1 to 29 and Example 44 to 47 ceramic particle components, unit cross-sectional area, unit area ratio, specific surface area of the Hercam unit, specific surface area S of the Hercam structure, thermal shock Table 5 summarizes the values of weight loss rate G and pressure loss, etc.
  • the horizontal axis is the cross-sectional area of the her cam unit, and the vertical axis is the weight loss rate G and pressure loss in the thermal shock / vibration repetition test.
  • the plot is shown in Fig. 8, and the unit area ratio is plotted on the horizontal axis and the weight loss rate G and pressure loss in the thermal shock / vibration cyclic test are plotted on the vertical axis.
  • Experimental Example 29 + Alumina 162.0 100.0 25000 25000 0 2.9
  • Experimental Example 44 Alumina 1 1.8 89.3 42000 37506 0 3.1
  • Experimental Example 45 Alumina 1 1.8 84.8 42000 35616 0 4.3
  • Experimental Example 46 Alumina 5.0 83.5 42000 35070 0 4.4
  • Experimental Example 47 Alumina 5.0 86.8 42000 36456 0 3.3
  • Inorganic fiber silica-alumina fiber (diameter 10jum, length 100m, aspect ratio 10)
  • the cross-sectional area of the Hercom unit 11 is mainly composed of ceramic particles, inorganic fibers and inorganic fillers.
  • the range of 5 to 50 cm 2 is set, the specific surface area per unit volume of the her-cam structure is increased, and it was found that sufficient strength against thermal shock * vibration can be obtained. Further, as shown in FIG.
  • the cross-sectional area of the hard cam unit 11 is in a range of 50 cm 2 or less, and the unit area ratio is 85% or more, -The specific surface area per unit volume of the cam structure can be increased, sufficient strength against thermal shock and vibration can be obtained, and the pressure loss is reduced. In particular, the drop in pressure loss was significant when the unit area ratio was 90% or more.
  • experimental examples 48 to 50 in which the her-cam unit 11 was manufactured by changing the type of inorganic binder and experimental example 51 in which the inorganic binder was not mixed were prepared.
  • the present invention can be used as a catalyst carrier for purifying exhaust gas from vehicles, an adsorbent for adsorbing gas components and liquid components, and the like.

Abstract

　本発明では、多数の貫通孔が貫通孔壁面を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットがシール材層を介して、複数個結束されたハニカム構造体であって、前記ハニカムユニットは、少なくともセラミック粒子と、無機繊維及び／又はウィスカを含有し、前記ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面における断面積が、５ｃｍ2以上５０ｃｍ2以下であり、前記ハニカムユニットの角部はR面及び／又はＣ面の形状であることを特徴とするハニカム構造体が提供される。  

Description

明 細 書
ノヽニカム構造体
技術分野
[0001] 本発明は、ハ-カム構造体に関する。
背景技術
[0002] 従来、一般に自動車排ガス浄化に用いられるハ-カム触媒は一体構造で低熱膨 張性のコージエライト質ノヽ-カム構造体の表面に活性アルミナ等の高比表面積材料 と白金等の触媒金属を担持することにより製造されている。また、リーンバーンェンジ ンおよびディーゼルエンジンのような酸素過剰雰囲気下における NOx処理のために NOx吸蔵剤として Ba等のアルカリ土類金属を担持している。ところで、浄ィ匕性能をよ り向上させるためには、排ガスと触媒貴金属および NOx吸蔵剤との接触確率を高く する必要がある。そのためには、担体をより高比表面積にして、貴金属の粒子サイズ を小さぐかつ高分散させる必要がある。しかし、単純に活性アルミナ等の高比表面 積材料の担持量が増やすことのみではアルミナ層の厚みの増加を招くのみであり、 接触確率を高くすることにつながらな力つたり、圧力損失が高くなりすぎてしまうといつ た不具合も生じてしまうため、セル形状、セル密度、および壁厚等を工夫している（例 えば、特開平 10— 263416号公報参照)。一方、高比表面積材料力もなるハ-カム 構造体として、無機繊維及び無機バインダとともに押出成形したノヽ-カム構造体が知 られている（例えば、特開平 5— 213681号公報参照)。さら〖こ、このようなハ-カム構 造体を大型化するのを目的として、接着層を介して、ハ-カムユニットを接合したもの が知られて ヽる（例えば、 DE4341159号公報参照）。
特許文献 1 :特開平 10— 263416号公報
特許文献 2： DE4341159号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、前述した従来技術には次のような問題があった。アルミナ等の高比表 面積材料は、熱エージングによって、焼結が進行し、比表面積が低下する。さらに、 担持されている白金等の触媒金属はそれに伴い、凝集し粒径が大きぐ比表面積が 小さくなる。つまり、熱エージング (触媒担体として使用）後に、より高比表面積である ためには、初期の段階においてその比表面積を高くする必要がある。また、上述した ように、浄ィ匕性能をより向上させるためには、排ガスと触媒貴金属および NOx吸蔵剤 との接触確率を高くすることが必要である。つまり、担体をより高比表面積にして、触 媒金属の粒子を小さぐかつより高分散させることが重要であるが、特開平 10— 263 416号公報のようなコージエライト質ノヽ-カム構造体の表面に活性アルミナ等の高比 表面積材料と白金等の触媒金属を担持したものでは、排ガスとの接触確率を高くす ベぐセル形状、セル密度、および壁厚等を工夫し、触媒担体を高比表面積化した が、それでも十分大きくはなぐそのため、触媒金属が十分高分散されず、熱エージ ング後の排ガスの浄ィ匕性能が不足した。そこで、この不足を補うために、触媒金属を 多量に担持することや、触媒担体自身を大型化することで解決しょうとしてきた。しか し、白金等の貴金属は非常に高価であり、限られた貴重な資源である。また、自動車 に設置する場合、その設置スペースは非常に限られたものであるためどちらも適当な 手段であるとは 、えなかった。
さらに、高比表面積材料を無機繊維及び無機バインダとともに押し出し成形する特 開平 5— 213681号公報のハ-カム構造体は、基材自体が高比表面積材料力もなる ため、担体としても高比表面積であり、十分に触媒金属を高分散させることが可能で あるが、基材のアルミナ等は比表面積を保っためには、十分に焼結させることができ ず、基材の強度は非常に弱いものであった。さらに、上述したように自動車用に用い る場合、設置するためのスペースは非常に限られたものである。そのため、単位体積 当たりの担体の比表面積を上げるために隔壁を薄くする等の手段を用いるが、そうす ることにより、基材の強度はいつそう弱いものとなった。また、アルミナ等は、熱膨張率 が大きいこともあり、焼成 (仮焼）時、および使用時に熱応力によって容易にクラックが 生じてしまう。これらを考えると、自動車用として利用した場合、使用時に急激な温度 変化による熱応力や大きな振動等の外力が加わるため、容易に破損し、ハニカム構 造体としての形状を留めることができず、触媒担体としての機能を果たすことができな いといった問題があった。 [0005] さらに、 DE4341159号公報にある自動車用触媒担体では、ハ-カム構造体を大 型化することを目的としているため、ハ-カムユニットの断面積力 200cm2以上のも のが示されているが、急激な温度変化による熱応力さらに大きな振動等が加わるよう な状況で使用した場合には、上述したように容易に破損し、形状を留めることができ ず、触媒担体としての機能を果たすことができな 、と 、つた問題があった。
[0006] また通常、ハ-カムユニットは全体的に角張った形状をしているため、外周面にお ける角部に応力が集中がし易ぐ角部に欠け (チッビング）が生じることがあった。また 角部を基点としてシール材層側にクラックが発生し、それが原因でノ、二カム構造体が 破壊する恐れがあった。また破壊に至らなくても、排気ガスのリークが生じ、処理効率 が低下すると 、う問題があった。
[0007] 本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、触媒成分を高分散させると共 に熱衝撃や振動に対する強度を高めることができるハ-カム構造体を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明のハニカム構造体は、多数の貫通孔が貫通孔壁面を隔てて長手方向に並 設されたハ-カムユニットがシール材層を介して、複数個結束されたハ-カム構造体 であって、前記ハ-カムユニットは、少なくともセラミック粒子と、無機繊維及び Z又は ウイスカを含有し、前記ハ-カムユニットの長手方向に垂直な断面における断面積が
、 5cm2以上 50cm2以下であり、前記ハ-カムユニットの角部は R面及び Z又は C面 の形状であることを特徴とする。これにより熱衝撃や振動に対する強度が高ぐ触媒 成分を高分散させると共に熱衝撃や振動に対する強度を高め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。
[0009] 上記ハ-カム構造体のハ-カムユニットの角部の R面の曲率半径 Rは、 0. 3〜2. 5 mmであることが好ましい。これにより、ハ-カム構造体の端部への応力集中が緩和 され、ハニカム構造体の強度が向上する。
[0010] また上記ハ-カム構造体のハ-カムユニットの角部の C面は、 0. 3〜2. 5mmの C 面形状であることが好ましい。これにより、ハ-カム構造体の端部への応力集中が緩 和され、ハニカム構造体の強度が向上する。 [0011] また上記ハニカム構造体は、前記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面におけ る断面積に対して、前記ハ-カムユニットの長手方向に垂直な断面における断面積 の総和が占める割合は、 85%以上であることが好ましい。これにより触媒を担持する ことが可能な表面積を相対的に大きくすると共に、圧力損失を相対的に小さくするこ とがでさる。
[0012] また上記ハ-カム構造体は、貫通孔が開口していない外周面にコーティング材層 を有することが望ましい。これにより、外周面を保護して強度を高めることができる。
[0013] また、上記ハ-カム構造体のセラミック粒子は、アルミナ、シリカ、ジルコユア、チタ 二了、セリア、ムライト及びゼォライトからなる群より選択される 1種以上であることが望 ましい。これにより、ハ-カムユニットの比表面積を向上させることができる。
[0014] また、前記無機繊維及び Z又はウイスカは、アルミナ、シリカ、炭化ケィ素、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力 なる群より選択される 1 種以上であることが望ましい。これにより、ハ-カムユニットの強度を向上させることが できる。
[0015] また、前記ハ-カムユニットは、前記無機粒子と、前記無機繊維及び Z又はゥイス 力と、無機バインダとを含む混合物を用いて製造されており、前記無機バインダは、 アルミナゾル、シリカゾル、チタ-ァゾル、水ガラス、セピオライト及びァタパルジャイト 力もなる群より選択される 1種以上であることが好ましい。これにより、ノ、二カムユニット を焼成する温度を低くしても十分な強度を得ることができる。
[0016] また上記ハ-カム構造体は、触媒成分が担持されて!、ることが望ま U、。これにより 、触媒成分が高分散されて 、るハ-カム触媒を得ることができる。
[0017] また、前記触媒成分は、貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び酸ィ匕物から 選ばれた 1種以上の成分を含有することが望ま ヽ。
[0018] また上記ハ-カム構造体は、車両の排ガス浄ィ匕に用いられることが望ま 、。これ により、浄ィ匕性能を向上させることができる。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、熱衝撃や振動に対する強度が高いハニカム構造体を提供するこ とがでさる。 図面の簡単な説明
[図 〇 1]本発明のハニカムユニット 11の概念図である。
[図 2]本発明のハニカム構造体 10の概念図である。
[図 3]本発明のハニカムユニット 11の壁面の SEM写真である。
[図 4A]ハ-カムユニット 11を複数接合させた実験例の説明図である。
[図 4B]ハ-カムユニット 11を複数接合させた実験例の説明図である。
[図 4C]ハ-カムユニット 11を複数接合させた実験例の説明図である。
[図 4D]ハ-カムユニット 11を複数接合させた実験例の説明図である。
[図 5A]ハ-カムユニット 11を複数接合させた実験例の説明図である。
[図 5B]ハ-カムユニット 11を複数接合させた実験例の説明図である。
[図 5C]ハ-カムユニット 11を複数接合させた実験例の説明図である。
[図 6A]振動装置 20の正面図である。
[図 6B]振動装置 20の側面図である。
[図 7]圧力損失測定装置 40の説明図である。
[図 8]ハ-カムユニットの断面積と重量減少率及び圧力損失との関係を表す図である
[図 9]ユニット面積割合と重量減少率及び圧力損失との関係を表す図である。
[図 10]シリカ アルミナ繊維のアスペクト比と重量減少率との関係を表す図である。 符号の説明
ハニカム構造体
11 ノヽニカムユニット
12 貫通孔
13 外面
14 シール材層
16 コーティング材層
18 角部
19 外周端部
20 振動装置 21 金属ケーシング
22 台座 22
23 固定具
24 ネジ
40 圧力損失測定装置
発明を実施するための最良の形態
[0022] 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。
[0023] 本発明のハ-カム構造体 10は、図 2に示すように、多数の貫通孔が貫通孔壁面を 隔てて長手方向に並設されたノヽ-カムユニットがシール材層を介して、複数個結束 されたハ-カム構造体であって、前記ハ-カムユニットは、少なくともセラミック粒子と 、無機繊維及び Z又はウイスカを含有し、前記ハニカムユニットの長手方向に垂直な 断面における断面積力 5cm2以上 50cm2以下であり、前記ハ-カムユニットの角部 は R面及び Z又は C面の形状であることを特徴とする。
[0024] このハ-カム構造体では、複数のハ-カムユニットがシール材層を介して接合した 構造をとるため、熱衝撃や振動に対する強度を高めることができる。この理由としては
、急激な温度変化等によってハ-カム構造体に温度分布がついた場合にもそれぞ れのハ-カムユニットあたりにつく温度差を小さく抑えることができるためであると推察 される。あるいは、熱衝撃や振動をシール材層によって緩和可能となるためであると 推察される。また、このシール材層は、熱応力等によってハ-カムユニットにクラック が生じた場合においても、クラックがハ-カム構造体全体に伸展することを防ぎ、さら にハ-カム構造体のフレームとしての役割をも担 、、ハ-カム構造体としての形状を 保ち、触媒担体としての機能を失わないことになると考えられる。ノ、二カムユニットの 大きさは、貫通孔に対し直交する断面の面積 (単に断面積とする。以下同じ。）が、 5c m2未満では、複数のハ-カムユニットを接合するシール材層の断面積が大きくなるた め触媒を担持する比表面積が相対的に小さくなるとともに、圧力損失が相対的に大 きくなつてしまい、断面積が 50cm2を超えると、ユニットの大きさが大きすぎ、それぞれ のハ-カムユニットに発生する熱応力を十分に抑えることができない。つまり、ユニット の断面積は 5〜50cm2の範囲としたことで、比表面積を大きく保ちつつ、圧力損失を 小さく抑え、熱応力に対して十分な強度を持ち、高い耐久性が得られ実用可能なレ ベルとなる。したがって、このハ-カム構造体によれば、触媒成分を高分散させると共 に熱衝撃や振動に対する強度を高めることができる。ここで、断面積とは、ノ、二カム構 造体が断面積の異なる複数のハ-カムユニットを含むときには、ハ-カム構造体を構 成する基本ユニットとなっているハ-カムユニットの断面積をいい、通常、ハ-カムュ ニットの断面積が最大のものを 、う。
[0025] また、前記ハ-カムユニットの角部の R面の曲率半径 Rは、 0. 3〜2. 5mmであるこ とが好ましい。
[0026] 本発明のハ-カム構造体では、ハ-カムユニットの外周面における角部は、 R面及 び Z又は C面の形状を有するため、当該箇所への応力集中を回避することができる 。従ってハ-カムユニットにチッビングが生じたり、角部を起点としてシーノレ材層にク ラックが発生、伝播することを防止することができる。なおこの R面の形状の曲率半径 は、 R=0. 3〜2. 5mmであることが好ましい。曲率半径 Rが 0. 3mm未満では、角部 への応力集中を十分に回避することができず、チッビングやクラックの発生につなが る。また。曲率半径 Rが 2. 5mmを超えると、ハ-カムユニットの断面積が減少して、 ハニカム構造体の処理能力が低下してしまう。
[0027] なお、この C面の形状は、 0. 3mm〜2. 5mmの C面形状であることが好ましい。こ れにより、ハニカム構造体の端部への応力集中が緩和され、ハニカム構造体の強度 が向上するからである。 C面の形状が 0. 3mm未満では、角部への応力集中を十分 に回避することができず、チッビングやクラックの発生につながる。また C面の形状が 2. 5mmを超えると、シール材の厚みの差が大きくなつて、熱応力によって破壊しや すくなる。また、ハ-カムユニットの断面積が減少して、ハ-カム構造体の処理能力 が低下してしまう。
[0028] また、ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面における断面積に対して、前記ハ 二カムユニットの長手方向に垂直な断面における断面積の総和が占める割合は、 85
%以上であることが好ましぐ 90%以上であることがより好ましい。この割合が 85%未 満ではシール材層の断面積が大きくなり、ハ-カムユニットの総断面積が減るので、 触媒を担持する比表面積が相対的に小さくなるとともに、圧力損失が相対的に大きく なってしまうからである。また、この割合が 90%以上では、より圧力損失を小さくするこ とがでさる。
[0029] 本発明のハ-カム構造体において、シール材層で接合されたハ-カムユニットのう ち、貫通孔が開口していない外周面を覆うコーティング材層を備えてもよい。これによ りハ-カム構造体の外周面を保護して強度を高めることができる。
[0030] ハ-カムユニットを接合したノヽ-カム構造体の形状は、特に限定されるものではな いが、例えば角柱状のものであってもよい。
[0031] 本発明のハ-カム構造体において、ハ-カムユニットに含まれる無機繊維及び Z 又はウイス力のアスペクト比は、 2〜： LOOOであること力 S好ましく、 5〜800であること力 S より好ましぐ 10〜500であることが最も好ましい。無機繊維及び Z又はゥイス力のァ スぺタト比が 2未満ではハ-カム構造体の強度の向上への寄与が小さくなることがあ り、 1000を超えると成型時に成型用金型に目詰まりなどを起こしやすくなり成型性が 悪くなることがあり、また、押出成形などの成型時に無機繊維及び Z又はゥイス力が 折れ長さにばらつきが生じノ、二カム構造体の強度の向上への寄与が小さくなることが ある。ここで、無機繊維及び Z又はウイス力のアスペクト比に分布があるときには、そ の平均値としてもよい。
[0032] 本発明のハ-カム構造体において、ハ-カムユニットに含まれるセラミック粒子とし ては、特に限定されるものではないが、例えば、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、シリ 力、ジルコユア、チタ-ァ、セリア、ムライト及びゼォライトから選ばれる 1種以上が挙 げられ、このうちアルミナが好ましい。
[0033] 本発明のハ-カム構造体において、ハ-カムユニットに含まれる無機繊維及び Z 又はウイスカとしては、特に限定されるものではないが、アルミナ、シリカ、炭化珪素、 シリカアルミナ、ホウ酸アルミニウム、ガラス及びチタン酸カリウム力 選ばれる 1以上 が挙げられる。
[0034] ハ-カム構造体に含まれるセラミック粒子の量は、 30〜97重量％が好ましぐ 30〜
90重量％がより好ましぐ 40〜80重量％が更に好ましぐ 50〜75重量％が最も好ま しい。セラミック粒子の含有量が 30重量％未満では比表面積向上に寄与するセラミ ック粒子の量が相対的に少なくなるため、ハ-カム構造体としての比表面積が小さく 触媒成分を担持する際に触媒成分を高分散させることができなくなり、 90重量％を 超えると強度向上に寄与する無機繊維及び Z又はウイス力の量が相対的に少なくな るため、ハ-カム構造体の強度が低下する。
[0035] ハ-カム構造体のハ-カムユニットに含まれる無機繊維及び Z又はウイス力の量は 、 3〜70重量％が好ましぐ 3〜50重量％がより好ましぐ 5〜40重量％が更に好まし ぐ 8〜30重量％が最も好ましい。無機繊維及び/又はゥイス力の含有量が 3重量％ 未満ではハ-カム構造体の強度が低下し、 50重量％を超えると比表面積向上に寄 与するセラミック粒子の量が相対的に少なくなるため、ハ-カム構造体としての比表 面積が小さく触媒成分を担持する際に触媒成分を高分散させることができなくなる。
[0036] 本発明のハ-カム構造体において、ハ-カムユニットは、更に無機バインダを含ん で製造されてもよい。こうすれば、ハ-カムユニットを焼成する温度を低くしても十分 な強度を得ることができる。ハ-カム構造体に含まれる無機バインダとしては、特に限 定されるものではないが、例えば無機ゾルゃ粘土系バインダなどが挙げられる。この うち、無機ゾルとしては、例えばアルミナゾル、シリカゾル、チタ-ァゾル及び水ガラス など力 選ばれる 1種以上が挙げられる。粘土系バインダとしては、例えば白土、カオ リン、モンモリロナイト、複鎖構造型粘土 (セピオライト、ァタパルジャイト）など力 選ば れる 1種以上の粘土系バインダなどが挙げられる。ハ-カムユニットを製造する際に 含まれる無機ノインダの量は、ハ-カム構造体に含まれる固形分として、 50重量0 /0 以下が好ましぐ 5〜50重量％がより好ましぐ 10〜40重量％が更に好ましぐ 15〜 35重量％が最も好ましい。無機バインダの含有量が 50重量％を超えると成型性が 悪くなる。
[0037] ノ、二カムユニットの形状は、特に限定されるものではないが、ハ-カムユニット同士 を接合しやすい形状であることが好ましぐ貫通孔に対して直交する面の断面（単に 断面とする。以下同じ。）が正方形や長方形のものであってもよい。ハ-カムユニット の一例として断面正方形の直方体のハ-カムユニット 11の概念図を図 1に示す。ハ 二カムユニット 11は、手前側力も奥側に向力つて貫通孔 12を多数有し、貫通孔 12を 有さない外面 13を有する。貫通孔 12同士の間の壁厚は、特に限定されるものではな ヽカ 0. 05〜0. 35mmの範囲力好ましく、 0. 10〜0. 30mm力 ^より好ましく、 0. 15 〜0. 25mmが最も好ましい。壁厚が 0. 05mm未満ではハ-カムユニットの強度が 低下し、 0. 35mmを超えると、排ガスとの接触面積が小さくなることと、ガスが十分深 くまで侵透しないため、壁内部に担持された触媒とガスが接触しにくくなるため、触媒 性能が低下してしまうからである。また、単位断面積あたりの貫通孔の数は、 15. 5〜 186個 Zcm2 (100〜1200cpsi)力 子ましく、 46. 5〜170. 5個 Zcm2 (300〜： L 100 cpsi)がより好ましぐ 62. 0〜155個 Zcm2 (400〜1000cpsi)が最も好ましい。貫通 孔の数が 15. 5個 Zcm2未満では、ハ-カムユニット内部の排ガスと接触する壁の面 積が小さくなり、 186個/ cm2を超えると、圧力損失も高くなるし、ハ-カムユニットの 作製が困難になるためである。
[0038] ハ-カム構造体を構成させるハ-カムユニットの大きさとしては、断面積が 5〜50c m2となるものが好ましいが、 6〜40cm2となるものがより好ましぐ 8〜30cm2が最も好 ましい。断面積が 5〜50cm2の範囲であると、ハ-カム構造体に対するシール材層の 占める割合を調整させることが可能になる。このことによって、ハ-カム構造体の単位 体積あたりの比表面積を大きく保つことができ、触媒成分を高分散させることが可能 となるとともに、熱衝撃や振動などの外力が加わってもハ-カム構造体としての形状 を保持することができる。また、単位体積あたりの比表面積は、後述の式（1)によって 求めることができる。
[0039] 次に、上述した本発明のハ-カム構造体の製造方法の一例について説明する。ま ず、上述したセラミック粒子、無機繊維及び Z又はウイスカ及び無機バインダを主成 分とする原料ペーストを用いて押出成形等を行い、ハニカムユニット成形体を作製す る。原料ペーストには、これらのほかに有機ノインダ、分散媒及び成形助剤を成形性 にあわせて適宜カ卩えてもよい。有機バインダとしては、特に限定されるものではない 1S 例えば、メチノレセノレロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシェチルセル口 ース、ポリエチレングリコール、フエノール榭脂及びエポキシ榭脂から選ばれる 1種以 上が挙げられる。有機バインダの配合量は、セラミック粒子と、無機繊維及び Z又は ゥイス力と、無機バインダの合計 100重量部に対して、 1〜： LO重量部が好ましい。分 散媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水、有機溶媒 (ベンゼンなど )及びアルコール (メタノールなど)などを挙げることができる。成形助剤としては、特に 限定されるものではないが、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪 酸石酸及びポリアルコールを挙げることができる。
[0040] 原料ペーストは、特に限定されるものではないが、混合 ·混練することが好ましぐ例 えば、ミキサーやアトライタなどを用いて混合してもよぐエーダーなどで十分に混練 してもよい。原料ペーストを成型する方法は、特に限定されるものではないが、例え ば、押出成形などによって貫通孔を有する形状に成形することが好ましい。
[0041] 押出成形に用いる金型の外周面を R面及び Z又は C面の形状にすることにより、ハ 二カムユニットの角部を R面及び Z又は C面にすることができる。
[0042] ハ-カムユニットの各角部 18に対して、研磨、切削等の面取り加工を行い、所定の 大きさの曲率半径 Rの R面及び Z又は C面の形状を形成してもよい。なお面取り加工 の段階は、この時点に限られるものではなぐ例えば焼成後に行うことも可能である。 この場合、ユニット角部が薄くならないように、ユニット角部の膜厚を予め厚くしておく ことが望ましい。
[0043] 次に、得られた成形体は、乾燥することが好ま 、。乾燥に用いる乾燥機は、特に 限定されるものではないが、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥 機、真空乾燥機及び凍結乾燥機などが挙げられる。また、得られた成形体は、脱脂 することが好ましい。脱脂する条件は、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が、おおよそ 400°C、 2hrが好ましい。
[0044] 更に、得られた成形体は、焼成することが好ま 、。焼成条件としては、特に限定さ れるちので ίまな ヽ力 600〜1200oC力 S好ましく、 600〜1000oC力 Sより好まし ヽ。この 理由は、焼成温度が 600°C未満ではセラミック粒子などの焼結が進行せずノヽ-カム 構造体としての強度が低くなり、 1200°Cを超えるとセラミック粒子などの焼結が進行 しすぎて単位体積あたりの比表面積が小さくなり、担持させる触媒成分を十分に高分 散させることができなくなるためである。これらの工程を経て複数の貫通孔を有するハ 二カムユニットを得ることができる。
[0045] 次に、得られたハニカムユニットにシール材層となるシール材ペーストを塗布してハ 二カムユニットを順次接合させ、その後乾燥し、固定化させて、所定の大きさのハニカ ムユニット接合体を作製してもよい。シール材としては、特に限定されるものではない iS 例えば、無機バインダとセラミック粒子を混ぜたものや、無機ノインダと無機繊維 を混ぜたものや、無機バインダとセラミック粒子と無機繊維を混ぜたものなどを用いる ことができる。また、これらのシール材に有機バインダを加えたものとしてもよい。有機 バインダとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルアルコール、メ チルセルロース、ェチルセルロース及びカルボキシメチルセルロースなどから選ばれ る 1種以上が挙げられる。
[0046] ハ-カムユニットを接合させるシール材層の厚さは、 0. 5〜2mmが好ましい。シー ル材層の厚さが 0. 5mm未満では十分な接合強度が得られな 、おそれがあるため である。また、シール材層は触媒担体として機能しない部分であるため、 2mmを超え ると、ハ-カム構造体の単位体積あたりの比表面積が低下するため、触媒成分を担 持した際に十分に高分散させることができなくなる。また、シール材層の厚さが 2mm を超えると、圧力損失が大きくなることがある。なお、接合させるハ-カムユニットの数 は、ハ-カム触媒として使用するハ-カム構造体の大きさに合わせて適宜決めれば よい。また、ハ-カムユニットをシール材によって接合した接合体はハ-カム構造体 の形状、大きさにあわせて、適宜切断'研磨などしてもよい。
[0047] ハ-カム構造体の貫通孔が開口して 、な 、外周面 (側面）にコーティング材を塗布 して乾燥し、固定ィ匕させて、コーティング材層を形成させてもよい。こうすれば、外周 面を保護して強度を高めることができる。
[0048] コーティング材は、特に限定されないが、シール材と同じ材料力もなるものであって も異なる材料力もなるものであってもよい。また、コーティング材は、シール材と同じ配 合比としてもよぐ異なる配合比としてもよい。コーティング材層の厚みは、特に限定さ れるものではないが、 0. l〜2mmであることが好ましい。 0. 1mm未満では、外周面 を保護しきれず強度を高めることができないおそれがあり、 2mmを超えると、ノ、二カム 構造体としての単位体積あたりの比表面積が低下してしまい触媒成分を担持した際 に十分に高分散させることができなくなる。
[0049] 複数のハ-カムユニットをシール材によって接合させた後（但し、コーティング材層 を設けた場合は、コーティング材層を形成させた後）に、仮焼することが好ましい。こう すれば、シール材、コーティング材に有機バインダが含まれている場合などには、脱 脂除去させることができるからである。仮焼する条件は、含まれる有機物の種類や量 によって適宜決めてもよいが、おおよそ 700°Cで 2hrが好ましい。仮焼して得られた ハ-カム構造体は、使用された際に、ハ-カム構造体に残された有機バインダが燃 焼し、汚染した排ガスを放出させることがない。ここで、ハ-カム構造体の一例として 断面正方形の直方体のハ-カムユニット 11を複数接合させ外形を円柱状としたノヽ- カム構造体 10の概念図を図 2に示す。このハ-カム構造体 10は、シール材層 14に よりハ-カムユニット 11を接合させ円柱状に切断したのちにコーティング材層 16によ つてハ-カム構造体 10の貫通孔 12が開口していない外周面を覆ったものである。な お、例えば、断面が扇形の形状や断面が正方形の形状にハ-カムユニット 11を成形 しこれらを接合させて所定のハニカム構造体の形状（図 2では円柱状）になるようにし て、切断 ·研磨工程を省略してもよい。
[0050] 得られたノ、二カム構造体の用途は特に限定されないが、車両の排ガス浄化用の触 媒担体として用いることが好ましい。また、ディーゼルエンジンの排ガス浄ィ匕用の触媒 担体として用いる場合、炭化珪素等のセラミックハ-カム構造を持ち、排ガス中の粒 状物質 (PM)をろ過し燃焼浄ィ匕する機能を持つディーゼル ·パティキュレート ·フィル タ（DPF)と併用することがある力 このとき本発明のハ-カム構造体と DPFとの位置 関係は、本発明のハ-カム構造体が前側でも後側でもよい。前側に設置された場合 は、本発明のハ-カム構造体が、発熱を伴う反応を示した場合において、後側の DP Fに伝わり、 DPFの再生時の昇温を促進させることができる。また、後側に設置された 場合は、排ガス中の PMが DPFによりろ過され、本発明のハ-カム構造体の貫通孔 を通過するため、目詰まりを起こしにくぐ更に、 DPFにて PMを燃焼する際に不完全 燃焼により発生したガス成分についても本発明のハ-カム構造体を用いて処理する ことができるためである。なお、このハ-カム構造体は、上述の技術背景に記載した 用途などについて利用することができるのは勿論、触媒成分を担持することなく使用 する用途 (例えば、気体成分や液体成分を吸着させる吸着材など）にも特に限定され ずに利用することができる。
[0051] また、得られたハ-カム構造体に触媒成分を担持しハ-カム触媒としてもよ!ヽ。触 媒成分としては、特に限定されるものではないが、貴金属、アルカリ金属、アルカリ土 類金属、酸ィ匕物などであってもよい。貴金属としては、例えば、白金、ノラジウム、口 ジゥム力 選ばれる 1種以上が挙げられ、アルカリ金属としては、例えば、カリウム、ナ トリウムなど力も選ばれる 1種以上が挙げられ、アルカリ土類金属としては、例えば、 ノリウムなどが挙げられ、酸化物としては、ぺロブスカイト（La K MnOなど）及び
0.75 0.25 3
CeOなどが挙げられる。得られたハ-カム触媒は、特に限定されるものではないが、
2
例えば自動車の排ガス浄ィ匕用の 、わゆる三元触媒や NO吸蔵触媒として用いること ができる。なお、触媒成分の担持は、特に限定されるものではないが、ハニカム構造 体を作製した後に担持させてもょ ヽし、原料のセラミック粒子の段階で担持させてもよ い。触媒成分の担持方法は、特に限定されるものではないが、例えば含浸法などに よって行ってもよい。
[0052] 以下には、種々の条件でハニカム構造体を具体的に製造した例を、実験例として 説明するが、本発明はこれら実験例に何ら限定されることはない。
[0053] [実験例 1]
まず、 Ίアルミナ粒子（平均粒径 2 μ m) 40重量％、シリカ アルミナ繊維（平均繊 維径 m、平均繊維長 100 m、アスペクト比 10) 10重量0 /0、シリカゾル（固体濃 度 30重量％) 50重量％を混合し、得られた混合物 100重量部に対して有機バインダ としてメチルセルロース 6重量部、可塑剤及び潤滑剤を少量加えて更に混合 '混練し て混合組成物を得た。次に、この混合組成物を押出成形機により押出成形を行い、 生の成形体を得た。
[0054] ハニカムユニットの各角部 18に曲率半径 R= l. 5mmの R面の形状が形成されるよ うにした金型を用いて、押出成形を行った。
[0055] 次にマイクロ波乾燥機及び熱風乾燥機を用いて生の成形体を十分乾燥させ、 400 °Cで 2hr保持して脱脂した。
[0056] その後、 800°Cで 2hr保持して焼成を行い、角柱状（34. 3mm X 34. 3mm X 150 mm)、セル密度が 93個 Zcm2 (600cpsi)、壁厚が 0. 2mm、セル形状が四角形（正 方形）のハ-カムユニット 11を得た。このハ-カムユニット 11の壁面の電子顕微鏡（S EM)写真を図 3に示す。このハ-カムユニット 11は、原料ペーストの押出方向に沿つ てシリカ アルミナ繊維が配向して 、ることがわかる。 [0057] 次に、 γアルミナ粒子（平均粒径 2 μ m) 29重量％、シリカ—アルミナ繊維（平均繊 維径 10 μ m、平均繊維長 100 μ m) 7重量％、シリカゾル（固体濃度 30重量％) 34 重量％、カルボキシメチルセルロース 5重量％及び水 25重量％を混合し耐熱性のシ ール材ペーストとした。このシール材ペーストを用いてハ-カムユニット 11を接合させ た。貫通孔を有する面 (正面とする。以下同じ。）から見たノ、二カムユニット 11を複数 接合させた接合体を図 4Aに示す。この接合体は、上述したノヽ-カムユニット 11の外 面 13にシール材層 14の厚さが 1mmとなるようにシール材ペーストを塗布しハ-カム ユニット 11を複数接合固定化させたものである。このように接合体を作製し、接合体 の正面が略点対称になるように円柱状にダイヤモンドカッターを用いてこの接合体を 切断し、貫通孔を有しない円形の外表面に上述のシール材ペーストを 0. 5mm厚と なるように塗布し外表面をコーティングした。その後、 120°Cで乾燥を行い、 700°Cで 2hr保持してシール材層及びコーティング材層の脱脂を行い、円柱状 (直径 143. 8 πιπι X長さ 150mm)のハ-カム構造体 10を得た。
[0058] このハ-カム構造体 10のセラミック粒子成分、ユニット形状、ユニット断面積、ュ-ッ ト面積割合 (ノ、二カム構造体の断面積に対するハニカムユニットの総断面積の占める 割合をいう。以下同じ。）、シール材層面積割合 (ノ、二カム構造体の断面積に対する シール材層及びコーティング材層の総断面積の占める割合をいう。以下同じ。）など の各数値等をまとめたものを表 1に示す。
[0059] [表 1]
ユニット シール材層 2) サンプル 1)セラミック粒子 ユニット ユニット
形状 断面積 面積割合 面積割合 cm cm2 % %
実験例 1 アルミナ 3.43cm角 1 1.8 93.5 6.5 実験例 2 アルミナ 2.00cm角 4.0 89.7 10.3 実験例 3 アルミナ 2.24cm角 5.0 90.2 9.8 実験例 4 アルミナ 7.09cm扇 39.5 96.9 3.1 実験例 5 アルミナ 7.10cm角 50.0 95.5 4.5 実験例 6 アルミナ 7-41 cm角 55.0 95.6 4.4 実験例 7 アルミナ 一体物 162.0 100.0 0
実験例 8 チタニア 3-43cm角 1 1.8 93.5 6.5 実験例 9 チタニア 2.00cm角 4.0 89.7 10.3 実験例 10 チタニア 2.24cm角 5.0 90.2 9.8 実験例 1 1 チタニア 7.09cm扇 39.5 96.9 3.1 実験例 12 チタニア 7.10cm角 50.0 95.5 4.5 実験例 13 チタニア 7.41 cm角 55.0 95.6 4.4 実験例 14 チタニア 一体物 162.0 100.0 0
実験例 15 シリカ 3.43cm角 1 1.8 93.5 6.5 実験例 16 シリカ 2.00cm角 4.0 89.7 10.3 実験例 17 シリカ 2.24cm角 5.0 90.2 9.8 実験例 18 シリカ 7.09cm扇 39.5 96.9 3.1 実験例 19 シリカ 7.10cm角 50.0 95.5 4.5 実験例 20 シリカ 7.41 cm角 55.0 95.6 44 実験例 21 シリカ 一体物 162.0 100.0 0
実験例 22 ジルコニァ 3.43cm角 1 1.8 93.5 6.5 実験例 23 ジルコニァ 2.00cm角 4.0 89.7 10.3 実験例 24 ジルコニァ 2.24cm角 5.0 90.2 9.8 実験例 25 ジルコニァ 7.09cm扇 39.5 96.9 3.1 実験例 26 ジルコニァ 7.10cm角 50.0 95.5 4.5 実験例 27 ジルコニァ 7.41 cm角 55.0 95.6 4.4 実験例 28 ジルコニァ 一体物 162.0 100.0 0
実験例 コ一ンェ
29 ライ卜
十アルミナ 一体物 162.0 100.0 0)無機繊維 =シリカ一アルミナ撵維（怪 10 m.長 100 i m，アスペクト比 10))コーティング材層の面積を Sむ この表 1には後述する実験例 2〜29に関する内容もまとめて示す。表 1に示したす ベてのサンプルは、無機繊維がシリカ—アルミナ繊維（平均繊維径 10 m、平均繊 維長 100 /ζ πι、アスペクト比 10)であり、無機バインダがシリカゾル（固体濃度 30重量 %)のものである。また、後述する実験例 30〜34の無機繊維 (種類、径、長さ、ァス ぺクト比）、ユニット形状及びユニット断面積などの各数値等をまとめたものを表 2に示 す。
[0060] [表 2]
ユニット 2) サンプル1) ■ £維 ュニッ卜
形状 断面積 種類 径 長さ ァスへ'クト比
m U m cm cm' 実験例 1 シリカアルミナ繊維 10 100 10 3.43cm角 1 1.8 実験例 30 シリカアルミナ繊維 5 50 10 3.43cm角 1 1.8 実験例 31 シリカアルミナ繊維 10 20 2 3.43cm角 1 1.8 実験例 32 シリカアルミナ繊維 10 5000 500 3.43cm角 1 1.8 実験例 33 シリカアルミナ繊維 10 10000 1000 3.43cm角 1 1.8 実験例 34 シリカアルミナ繊維 10 20000 2000 3.43cm角 1 1.8
1)セラミック粒子 = ·τアルミナ粒子
2)ユニット面積割合 = 93.5%
シール材層 +コーティング材層の面積割合 = 6.5%
表 2に示したすべてのサンプルは、セラミック粒子が γアルミナ粒子であり、無機バイ ンダがシリカゾル（固体濃度 30重量％)であり、ユニット面積割合が 93. 5%、シール 材層面積割合が 6. 5%のものである。また、後述する実験例 44〜51のハ-カム構 造体 10の無機バインダの種類、ユニット断面積、シール材層の厚さ、ユニット面積割 合、シール材層面積割合及びノヽ-カムユニット 11の焼成温度の各数値等をまとめた ものを表 3に示す。
[0061] [表 3] 無機ハ'インタ' ユニット シ-ル材層 ユニット シ-ル材層 2) 焼成 サンプル 1) ； a # 種類 断面積 厚さ 面積割合 面積割合
cm2 mm % % 。c 実験例 44 シリカゾル 1 1.8 2.0 89.3 10.7 800 実験例 45 シリカゾル 1 1.8 3.0 84.8 15.2 800 実験例 46 シリカゾル 5.0 2.0 83.5 16.5 800 実験例 47 シリカゾル 5.0 1.5 86.8 13.2 800 実験例 48 アルミナゾル 1 1.8 1.0 93.5 6.5 800 実験例 49 セピオライト 1 1.8 1.0 93.5 6.5 800 実験例 50 ァタハ °ルシ'ャイト 1 1.8 1.0 93.5 6.5 800 実験例 51 ― 1 1.8 1.0 93.5 6.5 1000
1)セラミック粒子 = ： アルミナ粒子
無機繊維 =シリカ一アルミナ繊維（径 10 ju m,長 アスペクト比 10)
2)コーティング材層の面積を含む
表 3に示したすべてのサンプルは、セラミック粒子が γアルミナ粒子（平均粒径 2 μ m )であり、無機繊維がシリカ—アルミナ繊維（平均繊維径 10 m、平均繊維長 100 m、アスペクト比 10)である。
[0062] なお表 1〜3の実験例では、ハ-カムユニットの角部 18の曲率半径 Rは全て 1. 5m mとした。
[0063] [実験例 A〜T]
実験例 A〜Jでは、ハ-カムユニットの角部の R面の形状が、所定の曲率半径 Rにな るように金型を変えて押出成形を行い、ハ-カムユニットの角部 18の曲率半径 Rを 0 〜3. Ommまで変化させ、それ以外の事項については実験例 1と同様の方法で、ノ、 二カム構造体を製作した。実験例 K〜Tでは、ハ-カムユニットの角部の C面の形状 力 所定の C面形状になるように金型を変えて押出成形を行い、ハ-カムユニットの 角部 18の C面の形状を 0〜3. Ommまでの C面形状に変化させ、それ以外の事項に ついては実験例 1と同様の方法で、ハ-カム構造体を製作した。また、実験 ί¾ [およ び実験例 Τでは、外周部にコーティング材層 16は設置しなカゝつた。各実験例のハ- カムユニットの角部 18の曲率半径 R及び C面形状をユニット断面積等、他の項目と合 わせて表 4に示した。
[表 4]
ユニットユニット構造体 ユニット 曲率半径 R 熱衝撃.
ユニット -テインク' 圧力 サンゲル 面積 比表 の比 角部 又は 振動試験の
断面積 層厚 損失 割合 Si積 表 積 形状 C面形状 減少率 cm2 % mVl mVl R面/ C面 mm mm wt% kPa 実験例 A 1 1.8 93.5 42000 39270 R 1.5 0.5 0 2.4 実験例 B 4.0 89.7 42000 37674 R 1.5 0.5 0 2.8 実験例 C 5.0 90.2 42000 37884 R 1.5 0.5 0 2.5 実験例 D 50.0 95.5 42000 401 10 R 1.5 0.5 4 2.3 実験例 E 55.0 95.6 42000 40152 R 1.5 0.5 52 2.3 実験例 F 1 1.8 93.5 42000 39270 R 0.0 0.5 20 2.4 実験例 G 1 1.8 93.5 42000 39270 R 0.3 0.5 2 2.4 実験例 H 1 1.8 93.5 42000 39270 R 2.5 0.5 1 2.4 実験例 I 1 1.8 93.5 42000 39270 R 3.0 0.5 29 2.5 実験例 J 1 1.8 93.5 42000 39270 R 1.5 なし 8 2.4 実験例 K 1 1.8 93.5 42000 39270 C 1.5 0.5 0 2.4 実験例 L 4.0 89.7 42000 37674 C 1.5 0.5 0 2.8 実験例 M 5.0 90.2 42000 37884 C 1.5 0.5 0 2.5 実験例 N 50.0 95.5 42000 401 10 C 1.5 0.5 5 2.3 実験例 o 55.0 95.6 42000 40152 C 1.5 0.5 55 2.3 実験例 P 1 1.8 93.5 42000 39270 C 0.0 0.5 28 2.4 実験例 Q 1 1.8 93.5 42000 39270 C 0.3 0.5 2 2.4 実験例 R 1 1.8 93.5 42000 39270 C 2.5 0.5 0 2.4 実験例 S 1 1.8 93.5 42000 39270 C 3.0 0.5 21 2.5 実験例 T 1 1.8 93.5 42000 39270 C 1.5 なし 9 2.4
[実験例 2〜7]
表 1に示す形状となるようにハニカムユニットを作製したほかは実験例 1と同様にし てハニカム構造体 10を作製した。実験例 2, 3, 4の接合体の形状をそれぞれ図 4A、 B、 C、 Dに示し、実験例 5, 6, 7の接合体の形状をそれぞれ図 5A、 B、 Cに示す。実 験例 7は、ハ-カム構造体 10を一体成形したものであるため、接合工程及び切断ェ 程は行わなかった。
[0065] [実験例 8〜14]
セラミック粒子をチタ-ァ粒子（平均粒径 2 μ m)とし、表 1の表に示す形状となるよう にハ-カムユニットを作製したほかは実験例 1と同様にしてハ-カムユニット 11を作 製し、続 ヽてシール材層とコーティング材層のセラミック粒子をチタ-ァ粒子（平均粒 径 2 m)としたほかは実験例 1と同様にしてハ-カム構造体 10を作製した。なお、実 験例 8〜： L 1の接合体の形状はそれぞれ図 4A〜Dのものと同様であり、実験例 12〜 14の接合体の形状は、それぞれ図 5A〜Cのものと同様である。また、実験例 14は、 ハ-カム構造体 10を一体成形したものである。
[0066] [実験例 15〜21]
セラミック粒子のセラミック粒子をシリカ粒子（平均粒径 2 μ m)とし、表 1の表に示す 形状となるようにハ-カムユニットを作製したほかは実験例 1と同様にしてハ-カムュ ニット 11を作製し、続 、てシール材層とコーティング材層のセラミック粒子をシリカ粒 子（平均粒径 2 μ m)としたほかは実験例 1と同様にしてハ-カム構造体 10を作製し た。なお、実験例 15〜18の接合体の形状はそれぞれ図 4A〜Dのものと同様であり 、実験例 19〜21の接合体の形状は、それぞれ図 5A〜Cのものと同様である。また、 実験例 21は、ハ-カム構造体 10を一体成形したものである。
[0067] [実験例 22〜28]
セラミック粒子のセラミック粒子をジルコユア粒子（平均粒径 2 μ m)とし、表 1の表に 示す形状となるようにハ-カムユニットを作製したほかは実験例 1と同様にしてハ-カ ムユニット 11を作製し、続 、てシール材層とコーティング材層のセラミック粒子をジル コ-ァ粒子（平均粒径 2 μ m)としたほかは実験例 1と同様にしてハ-カム構造体 10 を作製した。なお、実験例 22〜25の接合体の形状はそれぞれ図 4A〜Dのものと同 様であり、実験例 26〜28の接合体の形状は、それぞれ図 5A〜Cのものと同様であ る。また、実験例 28は、ハ-カム構造体 10を一体成形したものである。
[0068] [実験例 29]
貫通孔内部に触媒担持層であるアルミナを形成させている、市販の円柱状 (直径 1 43. 8mm X長さ 150mm)のコージエライトハ-カム構造体 10を実験例 29とした。 なお、セル形状は六角形であり、セル密度は、 62個 Zcm2 (400cpsi)、壁厚は 0. 18 mmであった。なお、正面から見たハ-カム構造体の形状は、図 5Cのものと同様であ る。
[0069] [実験例 30〜34]
無機繊維として表 2に示す形状のシリカ アルミナ繊維を用いてハ-カムユニットを 設計したほかは実験例 1と同様にしてハ-カムユニット 11を作製し、続いてシール材 層とコーティング材層のシリカ アルミナ繊維をノヽ-カムユニットと同じシリカ アルミ ナ繊維としたほかは実験例 1と同様にしてハ-カム構造体 10を作製した。なお、実験 例 30〜34の接合体の形状は、図 4Aのものと同様である。
[0070] [実験例 44〜47]
表 3に示すように、ハ-カムユニットの断面積及びノヽ-カムユニットを接合させるシ ール材層の厚さを変更したほかは実験例 1と同様にしてハ-カム構造体 10を作製し た。なお、実験例 44〜45の接合体の形状は、図 4Aのものと同様であり、実験例 46 〜47の接合体の形状は、図 4Cのものと同様である。
[0071] [実験例 48]
表 3に示すように、無機バインダをアルミナゾル（固体濃度 30重量％)としてハ-カ ムユニットを作製したほかは実験例 1と同様にしてハ-カム構造体 10を作製した。
[0072] [実験例 49〜50]
表 3に示すように、無機バインダをセピオライト及びァタパルジャイトとしてハ-カム ユニットを作製したほかは実験例 1と同様にしてハ-カム構造体 10を作製した。具体 的には、 γアルミナ粒子（平均粒径 2 μ m, ) 40重量％、シリカ アルミナ繊維（平均 繊維径 10 μ m、平均繊維長 100 μ m、アスペクト比 10) 10重量0 /0、無機バインダ 15 重量％及び水 35重量％を混合し、実験例 1と同様に有機バインダ、可塑剤及び潤 滑剤を加えて成形'焼成を行い、ハ-カムユニット 11を得た。次に、実験例 1と同様 のシール材ペーストによりこのハ-カムユニット 11を複数接合し、実験例 1と同様にこ の接合体を切断し、コーティング材層 16を形成させ、円柱状 (直径 143. 8mm X 長さ 150mm)のハ-カム構造体 10を得た。 [0073] [実験例 51]
表 3に示すように、無機バインダを混合せずにハ-カムユニットを作製したほかは実 験例 1と同様にしてハ-カム構造体 10を作製した。具体的には、 γアルミナ粒子（平 均粒径 2 μ m, ) 50重量％、シリカ アルミナ繊維（平均繊維径 10 μ m、平均繊維長 100 ^ m,アスペクト比 10) 15重量％及び水 35重量％を混合し、実験例 1と同様に 有機バインダ、可塑剤及び潤滑剤を加えて成形し、この成形体を 1000°Cで焼成し、 ハ-カムユニット 11を得た。次に、実験例 1と同様のシール材ペーストによりこのハ- カムユニット 11を複数接合し、実験例 1と同様にこの接合体を切断し、コーティング材 層 16を形成させ、円柱状（直径 143. 8mm X長さ 150mm)のハ-カム構造体 10 を得た。
[0074] [比表面積測定]
実験例 1〜51、および実験例 A〜Tのハ-カムユニット 11の比表面積測定を行つ た。まずノヽ-カムユニット 11及びシール材の体積を実測し、ハ-カム構造体の体積 に対しユニットの材料が占める割合 A (体積0 /0)を計算した。次にハ-カムユニット 11 の単位重量あたりの BET比表面積 B (m2Zg)を測定した。 BET比表面積は、 BET 測定装置（島津製作所製 Micromeriticsフローソープ II 2300)を用いて、 日本工業 規格で定められる JIS—R— 1626 (1996)に準じて 1点法により測定した。測定には 、円柱形状の小片（直径 15mm φ X長さ 15mm)に切り出したサンプルを用いた。そ して、ハ-カムユニット 11の見力け密度 C (g/L)をハ-カムユニット 11の重量と外形 の体積力も計算し、ハ-カム構造体の比表面積 S (m2ZL)を、次式（1)から求めた。 なお、ここでのハ-カム構造体の比表面積は、ハ-カム構造体の見かけ体積あたり の比表面積のことをいう。
[0075] S (m2ZL) = (AZlOO) X B X C ;式（1)
[熱衝撃'振動繰返し試験]
実験例 1〜51、および実験例実験例 A〜Tのハニカム構造体の熱衝撃 ·振動繰返 し試験を行った。熱衝撃試験は、アルミナ繊維カゝらなる断熱材のアルミナマット（三菱 化学製マフテック、 46. 5cm X 15cm,厚さ 6mm)をハ-カム構造体の外周面に巻き 金属ケーシング 21に入れた状態で 600°Cに設定された焼成炉に投入し、 10分間加 熱し、焼成炉カも取り出し室温まで急冷した。次に、ハ-カム構造体をこの金属ケー シングに入れたまま振動試験を行った。図 6Aに振動試験に用いた振動装置 20の正 面図を、図 6Bに振動装置 20の側面図を示す。ハニカム構造体を入れた金属ケーシ ング 21を台座 22の上に置き、略 U字状の固定具 23をネジ 24によって締めて金属ケ 一シング 21を固定した。すると、金属ケーシング 21は、台座 22と固定具 23と一体と なった状態で振動可能となる。振動試験は、実験例 1〜51については、周波数 160 Hz、加速度 30G、振幅 0. 58mm,保持時間 10hr、室温、振動方向 Z軸方向（上下） の条件で行った。一方実験例 1— 1〜1— 9については、保持時間を 20Hrとした。こ の熱衝撃試験と振動試験とを交互にそれぞれ 10回繰り返し、試験前のハ-カム構造 体の重量 TOと試験後の重量 Tiを測定し、次式（2)を用いて重量減少率 Gを求めた。
[0076] G (重量％) = 100 X (TO— Ti) ZT0 ;式（2)
[圧力損失測定]
実験例 1〜51および実験例 A〜Tのハ-カム構造体の圧力損失測定を行った。圧 力損失測定装置 40を図 7に示す。測定方法は、 2Lのコモンレール式ディーゼルェ ンジンの排気管にアルミナマットを卷 、たノヽ-カム構造体を金属ケーシングに!ヽれて 配置し、ハニカム構造体の前後に圧力計を取り付けた。なお、測定条件は、エンジン 回転数を 1500rpm、トルク 50Nmに設定し、運転開始から 5分後の差圧を測定した
[0077] [実験結果]
実験例 1〜29及び実験例 44〜47のセラミック粒子成分、ユニット断面積、ユニット 面積割合、ハ-カムユニットの比表面積、ハ-カム構造体の比表面積 S、熱衝撃'振 動繰返し試験の重量減少率 G及び圧力損失の各数値等をまとめたものを表 5に示し 、ハ-カムユニットの断面積を横軸とし熱衝撃 ·振動繰返し試験の重量減少率 G及び 圧力損失を縦軸としてプロットしたものを図 8に示し、ユニット面積割合を横軸とし熱 衝撃 ·振動繰返し試験の重量減少率 G及び圧力損失を縦軸としてプロットしたものを 図 9に示す。
[0078] [表 5] サンプル※ セラミック 構造体の
ユニットユニットユニット 熱衝撃- 粒子 の比 比表面積 圧力
Wlfi積 面積 振動試験
割合 S の減少率 G損失 cm 2
% mVL mVL 重量 K kPa 実験例 1 アルミナ 1 1.8 93.5 42000 39270 0 2.4 実験例 2 アルミナ 4.0 89.7 42000 37674 0 2.8 実験例 3 アルミナ 5.0 90.2 42000 37884 0 2.5 実験例 4 アルミナ 39.5 96.9 42000 40698 5 2.2 実験例 5 アルミナ 50.0 95.5 42000 401 10 3 2.3 実験例 6 アルミナ 55.0 95.6 42000 40152 52 2.3 実験例 7 アルミナ 162.0 100.0 42000 42000 70 2.1 実験例 8 チタニア 11.8 93.5 38000 35530 0 2.4 実験例 9 チタニア 4.0 89.7 38000 34086 0 2.8 実験例 10 チタニア 5.0 90.2 38000 34276 0 2.5 実験例 11 チタニア 39.5 96.9 38000 36822 7 2.2 実験例 12 チタニア 50.0 95.5 38000 36290 5 2.3 実験例 13 チタニア 55.0 95.6 38000 36328 63 2.3 実験例 14 チタニア 162.0 100.0 38000 38000 90 2.1 実験例 15 シリカ 1 1.8 93.5 41000 38335 0 2.4 実験例 16 シリカ 4.0 89.7 41000 36777 0 2.8 実験例 17 シリカ 5.0 90.2 41000 36982 0 2.5 実験例 18 シリカ 39.5 96.9 41000 39729 4 2.2 実験例 19 シリカ 50.0 95.5 41000 39155 3 2.3 実験例 20 シリカ 55.0 95.6 41000 39196 42 2.3 実験例 21 シリカ 162.0 100.0 41000 41000 65 2.1 実験例 22 ジルコニァ 1 1.8 93.5 41500 38803 0 2.4 実験例 23 ジルコニァ 4.0 89.7 41500 37226 0 2.8 実験例 24 ジルコニァ 5.0 90.2 41500 37433 0 2.5 実験例 25 ジルコニァ 39.5 96.9 41500 40214 5 2.2 実験例 26 ジルコニァ 50.0 95.5 41500 39633 3 2.3 実験例 27 ジルコニァ 55.0 Θ5.6 41500 39674 57 2.3 実験例 28 ジルコニァ 162.0 100.0 41500 41500 83 2.1 コージェライ卜
実験例 29 +アルミナ 162.0 100.0 25000 25000 0 2.9 実験例 44 アルミナ 1 1.8 89.3 42000 37506 0 3.1 実験例 45 アルミナ 1 1.8 84.8 42000 35616 0 4.3 実験例 46 アルミナ 5.0 83.5 42000 35070 0 4.4 実験例 47 アルミナ 5.0 86.8 42000 36456 0 3.3
※無機繊維 =シリカ一アルミナ繊維（径 10ju m,長 100 m,アスペクト比 10) 表 5及び図 8に示した実験例 1〜29及び実験例 44〜47の測定結果から明らかなよう に、セラミック粒子、無機繊維及び無機ノ インダを主成分とし、ハ-カムユニット 11の 断面積を 5〜50cm2の範囲とすれば、ハ-カム構造体の単位体積あたりの比表面積 が大きくなり、熱衝撃 *振動に対する十分な強度が得られることがわ力つた。また、図 9に示すように、セラミック粒子、無機繊維及び無機バインダを主成分とし、ハ-カム ユニット 11の断面積を 50cm2以下の範囲とし、ユニット面積割合を 85%以上とすれ ば、ハ-カム構造体の単位体積あたりの比表面積を大きくすることができ、熱衝撃 · 振動に対する十分な強度が得られ、圧力損失が下がることがわ力つた。特にユニット 面積割合が 90%以上で圧力損失の低下が顕著であった。
[0079] 次に、ハ-カムユニットの角部 18の曲率半径 Rを変化させた実験例 A〜Jと、ハ-カ ムユニットの角部 18の C面形状を変化させた実験例 K〜Tの熱衝撃 ·振動繰返し試 験の重量減少率 G、圧力損失の結果等をまとめたものを表 4に示す。この結果から、 ハ-カムユニットの角部 18の曲率半径 Rが 0. 3〜2. 5mmの範囲にあるとき、ハ-カ ム構造体に良好な強度が得られることがわ力つた。また、 C面形状を 0. 3〜2. 5mm としたときに、ハ-カム構造体に良好な強度が得られることがわ力つた。なお、一つの ハ-カムユニットの角部が上記範囲の R面の形状および C面の形状の両方を含んで V、る場合にも、同様の効果が得られることは容易に推察される。
[0080] 次に、無機繊維のアスペクト比を変化させた実験例 1, 30〜34にっき、シリカ—ァ ルミナ繊維の径、長さ、アスペクト比、ハ-カムユニット 11の比表面積、ハ-カム構造 体の比表面積 S、熱衝撃'振動繰返し試験の重量減少率 G及び圧力損失の各数値 等をまとめたものを表 6に示し、シリカ一アルミナ繊維のアスペクト比を横軸とし熱衝 撃 ·振動繰返し試験の重量減少率 Gを縦軸としてプロットしたものを図 10に示す。
[0081] [表 6] ユニットの 構造体の 熱衝撃■ 圧力 サンプル※ シリカ-アルミナ繊維
比表面積 比表面積 s 振動試験 損失 径 長さ ァスへ。クト比 の減少率 G μ m μ. m m2/L mVL 重量％ kPa 実験例 1 10 100 10 42000 39270 0 2.4 実験例 30 5 50 10 42000 39270 2 2.4 実験例 31 10 20 2 42000 39270 8 2.4 実験例 32 10 5000 500 42000 39270 4 2.4 実験例 33 10 10000 1000 42000 39270 6 2.4 実験例 34 10 20000 2000 42000 39270 25 2.4
※セラミック粒子 =： アルミナ粒子
この結果より無機繊維のアスペクト比が 2〜： LOOOの範囲のときに熱衝撃'振動に対 する十分な強度が得られることがわ力つた。
[0082] 次に、無機バインダの種類を変えてハ-カムユニット 11を作製した実験例 48〜50 及び無機バインダを混合せずに作製した実験例 51にっき、無機ノ インダの種類、ハ 二カムユニット 11の焼成温度、ユニット面積割合、ハ-カムユニットの比表面積、ハニ カム構造体の比表面積 S、熱衝撃 ·振動繰返し試験の重量減少率 G及び圧力損失 の各数値等をまとめたものを表 7に示す。
[0083] [表 7]
サンプル※ ユニット 構造体の 熱衝撃- 無機 焼成ユニットの 圧力 面 ¾ 比表面積 振動試験 バインダ 温度 比表面積 損失 割合 S の減少率 G 種類 % 。C mVL mVL 重量％ kPa 実験例 48 アルミナゾル 93.5 800 42000 39270 0 2.4 実験例 49 セピ才ラ仆 93.5 800 42000 39270 0 2.4 実験例 50 ァタ ルシ'ャイト 93.5 800 42000 39270 0 2.4 実験例 51 ― 93.5 1000 42000 37400 20 2.4 ί¾)セラミック粒子 = rアルミナ粒子
無機繊維 =シリカ一アルミナ繊維（径 10 ju m,長 100 ju m,アスペクト比 10) ユニット形状 = 3.43cm角
この結果より、無機バインダを混合しないときには、比較的高温で焼成すれば十分な 強度が得られることがわ力つた。また、無機バインダを混合するときには、比較的低温 で焼成しても十分な強度が得られることがわ力 た。また、無機バインダをアルミナゾ ルゃ粘土系バインダとしても、ハ-カム構造体 10の単位体積あたりの比表面積を大 きくすることができ、熱衝撃 *振動に対する十分な強度が得られることがわ力つた。
[0084] [ハニカム触媒]
実験例 1〜43のハ-カム構造体 10を硝酸白金溶液に含浸させ、ハ-カム構造体 1 0の単位体積あたりの白金重量が 2gZLとなるように調節して触媒成分を担持し、 60 0°Cで lhr保持し、ハ-カム触媒を得た。
産業上の利用可能性
[0085] 本発明は、車両の排ガス浄化用の触媒担体や、気体成分や液体成分を吸着させ る吸着材などとして利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 多数の貫通孔が貫通孔壁面を隔てて長手方向に並設されたノヽニカムユニットがシ 一ル材層を介して、複数個結束されたハ-カム構造体であって、
前記ハ-カムユニットは、少なくともセラミック粒子と、無機繊維及び Z又はウイスカ を含有し、前記ハ-カムユニットの長手方向に垂直な断面における断面積力 5cm2 以上 50cm2以下であり、
前記ハ-カムユニットの角部は R面及び Z又は C面の形状であることを特徴とする ハニカム構造体。
[2] 前記ハ-カムユニットの角部の R面の曲率半径 Rは、 0. 3〜2. 5mm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] 前記ハ-カムユニットの角部の C面は、 0. 3〜2. 5mmの C面形状であることを特徴 とする請求項 1に記載のハニカム構造体。
[4] 前記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面における断面積に対して、前記ハニ カムユニットの長手方向に垂直な断面における断面積の総和が占める割合は、 85% 以上である、請求項 1乃至 3のいずれかに記載のハ-カム構造体。
[5] 外周面にコーティング材層を有することを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに 記載のハニカム構造体。
[6] 前記セラミック粒子は、アルミナ、シリカ、ジルコユア、チタ-ァ、セリア、ムライト及び ゼォライトからなる群より選択される 1種以上であることを特徴とする請求項 1乃至 5の
V、ずれかに記載のハ-カム構造体。
[7] 前記無機繊維及び Z又はウイスカは、アルミナ、シリカ、炭化ケィ素、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力 なる群より選択される 1種以 上であることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれかに記載のハ-カム構造体。
[8] 前記ハ-カムユニットは、前記無機粒子と、前記無機繊維及び Z又はゥイス力と、 無機バインダとを含む混合物を用いて製造されており、
前記無機バインダは、ァノレミナゾノレ、シリカゾル、チタ-ァゾル、水ガラス、セピオラ イト及びァタノルジャイトからなる群より選択される 1種以上であることを特徴とする請 求項 1乃至 7のいずれかに記載のハ-カム構造体。
[9] 触媒成分が担持されてなる、請求項 1乃至 8のいずれかに記載のハ-カム構造体。
[10] 前記触媒成分は、貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び酸ィ匕物カゝら選ば れた 1種又は 2種以上の成分を含む、請求項 9に記載のハニカム構造体。
[11] 車両の排ガス浄ィ匕に用いることを特徴とする、請求項 1乃至 10のいずれかに記載 のハニカム構造体。
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