(57)【要約】  本発明では、２つの端面および両端面をつなぐ外周部を有し、前記２つの端面間に延在するセルがセル壁によって区画されたハニカム構造体を有する触媒担持体であって、前記ハニカム構造体の外周部には、前記ハニカム構造体の全長にわたって設置されたコート層と、補強部材とが設置されており、前記補強部材は、２つの補強環を有し、各補強環は、前記ハニカム構造体のそれぞれの端面の外周を取り囲むように設置されていることを特徴とする触媒担持体が提供される。
2008126305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの端面および両端面をつなぐ外周部を有し、前記２つの端面間に延在するセルがセル壁によって区画されたハニカム構造体を有する触媒担持体であって、
前記ハニカム構造体の外周部には、前記ハニカム構造体の全長にわたって設置されたコート層と、補強部材とが設置されており、
前記補強部材は、２つの補強環を有し、各補強環は、前記ハニカム構造体のそれぞれの端面の外周を取り囲むように設置されていることを特徴とする触媒担持体。
【請求項２】
前記ハニカム構造体は、無機粒子を含み、さらに無機繊維および／またはウィスカを含むことを特徴とする請求項1に記載の触媒担持体。
【請求項３】
前記ハニカム構造体の全長に対する前記補強環の幅の割合は、５％〜２５％の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の触媒担持体。
【請求項４】
前記補強環は、厚さが、０．３〜２．５ｍｍの範囲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触媒担持体。
【請求項５】
前記補強環は、ステンレス鋼またはニッケル基合金のいずれかで構成され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触媒担持体。
【請求項６】
前記コート層の厚さと前記補強環の厚さの総和は、ハニカム構造体の長手方向に沿って、実質的に一定であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の触媒担持体。
【請求項７】
前記セル壁の厚さは、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲であ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触媒担持体。
【請求項８】
前記ハニカム構造体の比表面積は、当該触媒担持体の単位体積当たり２５０００ｍ２／L〜７００００ｍ２／Lの範囲であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の触媒担持体。
【請求項９】
前記ハニカム構造体は、複数のハニカムユニットと該ハニカムユニット同士を接合する接着層とを有す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触媒担持体。
【請求項１０】
触媒として、貴金属が担持されている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触媒担持体。
【請求項１１】
前記補強環は、前記コート層の内側、前記コート層の内部または前記コート層の外側のいずれかに設置されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の触媒担持体。
【請求項１２】
前記請求項のいずれか一項に記載の触媒担持体と、
前記触媒担持体に巻き回された保持シール材と、
前記保持シール材が巻き回された触媒担持体を収容するケーシングと、
を備える排気ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒担持体および触媒担持体を備える排気ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両または建設機械等の内燃機関用の各種排気ガス処理装置が提案され、実用化されている。一般的な排気ガス処理装置は、エンジンの排ガスマニホールドに連結された排気管の途上に、例えば金属等で構成されたケーシングを設け、その中にハニカム構造体を配置した構造となっている。このハニカム構造体は、排気ガス中の有害ガス成分等を触媒反応によって浄化する触媒担持体を構成する。【０００３】
この触媒担持体は、例えば、低熱膨張性のコージェライト質ハニカム構造体のセル壁に、γ−アルミナ等の触媒担持層および白金等の触媒を担持して製造される。このセル壁に設置された触媒により、排気ガスに含まれるＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ等の有害ガスが浄化される。【０００４】
このようなハニカム構造体を有する触媒担持体において、排気ガスの浄化性能を高めるためには、排気ガスと触媒（例えば貴金属）との接触確率を高くする必要がある。この問題に対応した触媒担持体として、アルミナ等の高比表面積材料と、無機繊維とからなり、比表面積を高めたハニカム構造体が知られている（例えば、特許文献１、２）。
【特許文献１】特開２００５−２１８９３５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、触媒担持体による排気ガスの浄化性能の観点からは、ハニカム構造体の比表面積は、大きいほど好ましい。しかしながら、特許文献１、２のように、ハニカム構造体の比表面積を高めようとすると、基材を十分に焼結させることはできなくなるため、完成後の触媒担持体の強度が低下する場合が多い。触媒担持体の強度が低下すると、触媒担持体のケーシングへの装着時または実際の使用時に、外周方向（すなわちケーシング内面）側から加わる応力によって、触媒担持体が破損するおそれがある。【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、高いアイソスタティック強度を有する触媒担持体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、２つの端面および両端面をつなぐ外周部を有し、前記２つの端面間に延在するセルがセル壁によって区画されたハニカム構造体を有する触媒担持体であって、
前記ハニカム構造体の外周部には、前記ハニカム構造体の全長にわたって設置されたコート層と、補強部材とが設置されており、
前記補強部材は、２つの補強環を有し、各補強環は、前記ハニカム構造体のそれぞれの端面の外周を取り囲むように設置されていることを特徴とする触媒担持体が提供される。【０００８】
これによると、補強部材が触媒担持体の外周方向から応力が掛かった場合に、もっともひずみが大きい端面の外周に配置されるため、外周方向からに応力に対しての強度を高めることができる。【０００９】
ここで、前記ハニカム構造体は、無機粒子を含み、さらに無機繊維および／またはウィスカを含んでも良い。【００１０】
また、前記ハニカム構造体の全長に対する前記補強環の幅の割合は、５％〜２５％の範囲であっても良い。【００１１】
補強部材の割合を５〜２５％とすれば、より具体的に外周方向からの力に対しての強度を高めることができる（図６参照）。補強環の割合が５％未満の場合には上記した効果が得にくく、２５％を超える場合には強度の増加割合が鈍くなるとともにコート層への配置が難しくなるため、製造が困難になる。また、触媒担時体の低熱容量化が困難になる。【００１２】
また、前記補強環は、厚さが、０．３〜２．５ｍｍの範囲であっても良い。【００１３】
補強環の厚さを０．３〜２．５ｍｍとすれば、より具体的に外周方向からに力に対しての強度を高めることができる（図５参照）。補強環の厚さが０．３ｍｍ未満の場合には上記した効果が得にくく、２．５ｍｍを超える場合には強度の増加割合が鈍くなるとともにコート層への配置が難しくなるため、製造が困難になる。また、触媒担時体の低熱容量化が困難になる。【００１４】
また、前記補強環は、ステンレス鋼またはニッケル基合金のいずれかで構成されても良い。【００１５】
また、前記コート層の厚さと前記補強環の厚さの総和は、ハニカム構造体の長手方向に沿って、実質的に一定であっても良い。【００１６】
また、前記セル壁の厚さは、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲であっても良い。【００１７】
また、前記ハニカム構造体の比表面積は、当該触媒担持体の単位体積当たり２５０００ｍ２／L〜７００００ｍ２／Lの範囲であっても良い。【００１８】
また、前記ハニカム構造体は、複数のハニカムユニットと該ハニカムユニット同士を接合する接着層とを有しても良い。【００１９】
複数のハニカムユニットが接着剤層を介して複数個結束されてなるため、耐熱衝撃性を高くすることができる。この効果は、複数のハニカムユニットを結束することにより材料の絶対的な膨張長さを低減し、急激な温度変化等によって触媒担持体に温度分布が発生した場合にも、ハニカムユニットに発生する応力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、熱衝撃を接着剤層によって緩和することができるためであると推察される。【００２０】
また、接着剤層は、熱応力等によってハニカムユニットにクラックが生じた場合においても、クラックが触媒担持体の全体に伸展することを防ぎ、さらに、触媒担持体のフレームとしての役割をも担い、触媒担持体としての形状を保つ役割を有する。【００２１】
また、触媒担持体には、触媒として、貴金属が担持されても良い。【００２２】
また、前記補強環は、前記コート層の内側、前記コート層の内部または前記コート層の外側のいずれかに設置されても良い。【００２３】
さらに、本発明では、前述のいずれかの触媒担持体と、
前記触媒担持体に巻き回された保持シール材と、
前記保持シール材が巻き回された触媒担持体を収容するケーシングと、
を備える排気ガス処理装置が提供される。【００２４】
本願の触媒担持体は上述した効果を有しているため、触媒担持体がケーシングおよび保持シール材から応力を受けるような構成の排気ガス処理装置に適用して効果的である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、ハニカム構造体のコート層を前述のように構成したため、高いアイソスタティック強度を有する触媒担持体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の触媒担持体の一例を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１の触媒担持体を構成するハニカムユニットの一例を模式的に示した斜視図である。
【図３】図１の触媒担持体のＡ−Ａ線での断面概略図である。
【図４】本発明による別の触媒担持体を端面側から見た概略図である。
【図５】本発明によるさらに別の触媒担持体を端面側から見た概略図である。
【図６】本発明の触媒担持体が設置された排気ガス処理装置の一例を模式的に示した断面図である。
【図７】別の方法で製作されたハニカム構造体の斜視図である。
【図８】触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合が一定（＝６．７％）の場合の、補強環の厚さと、アイソスタティック強度の間の関係を示すグラフである。
【図９】補強環の厚さが一定（＝０．５ｍｍ）の場合の、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合と、アイソスタティック強度の間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
２２    セル
２３    セル壁
７０    排気ガス処理装置
７１    ケーシング
７２    保持シール材
７４    導入管
７５    排出管
１００  触媒担持体
１１０  接着層
１２０  コート層
１３０  ハニカムユニット
１４０  ハニカム構造体
２１０、２２０  補強環。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面により本発明の形態を説明する。【００２９】
図１には、本発明による触媒担持体の一例を模式的に示す。また、図２には、触媒担持体を構成するハニカム構造体の基本単位である、ハニカムユニットの一例を模式的に示す。さらに図３には、図１の触媒担持体のＡ−Ａ断面の概略図を示す。【００３０】
図１に示すように、触媒担持体１００は、２つの開口面および両開口面をつなぐ外周部を有するハニカム構造体１４０と、該ハニカム構造体１４０の外周部に設置されたコート層１２０とを有する。通常の場合、コート層１２０は、完成後の触媒担持体１００の外周形状を整えることを目的として、ハニカム構造体１４０の全長にわたって設置される。また、通常の場合、コート層１２０は、アルミナ等のセラミック材料で構成される。【００３１】
ハニカム構造体１４０は、例えば、図２に示す柱状のセラミック製ハニカムユニット１３０を、接着層１１０を介して複数個（図１の例では、縦横４列ずつ１６個）接合させた後、外周側を所定の形状（図１の例では、円柱状）に沿って切断することにより構成される。【００３２】
図２に示すように、ハニカムユニット１３０は、長手方向に延伸し、両端面で開口された複数のセル２２と、該セルを区画するセル壁２３とを有する。セル壁２３には、例えば白金等の貴金属からなる触媒が担持される。従って、触媒担持体を実際に使用した場合、ハニカムユニット１３０のいずれかのセル２２に、一方の端部から流入した排気ガスは、該セルを通過する際に、触媒と接触し、これにより、排気ガス中に含まれる有害成分（例えば、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ）が浄化される。また、浄化された排気ガスは、セル２２の他方の端部から排出される。【００３３】
ここで本発明の触媒担持体１００では、ハニカム構造体１４０の外周部に、コート層１２０に加えて、補強環２１０が設置されていることに特徴がある。例えば、図１の触媒担持体では、図３に示すように、コート層１２０内に、２つの補強環２１０が存在し、両補強環２１０は、ハニカム構造体１４０のそれぞれの端面の外周を取り囲むようにして、コート層の内部に設置されている。なお、図３には、明確化のため、ハニカム構造体１４０の内部構造（接着層１１０、セル２２、セル壁２３、触媒等）は、示されていないことに留意する必要がある。【００３４】
ハニカム構造体１４０の外周面に、このような補強環２１０を設置した場合、ハニカム構造体の比表面積を従来のような、またはそれ以上の高い値に維持させたまま、触媒担持体１００のアイソスタティック強度を向上させることが可能となる。【００３５】
ただし、触媒担持体１００において、最も損壊が生じやすい箇所、すなわち最も応力に対する歪みが大きい箇所は、両端面の外周部である場合が多いため、補強環は、図３のように、少なくともハニカム構造体１４０の両方の両端面の外周側に設置されていれば、触媒担持体のアイソスタティック強度の向上という効果を達成することができる。ハニカム構造体の全長に対する各補強環２１０の幅（ハニカム構造体の長手方向に沿った長さ）の割合は、５％〜２５％の範囲であることが好ましい。また、補強環２１０、２２０の厚さは、補強間の材質にもよるが、例えば、０．３〜２．５ｍｍの範囲であることが好ましい。【００３６】
また、図3に示す触媒担持体１００では、補強環２１０、２２０は、コート層１２０の内部に挿入された状態で設置されている。しかしながら、本発明において、コート層と補強環との位置関係は、このような構成に限られるものではない。例えば、図４に示すように、別の実施形態では、ハニカム構造体１４０の外周部上に、直接補強環２１０、２２０が設置され、その上にコート層２１０が設置されても良い。あるいは、図５に示すように、補強環２１０、２２０は、コート層１２０よりも外側であっても良い。【００３７】
補強環を構成する材料は、触媒担持体１００の実際の使用温度領域（１０００℃程度）で良好な強度を有するものであれば特に限られず、金属材料、またはコート層よりも高強度の無機材料を使用することができる。金属材料としては、ステンレス鋼およびニッケル基合金が好ましい。ステンレス鋼には、クロム系ステンレス鋼のマルテンサイト系、フェライト系ステンレス鋼、またはニッケル系ステンレス鋼のオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられ、具体的には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１０Ｓ等が挙げられる。ニッケル基合金は、ニッケル基超合金とも呼ばれ、ニッケルおよびニッケルを基にした合金を含むものとする。ニッケル基合金のニッケル以外の成分としては、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｙ２Ｏ３等が含まれている。【００３８】
本発明による触媒担持体では、ハニカム構造体の比表面積は、特に限られないが、特に、触媒担持体の単位体積当たり２５０００ｍ２／L〜７００００ｍ２／Lの範囲である場合により好適である。本発明の触媒担持体の場合は、同様の比表面積のハニカム構造体に比べて、アイソスタティック強度が高くなるからである。なお、ハニカム構造体の比表面積は、日本工業規格で定められているＪＩＳ−Ｒ−１６２６（１９９６）に準じて、直径１５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状サンプルを用いた、１点法により測定される値である。【００３９】
このような本発明による触媒担持体は、例えば、車両の排気ガス処理装置に用いることができる。【００４０】
図６には、本発明による触媒担持体１００が装着された排気ガス処理装置７０の一例を模式的に示す。【００４１】
図６に示すように、排気ガス処理装置７０は、主として触媒担持体１００、触媒担持体１００を収容する金属製ケーシング７１、および触媒担持体１００とケーシング７１との間に配設され、触媒担持体１００を適切な位置に保持する保持シール材７２で構成される。また、排気ガス処理装置７０の一方の端部（導入部）には、エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスを導入するための導入管７４が接続されており、排気ガス処理装置７０の他方の端部（排出部）には、排気ガスを排出するための排出管７５が接続されている。図において矢印は、排気ガスの流れを示している。【００４２】
エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスは、導入管７４を通って、ケーシング７１内に導入され、導入管７４と面する触媒担持体１００の一方の端面からセル２２を通り、ハニカム構造体１４０内を流通する。ハニカム構造体１４０に流入した排気ガスは、セル２２を通過する過程で、触媒との反応により、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ等の有害な成分が浄化される。その後、排気ガスは、触媒担持体１００の他方の端面を通って、排気ガス処理装置から排出され、最終的に、排出管７５を通って外部へ排出される。【００４３】
このような排気ガス処理装置７０では、触媒担持体１００は、従来と同様の高い比表面積を有するハニカム構造体で構成されているため、有効な浄化特性を示す。また、この触媒担持体１００では、少なくとも、特に応力に対する歪みが大きくなるハニカム構造体の端面側に、補強環が設置されているため、ケーシング７１または保持シール材７２側から加わる外周方向の圧縮応力に対して、良好な強度を示す。従って、本発明では、ハニカム構造体が高い比表面積を有しているにもかかわらず、使用時に破損することが回避される。【００４４】
なお、以上の記載では、図１のような、接着層１１０を介して複数のハニカムユニット１３０を接合することにより構成されるハニカム構造体（いわゆる、「接合型ハニカム構造体」）を基本構造として形成される触媒担体を例に説明した。しかしながら、本発明は、これとは別の、接着層１１０を有さず、一体成形によって製作されたハニカム構造体（いわゆる、「一体型ハニカム構造体」）を基本構造として形成される触媒担体にも適用することが可能であることは当業者には明らかであろう。【００４５】
ハニカムユニットの組成は、特に限定されるものではないが、無機粒子と、無機繊維および／またはウィスカとを含んでなることが望ましい。無機粒子によって比表面積が向上し、無機繊維および／またはウィスカによってハニカムユニットの強度が向上することとなるからである。【００４６】
上記無機粒子としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、ムライト、ゼオライト等からなる粒子が望ましい。これらの粒子は、単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。また、これらの中では、アルミナ粒子、セリア粒子が特に望ましい。【００４７】
上記無機繊維やウィスカとしては、アルミナ、シリカ、炭化珪素、シリカ−アルミナ、ガラス、チタン酸カリウムまたはホウ酸アルミニウム等からなる無機繊維やウィスカが望ましい。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機繊維および／またはウィスカのなかでは、ホウ酸アルミニウムウィスカがより望ましい。【００４８】
なお、本明細書中において、無機繊維やウィスカとは、平均アスペクト比（長さ／径）が５を超えるものをいう。また、上記無機繊維やウィスカの望ましい平均アスペクト比は、１０〜１０００である。【００４９】
上記ハニカムユニットに含まれる上記無機粒子の量について、望ましい下限は３０重量％であり、より望ましい下限は４０重量％であり、さらに望ましい下限は５０重量％である。一方、望ましい上限は９７重量％であり、より望ましい上限は９０重量％であり、さらに望ましい上限は８０重量％であり、特に望ましい上限は７５重量％である。【００５０】
無機粒子の含有量が３０重量％未満では、比表面積の向上に寄与する無機粒子の量が相対的に少なくなるため、ハニ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場合がある。一方、９７重量％を超えると強度向上に寄与する無機繊維および／またはウィスカの量が相対的に少なくなるため、ハニカム構造体の強度が低下することとなる。【００５１】
上記ハニカムユニットに含まれる上記無機繊維および／または上記ウィスカの合計量について、望ましい下限は３重量％であり、より望ましい下限は５重量％であり、さらに望ましい下限は８重量％である。一方、望ましい上限は７０重量％であり、より望ましい上限は５０重量％であり、さらに望ましい上限は４０重量％であり、特に望ましい上限は３０重量％である。【００５２】
無機繊維および／またはウィスカの含有量が３重量％未満ではハニカム構造体の強度が低下することとなり、５０重量％を超えると比表面積向上に寄与する無機粒子の量が相対的に少なくなるため、ハニ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場合がある。【００５３】
また、上記ハニカムユニットは、上記無機粒子と上記無機繊維および／またはウィスカと無機バインダとを含む混合物である原料組成物を用いて製造されていることが望ましい。このように無機バインダを含む原料組成物を用いることにより、生成形体を焼成する温度を低くしても好適な強度のハニカムユニットを得ることができるからである。【００５４】
上記無機バインダとしては、無機ゾルや粘土系バインダ等を用いることができ、上記無機ゾルの具体例としては、例えば、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス等が挙げられる。また、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、セピオライト、アタパルジャイト等の複鎖構造型粘土等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、２種以上を併用してもよい。【００５５】
これらのなかでは、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライトおよびアタパルジャイトからなる群から選択された少なくとも１種が望ましい。【００５６】
上記原料組成物中に含まれる無機バインダの量は、原料組成物に含まれる上記無機粒子と上記無機繊維および／またはウィスカと上記無機バインダとの固形分の総量に対して、固形分として、その望ましい下限は、５重量％であり、より望ましい下限は、１０重量％であり、さらに望ましい下限は１５重量％である。一方、望ましい上限は、５０重量％であり、より望ましい上限は、４０重量％であり、さらに望ましい上限は、３５重量％である。【００５７】
上記無機バインダの量が５重量％未満では、製造したハニカム構造体の強度が低くなることがあり、一方、上記無機バインダの量が５０重量％を超えると上記原料組成物の成型性が悪くなる傾向にある。【００５８】
ハニカムユニット１３０のセル壁２３の厚さは特に限定されないが、セル壁またはハニカムユニットの強度の点から望ましい下限は、０．１ｍｍであり、ガス浄化性能または特性の点から望ましい上限は、０．４ｍｍである。
（触媒担持体の製作方法）
次に、本発明の触媒担持体の製造方法を説明する。【００５９】
まず、上述した無機粒子、無機繊維および／またはウィスカならびに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バインダ、分散媒および成形助剤を成形性にあわせて適宜加えてもよい。有機バインダとしては、特に限定されるものではないが、例えば、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等から選ばれる１種以上の有機バインダが挙げられる。有機バインダの配合量は、無機粒子、無機繊維および／またはウィスカ、無機バインダの合計１００重量部に対して、１〜１０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）およびアルコール（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、脂肪酸石鹸およびポリアルコール等を挙げることができる。【００６０】
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く、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く、ニ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セルを有する形状に成形することが好ましい。【００６１】
次に、得られた成形体は、乾燥することが好ましい。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、真空乾燥機およ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℃で２時間が好ましい。更に、得られた成形体は、焼成することが好ましい。焼成条件としては、特に限定されるものではないが、６００〜１２００℃が好ましく、６００〜１０００℃がより好ましい。この理由は、焼成温度が６００℃未満では無機粒子などの焼結が進行せずハニカム構造体としての強度が低くなり、１２００℃を超えると無機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るためである。これらの工程を経て複数のセルを有するハニカムユニットを得ることができる。【００６２】
次に、ハニカムユニットの側面に、後に接着層となる接着層用ペーストを均一な厚さで塗布した後、この接着層用ペーストを介して、順次他のハニカムユニットを積層する。この工程を繰り返し、所望の寸法の（例えば、ハニカムユニットが縦横４個ずつ配列された）ハニカム構造体を製作する。【００６３】
接着層用ペーストとしては、特に限定されるものではないが、例えば、無機バインダと無機粒子を混ぜたものや、無機バインダと無機繊維を混ぜたものや、無機バインダと無機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、エチルセルロースおよ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。【００６４】
ハニカムユニットを接合させる接着層の厚さは、０．３〜２ｍｍが好ましい。接着層の厚さが０．３ｍｍ未満では十分な接合強度が得られないおそれがあるためである。また、接着層は、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、ハニカム構造体の単位体積あたりの比表面積が低下する。また、接着層の厚さが２ｍｍを超えると、圧力損失が大きくなることがある。なお、接合させるハニカムユニットの数は、ハニカム触媒として使用するハニカム構造体の大きさに合わせて適宜決めればよい。【００６５】
次にこのハニカム構造体を加熱して、接着層用ペーストを乾燥、固定化させて、接着層を形成させるとともに、ハニカムユニット同士を固着させる。【００６６】
次にダイヤモンドカッター等を用いて、ハニカム構造体を、例えば円柱状に切断加工し、円柱状のハニカム構造体を製作する。【００６７】
ハニカム構造体の形状は、円柱状に限られず、楕円柱、多角柱等であっても良い。【００６８】
なお、例えば、図７に示すように、断面が扇形の形状や断面が正方形の形状にハニカムユニット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７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良い。【００６９】
次に、このハニカム構造体２５０の外周部に、ハニカム構造体２５０の外径に比べて僅かに大きな内径を有する補強環を設置する。補強環は、例えば、ハニカム構造体の全長に対する補強環の幅が、約５％〜２５％の間の少なくとも２つの補強環を、ハニカム構造体のそれぞれの端面の外周を取り囲むように設置する。【００７０】
ハニカム構造体のセルが開口していない外周面（側面）にコート層用ペーストを塗布して乾燥し、固定化させて、コート層を形成させても良い。コート層用ペーストは、特に限定されないが、接着層用のペーストと同じものであっても異なるものであっても良い。また、コート層用ペーストは、接着層用のペーストと同じ配合比としてもよく、異なる配合比としても良い。コート層の厚みは、特に限定されるものではない。【００７１】
複数のハニカムユニットを接着層によって接合させた後（但し、コート層を設けた場合は、コート層を形成させた後）に、仮焼することが好ましい。こうすれば、接着層用のペーストおよび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℃で２時間が好ましい。【００７２】
得られたハニカム構造体の用途は特に限定されないが、例えば、車両の排気ガス処理装置として使用することが好ましい。この排気ガス処理装置は、本発明による触媒担持体と、この触媒担持体に巻き回された保持シール材と、該保持シール材が巻き回された触媒担持体を収容するケーシングと、を備えることが好ましい。【００７３】
また、得られたハニカム構造体に触媒成分を担持し、ハニカム触媒としても良い。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、酸化物などであってもよい。貴金属としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウムから選ばれる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、ナトリウムなどから選ばれる１種以上が挙げられ、アルカリ土類金属としては、例えば、バリウムなどの化合物が挙げられ、酸化物としては、ペロブスカイト（Ｌａ０．７５Ｋ０．２５ＭｎＯ３など）およびＣｅＯ２などが挙げられる。得られたハニカム触媒は、特に限定されるものではないが、例えば自動車の排ガス処理用のいわゆる三元触媒やＮＯｘ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よいし、原料の無機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良い。【００７４】
以下、実施例により本発明の効果を詳しく説明する。
【実施例１】
【００７５】
［触媒担持体の製作］
まず、γアルミナ粒子（平均粒径２μｍ）１５７５重量部、ゼオライト６７５重量部、ホウ酸アルミニウムウィスカ６８０重量部、シリカゾル（固体濃度３０重量％）２６００重量部、メチルセルロース３２０重量部、可塑剤（グリセリン）２２５重量部および潤滑剤（ユニルーブ）２９０重量部を混合・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、ハニカムユニットの成形体を得た。【００７６】
次に、マイクロ波乾燥機および熱風乾燥機を用いてこの成形体を十分乾燥させ、４００℃で２時間保持して脱脂した。その後、８００℃で２時間保持して焼成を行い、セル断面形状が略正方形で、セル密度が９３個／ｃｍ2（６００ｃｐｓｉ）、セル壁の厚さが０．２ｍｍで、四角柱状（３７ｍｍ×３７ｍｍ×１５０ｍｍ）のハニカムユニットを得た。【００７７】
次に、γアルミナ粒子（平均粒径２μｍ）２９重量％、シリカ−アルミナ繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１００μｍ）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％および水２５重量％を混合して、接着層用ペーストを調製した。この接着層用ペーストをハニカムユニットの側面に塗布し、ハニカムユニット同士を接合させ、縦横にハニカムユニットが４列ずつ接合されたハニカム構造体を作製した。接着層用ペーストは、完成後の接着層の厚さが約１ｍｍとなるように、ハニカムユニットに均一に塗布した。【００７８】
次に、ダイヤモンドカッターを用いて、このハニカム構造体を円柱形状（直径１４１．３ｍｍ）に切断した。【００７９】
次に、ハニカム構造体の外周部に補強環を設置した。補強環には、厚さが約０．２ｍｍで、全長（幅）が約１０ｍｍの２つの補強環（ＳＵＳ３０４製）を使用し、これらの補強環がハニカム構造体の両端面の外周部に配設されるようにして設置した。なお、補強環は、その厚さの中心部分が、ハニカム構造体の中心に対して７１．３ｍｍの位置にくるようにして設置した。【００８０】
次に、コート層を形成するため、この状態で、上述の接着層用ペーストをハニカム構造体の切断面（外周部）に塗布した。コート層用ペーストは、補強環と完成後のコート層の厚さの和が、ハニカム構造体の全長方向で、ほぼ均一な厚さとなるように設置した。次に、これを１２０℃で乾燥後、７００℃で２時間保持し、接着層およびコート層の脱脂を行った。コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。【００８１】
このような工程により、実施例１に係る触媒担持体を得た（直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍ）。なお、ハニカム構造体の比表面積は、４００００ｍ２／Lであった。
【実施例２】
【００８２】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例２では、厚さが約０．３ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例３】
【００８３】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例３では、厚さが約０．５ｍｍで、幅が５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例４】
【００８４】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例４では、厚さが約０．５ｍｍで、幅が７．５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例５】
【００８５】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例５では、厚さが約０．５ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例６】
【００８６】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例６では、厚さが約０．５ｍｍで、幅が１５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例７】
【００８７】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例７では、厚さが約０．５ｍｍで、幅が３０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例８】
【００８８】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例８では、厚さが約０．５ｍｍで、幅が３５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例９】
【００８９】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例９では、厚さが約１．０ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例１０】
【００９０】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１０では、厚さが約１．５ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例１１】
【００９１】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１１では、厚さが約２．０ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例１２】
【００９２】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１２では、厚さが約２．５ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例１３】
【００９３】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１３では、セル断面形状が略正方形で、セル密度が９３個／ｃｍ2（６００ｃｐｓｉ）、セル壁の厚さが０．２ｍｍの、四角柱状（３７ｍｍ×３７ｍｍ×７５ｍｍ）のハニカムユニットを使用した。また、補強環には、厚さが約０．５ｍｍで、幅が３ｍｍのものを２つ使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。得られたハニカム構造体の直径は、１４５ｍｍであり、全長は、７５ｍｍであった。
【実施例１４】
【００９４】
実施例１３の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１４では、厚さが約０．５ｍｍで、幅が４ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１３の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【実施例１５】
【００９５】
実施例１３の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１５では、厚さが約０．５ｍｍで、幅が１５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１３の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【比較例１】
【００９６】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担体を製作した。ただし、この比較例１では、補強環は使用していない。コート層の厚さは、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、約２．５ｍｍであった。
【００９７】
表１には、実施例１乃至１５および比較例１に係る触媒担持体の全長、補強環の厚さ、幅、および触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合をまとめて示した。
【００９８】
【表１】
2008126305.tif 000003
［アイソスタティック強度測定］
前述のように製作した実施例１〜１５および比較例１に係る触媒担持体を用いて、アイソスタティック強度を測定した。ここで、アイソスタティック強度とは、触媒担持体に等方的な静水圧荷重を負荷した際に破壊が生じるときの圧縮破壊荷重であり、社団法人自動車技術協会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５−８７に規定されている。
【００９９】
アイソスタティック強度は、以下のように測定した。触媒担持体の両方の開口面に、金属板（アルミニウム板：厚さ１５ｍｍ）を設置する。次に、この触媒担持体と金属板を、ウレタンゴムシート（厚さ２ｍｍ）に包み、密閉する。次に、この密閉体を水が入った容器中に完全に浸漬させる。この状態で、水圧を上昇させて行き、触媒担持体に破壊が生じる水圧を測定する。
【０１００】
各触媒担持体において得られたアイソスタティック強度の結果を、まとめて表１に示す。また、図８には、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合が一定（＝６．７％）の場合の、補強環の厚さと、アイソスタティック強度の間の関係を示す。さらに図９には、補強環の厚さが一定（＝０．５ｍｍ）の場合の、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合と、アイソスタティック強度の間の関係を示す。
【０１０１】
表１から、補強環を有する実施例１乃至１５に係る触媒担持体では、補強環を有さない比較例1に係る触媒担持体に比べて、アイソスタティック強度が向上していることがわかる。また、図８から、補強環の厚さが厚くなる程、アイソスタティック強度が増加することがわかる。特に、補強環の厚さが０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲では、極めて良好なアイソスタティック強度が得られている。一方、図９から、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合が大きくなる程、アイソスタティック強度が増加することがわかる。特に、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合が５％〜２３％の範囲では、極めて良好なアイソスタティック強度が得られている。
【０１０２】
このように、本実施形態では、高い比表面積および高強度の両特性を有する触媒担持体を得ることができる。
【図１】
2008126305.tif 000004
【図２】
2008126305.tif 000005
【図３】
2008126305.tif 000006
【図４】
2008126305.tif 000007
【図５】
2008126305.tif 000008
【図６】
2008126305.tif 000009
【図７】
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【図８】
2008126305.tif 000011
【図９】
2008126305.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月9日(2007.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】触媒担持体および排気ガス処理装置
【技術分野】
本発明は、触媒担持体および触媒担持体を備える排気ガス処理装置に関する。
【背景技術】
従来より、車両または建設機械等の内燃機関用の各種排気ガス処理装置が提案され、実用化されている。一般的な排気ガス処理装置は、エンジンの排ガスマニホールドに連結された排気管の途上に、例えば金属等で構成されたケーシングを設け、その中にハニカム構造体を配置した構造となっている。このハニカム構造体は、排気ガス中の有害ガス成分等を触媒反応によって浄化する触媒担持体を構成する。
この触媒担持体は、例えば、低熱膨張性のコージェライト質ハニカム構造体のセル壁に、γ−アルミナ等の触媒担持層および白金等の触媒を担持して製造される。このセル壁に設置された触媒により、排気ガスに含まれるＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ等の有害ガスが浄化される。
このようなハニカム構造体を有する触媒担持体において、排気ガスの浄化性能を高めるためには、排気ガスと触媒（例えば貴金属）との接触確率を高くする必要がある。この問題に対応した触媒担持体として、アルミナ等の高比表面積材料と、無機繊維とからなり、比表面積を高めたハニカム構造体が知られている（例えば、特許文献１、２）。
【特許文献１】  特開２００５−２１８９３５号公報
【特許文献２】  特開２００５−３４９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、触媒担持体による排気ガスの浄化性能の観点からは、ハニカム構造体の比表面積は、大きいほど好ましい。しかしながら、特許文献１、２のように、ハニカム構造体の比表面積を高めようとすると、基材を十分に焼結させることはできなくなるため、完成後の触媒担持体の強度が低下する場合が多い。触媒担持体の強度が低下すると、触媒担持体のケーシングへの装着時または実際の使用時に、外周方向（すなわちケーシング内面）側から加わる応力によって、触媒担持体が破損するおそれがある。
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、高いアイソスタティック強度を有する触媒担持体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
本発明では、２つの端面および両端面をつなぐ外周部を有し、前記２つの端面間に延在するセルがセル壁によって区画されたハニカム構造体を有する触媒担持体であって、
前記ハニカム構造体の外周部には、前記ハニカム構造体の全長にわたって設置されたコート層と、補強部材とが設置されており、
前記補強部材は、２つの補強環を有し、各補強環は、前記ハニカム構造体のそれぞれの端面の外周を取り囲むように設置されていることを特徴とする触媒担持体が提供される。
これによると、補強部材が触媒担持体の外周方向から応力が掛かった場合に、もっともひずみが大きい端面の外周に配置されるため、外周方向からに応力に対しての強度を高めることができる。
ここで、前記ハニカム構造体は、無機粒子を含み、さらに無機繊維および／またはウィスカを含んでも良い。
また、前記ハニカム構造体の全長に対する前記補強環の幅の割合は、５％〜２５％の範囲であっても良い。
補強部材の割合を５〜２５％とすれば、より具体的に外周方向からの力に対しての強度を高めることができる（図６参照）。補強環の割合が５％未満の場合には上記した効果が得にくく、２５％を超える場合には強度の増加割合が鈍くなるとともにコート層への配置が難しくなるため、製造が困難になる。また、触媒担時体の低熱容量化が困難になる。
また、前記補強環は、厚さが、０．３〜２．５ｍｍの範囲であっても良い。
補強環の厚さを０．３〜２．５ｍｍとすれば、より具体的に外周方向からに力に対しての強度を高めることができる（図５参照）。補強環の厚さが０．３ｍｍ未満の場合には上記した効果が得にくく、２．５ｍｍを超える場合には強度の増加割合が鈍くなるとともにコート層への配置が難しくなるため、製造が困難になる。また、触媒担時体の低熱容量化が困難になる。
また、前記補強環は、ステンレス鋼またはニッケル基合金のいずれかで構成されても良い。
また、前記コート層の厚さと前記補強環の厚さの総和は、ハニカム構造体の長手方向に沿って、実質的に一定であっても良い。
また、前記セル壁の厚さは、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲であっても良い。
また、前記ハニカム構造体の比表面積は、当該触媒担持体の単位体積当たり２５０００ｍ２／L〜７００００ｍ２／Lの範囲であっても良い。
また、前記ハニカム構造体は、複数のハニカムユニットと該ハニカムユニット同士を接合する接着層とを有しても良い。
複数のハニカムユニットが接着剤層を介して複数個結束されてなるため、耐熱衝撃性を高くすることができる。この効果は、複数のハニカムユニットを結束することにより材料の絶対的な膨張長さを低減し、急激な温度変化等によって触媒担持体に温度分布が発生した場合にも、ハニカムユニットに発生する応力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、熱衝撃を接着剤層によって緩和することができるためであると推察される。
また、接着剤層は、熱応力等によってハニカムユニットにクラックが生じた場合においても、クラックが触媒担持体の全体に伸展することを防ぎ、さらに、触媒担持体のフレームとしての役割をも担い、触媒担持体としての形状を保つ役割を有する。
また、触媒担持体には、触媒として、貴金属が担持されても良い。
また、前記補強環は、前記コート層の内側、前記コート層の内部または前記コート層の外側のいずれかに設置されても良い。
さらに、本発明では、前述のいずれかの触媒担持体と、
前記触媒担持体に巻き回された保持シール材と、
前記保持シール材が巻き回された触媒担持体を収容するケーシングと、
を備える排気ガス処理装置が提供される。
本願の触媒担持体は上述した効果を有しているため、触媒担持体がケーシングおよび保持シール材から応力を受けるような構成の排気ガス処理装置に適用して効果的である。
【発明の効果】
本発明では、ハニカム構造体のコート層を前述のように構成したため、高いアイソスタティック強度を有する触媒担持体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、図面により本発明の形態を説明する。
図１には、本発明による触媒担持体の一例を模式的に示す。また、図２には、触媒担持体を構成するハニカム構造体の基本単位である、ハニカムユニットの一例を模式的に示す。さらに図３には、図１の触媒担持体のＡ−Ａ断面の概略図を示す。
図１に示すように、触媒担持体１００は、２つの開口面および両開口面をつなぐ外周部を有するハニカム構造体１４０と、該ハニカム構造体１４０の外周部に設置されたコート層１２０とを有する。通常の場合、コート層１２０は、完成後の触媒担持体１００の外周形状を整えることを目的として、ハニカム構造体１４０の全長にわたって設置される。また、通常の場合、コート層１２０は、アルミナ等のセラミック材料で構成される。
ハニカム構造体１４０は、例えば、図２に示す柱状のセラミック製ハニカムユニット１３０を、接着層１１０を介して複数個（図１の例では、縦横４列ずつ１６個）接合させた後、外周側を所定の形状（図１の例では、円柱状）に沿って切断することにより構成される。
図２に示すように、ハニカムユニット１３０は、長手方向に延伸し、両端面で開口された複数のセル２２と、該セルを区画するセル壁２３とを有する。セル壁２３には、例えば白金等の貴金属からなる触媒が担持される。従って、触媒担持体を実際に使用した場合、ハニカムユニット１３０のいずれかのセル２２に、一方の端部から流入した排気ガスは、該セルを通過する際に、触媒と接触し、これにより、排気ガス中に含まれる有害成分（例えば、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ）が浄化される。また、浄化された排気ガスは、セル２２の他方の端部から排出される。
ここで本発明の触媒担持体１００では、ハニカム構造体１４０の外周部に、コート層１２０に加えて、補強環２１０が設置されていることに特徴がある。例えば、図１の触媒担持体では、図３に示すように、コート層１２０内に、２つの補強環２１０が存在し、両補強環２１０は、ハニカム構造体１４０のそれぞれの端面の外周を取り囲むようにして、コート層の内部に設置されている。なお、図３には、明確化のため、ハニカム構造体１４０の内部構造（接着層１１０、セル２２、セル壁２３、触媒等）は、示されていないことに留意する必要がある。
ハニカム構造体１４０の外周面に、このような補強環２１０を設置した場合、ハニカム構造体の比表面積を従来のような、またはそれ以上の高い値に維持させたまま、触媒担持体１００のアイソスタティック強度を向上させることが可能となる。
ただし、触媒担持体１００において、最も損壊が生じやすい箇所、すなわち最も応力に対する歪みが大きい箇所は、両端面の外周部である場合が多いため、補強環は、図３のように、少なくともハニカム構造体１４０の両方の両端面の外周側に設置されていれば、触媒担持体のアイソスタティック強度の向上という効果を達成することができる。ハニカム構造体の全長に対する各補強環２１０の幅（ハニカム構造体の長手方向に沿った長さ）の割合は、５％〜２５％の範囲であることが好ましい。また、補強環２１０の厚さは、補強間の材質にもよるが、例えば、０．３〜２．５ｍｍの範囲であることが好ましい。
また、図３に示す触媒担持体１００では、補強環２１０は、コート層１２０の内部に挿入された状態で設置されている。しかしながら、本発明において、コート層と補強環との位置関係は、このような構成に限られるものではない。例えば、図４に示すように、別の実施形態では、ハニカム構造体の外周部上に、直接補強環２１０が設置され、その上にコート層１２０が設置されても良い。あるいは、図５に示すように、補強環２１０は、コート層１２０よりも外側であっても良い。
補強環を構成する材料は、触媒担持体１００の実際の使用温度領域（１０００℃程度）で良好な強度を有するものであれば特に限られず、金属材料、またはコート層よりも高強度の無機材料を使用することができる。金属材料としては、ステンレス鋼およびニッケル基合金が好ましい。ステンレス鋼には、クロム系ステンレス鋼のマルテンサイト系、フェライト系ステンレス鋼、またはニッケル系ステンレス鋼のオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられ、具体的には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１０Ｓ等が挙げられる。ニッケル基合金は、ニッケル基超合金とも呼ばれ、ニッケルおよびニッケルを基にした合金を含むものとする。ニッケル基合金のニッケル以外の成分としては、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｙ２Ｏ３等が含まれている。
本発明による触媒担持体では、ハニカム構造体の比表面積は、特に限られないが、特に、触媒担持体の単位体積当たり２５０００ｍ２／L〜７００００ｍ２／Lの範囲である場合により好適である。本発明の触媒担持体の場合は、同様の比表面積のハニカム構造体に比べて、アイソスタティック強度が高くなるからである。なお、ハニカム構造体の比表面積は、日本工業規格で定められているＪＩＳ−Ｒ−１６２６（１９９６）に準じて、直径１５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状サンプルを用いた、１点法により測定される値である。
このような本発明による触媒担持体は、例えば、車両の排気ガス処理装置に用いることができる。
図６には、本発明による触媒担持体１００が装着された排気ガス処理装置７０の一例を模式的に示す。
図６に示すように、排気ガス処理装置７０は、主として触媒担持体１００、触媒担持体１００を収容する金属製ケーシング７１、および触媒担持体１００とケーシング７１との間に配設され、触媒担持体１００を適切な位置に保持する保持シール材７２で構成される。また、排気ガス処理装置７０の一方の端部（導入部）には、エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスを導入するための導入管７４が接続されており、排気ガス処理装置７０の他方の端部（排出部）には、排気ガスを排出するための排出管７５が接続されている。図において矢印は、排気ガスの流れを示している。
エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスは、導入管７４を通って、ケーシング７１内に導入され、導入管７４と面する触媒担持体１００の一方の端面からセル２２を通り、ハニカム構造体１４０内を流通する。ハニカム構造体１４０に流入した排気ガスは、セル２２を通過する過程で、触媒との反応により、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ等の有害な成分が浄化される。その後、排気ガスは、触媒担持体１００の他方の端面を通って、排気ガス処理装置から排出され、最終的に、排出管７５を通って外部へ排出される。
このような排気ガス処理装置７０では、触媒担持体１００は、従来と同様の高い比表面積を有するハニカム構造体で構成されているため、有効な浄化特性を示す。また、この触媒担持体１００では、少なくとも、特に応力に対する歪みが大きくなるハニカム構造体の端面側に、補強環が設置されているため、ケーシング７１または保持シール材７２側から加わる外周方向の圧縮応力に対して、良好な強度を示す。従って、本発明では、ハニカム構造体が高い比表面積を有しているにもかかわらず、使用時に破損することが回避される。
なお、以上の記載では、図１のような、接着層１１０を介して複数のハニカムユニット１３０を接合することにより構成されるハニカム構造体（いわゆる、「接合型ハニカム構造体」）を基本構造として形成される触媒担体を例に説明した。しかしながら、本発明は、これとは別の、接着層１１０を有さず、一体成形によって製作されたハニカム構造体（いわゆる、「一体型ハニカム構造体」）を基本構造として形成される触媒担体にも適用することが可能であることは当業者には明らかであろう。
ハニカムユニットの組成は、特に限定されるものではないが、無機粒子と、無機繊維および／またはウィスカとを含んでなることが望ましい。無機粒子によって比表面積が向上し、無機繊維および／またはウィスカによってハニカムユニットの強度が向上することとなるからである。
上記無機粒子としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、ムライト、ゼオライト等からなる粒子が望ましい。これらの粒子は、単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。また、これらの中では、アルミナ粒子、セリア粒子が特に望ましい。
上記無機繊維やウィスカとしては、アルミナ、シリカ、炭化珪素、シリカ−アルミナ、ガラス、チタン酸カリウムまたはホウ酸アルミニウム等からなる無機繊維やウィスカが望ましい。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機繊維および／またはウィスカのなかでは、ホウ酸アルミニウムウィスカがより望ましい。
なお、本明細書中において、無機繊維やウィスカとは、平均アスペクト比（長さ／径）が５を超えるものをいう。また、上記無機繊維やウィスカの望ましい平均アスペクト比は、１０〜１０００である。
上記ハニカムユニットに含まれる上記無機粒子の量について、望ましい下限は３０重量％であり、より望ましい下限は４０重量％であり、さらに望ましい下限は５０重量％である。一方、望ましい上限は９７重量％であり、より望ましい上限は９０重量％であり、さらに望ましい上限は８０重量％であり、特に望ましい上限は７５重量％である。
無機粒子の含有量が３０重量％未満では、比表面積の向上に寄与する無機粒子の量が相対的に少なくなるため、ハニ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場合がある。一方、９７重量％を超えると強度向上に寄与する無機繊維および／またはウィスカの量が相対的に少なくなるため、ハニカム構造体の強度が低下することとなる。
上記ハニカムユニットに含まれる上記無機繊維および／または上記ウィスカの合計量について、望ましい下限は３重量％であり、より望ましい下限は５重量％であり、さらに望ましい下限は８重量％である。一方、望ましい上限は７０重量％であり、より望ましい上限は５０重量％であり、さらに望ましい上限は４０重量％であり、特に望ましい上限は３０重量％である。
無機繊維および／またはウィスカの含有量が３重量％未満ではハニカム構造体の強度が低下することとなり、５０重量％を超えると比表面積向上に寄与する無機粒子の量が相対的に少なくなるため、ハニ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場合がある。
また、上記ハニカムユニットは、上記無機粒子と上記無機繊維および／またはウィスカと無機バインダとを含む混合物である原料組成物を用いて製造されていることが望ましい。このように無機バインダを含む原料組成物を用いることにより、生成形体を焼成する温度を低くしても好適な強度のハニカムユニットを得ることができるからである。
上記無機バインダとしては、無機ゾルや粘土系バインダ等を用いることができ、上記無機ゾルの具体例としては、例えば、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス等が挙げられる。また、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、セピオライト、アタパルジャイト等の複鎖構造型粘土等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、２種以上を併用してもよい。
これらのなかでは、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライトおよびアタパルジャイトからなる群から選択された少なくとも１種が望ましい。
上記原料組成物中に含まれる無機バインダの量は、原料組成物に含まれる上記無機粒子と上記無機繊維および／またはウィスカと上記無機バインダとの固形分の総量に対して、固形分として、その望ましい下限は、５重量％であり、より望ましい下限は、１０重量％であり、さらに望ましい下限は１５重量％である。一方、望ましい上限は、５０重量％であり、より望ましい上限は、４０重量％であり、さらに望ましい上限は、３５重量％である。
上記無機バインダの量が５重量％未満では、製造したハニカム構造体の強度が低くなることがあり、一方、上記無機バインダの量が５０重量％を超えると上記原料組成物の成型性が悪くなる傾向にある。
ハニカムユニット１３０のセル壁２３の厚さは特に限定されないが、セル壁またはハニカムユニットの強度の点から望ましい下限は、０．１ｍｍであり、ガス浄化性能または特性の点から望ましい上限は、０．４ｍｍである。
（触媒担持体の製作方法）
次に、本発明の触媒担持体の製造方法を説明する。
まず、上述した無機粒子、無機繊維および／またはウィスカならびに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バインダ、分散媒および成形助剤を成形性にあわせて適宜加えてもよい。有機バインダとしては、特に限定されるものではないが、例えば、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等から選ばれる１種以上の有機バインダが挙げられる。有機バインダの配合量は、無機粒子、無機繊維および／またはウィスカ、無機バインダの合計１００重量部に対して、１〜１０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）およびアルコール（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、脂肪酸石鹸およびポリアルコール等を挙げることができる。
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く、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く、ニ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セルを有する形状に成形することが好ましい。
次に、得られた成形体は、乾燥することが好ましい。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、真空乾燥機およ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℃で２時間が好ましい。更に、得られた成形体は、焼成することが好ましい。焼成条件としては、特に限定されるものではないが、６００〜１２００℃が好ましく、６００〜１０００℃がより好ましい。この理由は、焼成温度が６００℃未満では無機粒子などの焼結が進行せずハニカム構造体としての強度が低くなり、１２００℃を超えると無機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るためである。これらの工程を経て複数のセルを有するハニカムユニットを得ることができる。
次に、ハニカムユニットの側面に、後に接着層となる接着層用ペーストを均一な厚さで塗布した後、この接着層用ペーストを介して、順次他のハニカムユニットを積層する。この工程を繰り返し、所望の寸法の（例えば、ハニカムユニットが縦横４個ずつ配列された）ハニカム構造体を製作する。
接着層用ペーストとしては、特に限定されるものではないが、例えば、無機バインダと無機粒子を混ぜたものや、無機バインダと無機繊維を混ぜたものや、無機バインダと無機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、これらの接着層用ペースト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、エチルセルロースおよ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。
ハニカムユニットを接合させる接着層の厚さは、０．３〜２ｍｍが好ましい。接着層の厚さが０．３ｍｍ未満では十分な接合強度が得られないおそれがあるためである。また、接着層は、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、ハニカム構造体の単位体積あたりの比表面積が低下する。また、接着層の厚さが２ｍｍを超えると、圧力損失が大きくなることがある。なお、接合させるハニカムユニットの数は、ハニカム触媒として使用するハニカム構造体の大きさに合わせて適宜決めればよい。
次にこのハニカム構造体を加熱して、接着層用ペーストを乾燥、固定化させて、接着層を形成させるとともに、ハニカムユニット同士を固着させる。
次にダイヤモンドカッター等を用いて、ハニカム構造体を、例えば、図７に示すように、円柱状に切断加工し、円柱状のハニカム構造体を製作する。
ハニカム構造体の形状は、円柱状に限られず、楕円柱、多角柱等であっても良い。
なお、断面が扇形の形状や断面が正方形の形状にハニカムユニット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７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良い。
次に、このハニカム構造体の外周部に、ハニカム構造体の外径に比べて僅かに大きな内径を有する補強環を設置する。補強環は、例えば、ハニカム構造体の全長に対する補強環の幅が、５％〜２５％の間の少なくとも２つの補強環を、ハニカム構造体のそれぞれの端面の外周を取り囲むように設置する。
ハニカム構造体のセルが開口していない外周面（側面）にコート層用ペーストを塗布して乾燥し、固定化させて、コート層を形成させても良い。コート層用ペーストは、特に限定されないが、接着層用のペーストと同じものであっても異なるものであっても良い。また、コート層用ペーストは、接着層用のペーストと同じ配合比としてもよく、異なる配合比としても良い。コート層の厚みは、特に限定されるものではない。
複数のハニカムユニットを接着層によって接合させた後（但し、コート層を設けた場合は、コート層を形成させた後）に、仮焼することが好ましい。こうすれば、接着層用のペーストおよび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℃で２時間が好ましい。
得られたハニカム構造体の用途は特に限定されないが、例えば、車両の排気ガス処理装置として使用することが好ましい。この排気ガス処理装置は、本発明による触媒担持体と、この触媒担持体に巻き回された保持シール材と、該保持シール材が巻き回された触媒担持体を収容するケーシングと、を備えることが好ましい。
また、得られたハニカム構造体に触媒成分を担持し、ハニカム触媒としても良い。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、酸化物などであってもよい。貴金属としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウムから選ばれる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、ナトリウムなどから選ばれる１種以上が挙げられ、アルカリ土類金属としては、例えば、バリウムなどの化合物が挙げられ、酸化物としては、ペロブスカイト（Ｌａ０．７５Ｋ０．２５ＭｎＯ３など）およびＣｅＯ２などが挙げられる。得られたハニカム触媒は、特に限定されるものではないが、例えば自動車の排ガス処理用のいわゆる三元触媒やＮＯｘ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よいし、原料の無機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良い。
以下、実施例により本発明の効果を詳しく説明する。
【実施例１】
［触媒担持体の製作］
まず、γアルミナ粒子（平均粒径２μｍ）１５７５重量部、ゼオライト６７５重量部、ホウ酸アルミニウムウィスカ６８０重量部、シリカゾル（固体濃度３０重量％）２６００重量部、メチルセルロース３２０重量部、可塑剤（グリセリン）２２５重量部および潤滑剤（ユニルーブ）２９０重量部を混合・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、ハニカムユニットの成形体を得た。
次に、マイクロ波乾燥機および熱風乾燥機を用いてこの成形体を十分乾燥させ、４００℃で２時間保持して脱脂した。その後、８００℃で２時間保持して焼成を行い、セル断面形状が略正方形で、セル密度が９３個／ｃｍ2（６００ｃｐｓｉ）、セル壁の厚さが０．２ｍｍで、四角柱状（３７ｍｍ×３７ｍｍ×１５０ｍｍ）のハニカムユニットを得た。
次に、γアルミナ粒子（平均粒径２μｍ）２９重量％、シリカ−アルミナ繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１００μｍ）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％および水２５重量％を混合して、接着層用ペーストを調製した。この接着層用ペーストをハニカムユニットの側面に塗布し、ハニカムユニット同士を接合させ、縦横にハニカムユニットが４列ずつ接合されたハニカム構造体を作製した。接着層用ペーストは、完成後の接着層の厚さが１ｍｍとなるように、ハニカムユニットに均一に塗布した。
次に、ダイヤモンドカッターを用いて、このハニカム構造体を円柱形状（直径１４１．３ｍｍ）に切断した。
次に、ハニカム構造体の外周部に補強環を設置した。補強環には、厚さが０．２ｍｍで、全長（幅）が１０ｍｍの２つの補強環（ＳＵＳ３０４製）を使用し、これらの補強環がハニカム構造体の両端面の外周部に配設されるようにして設置した。なお、補強環は、その厚さの中心部分が、ハニカム構造体の中心に対して７１．３ｍｍの位置にくるようにして設置した。
次に、コート層を形成するため、この状態で、上述の接着層用ペーストをハニカム構造体の切断面（外周部）に塗布した。コート層用ペーストは、補強環と完成後のコート層の厚さの和が、ハニカム構造体の全長方向で、ほぼ均一な厚さとなるように設置した。次に、これを１２０℃で乾燥後、７００℃で２時間保持し、接着層およびコート層の脱脂を行った。コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
このような工程により、実施例１に係る触媒担持体を得た（直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍ）。なお、ハニカム構造体の比表面積は、４００００ｍ２／Lであった。
【実施例２】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例２では、厚さが０．３ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例３】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例３では、厚さが０．５ｍｍで、幅が５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例４】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例４では、厚さが０．５ｍｍで、幅が７．５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例５】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例５では、厚さが０．５ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例６】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例６では、厚さが０．５ｍｍで、幅が１５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例７】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例７では、厚さが０．５ｍｍで、幅が３０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例８】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例８では、厚さが０．５ｍｍで、幅が３５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例９】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例９では、厚さが１．０ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例１０】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１０では、厚さが１．５ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例１１】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１１では、厚さが２．０ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例１２】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１２では、厚さが２．５ｍｍで、幅が１０ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例１３】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１３では、セル断面形状が略正方形で、セル密度が９３個／ｃｍ2（６００ｃｐｓｉ）、セル壁の厚さが０．２ｍｍの、四角柱状（３７ｍｍ×３７ｍｍ×７５ｍｍ）のハニカムユニットを使用した。また、補強環には、厚さが０．５ｍｍで、幅が３ｍｍのものを２つ使用した。実施例１の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。得られたハニカム構造体の直径は、１４５ｍｍであり、全長は、７５ｍｍであった。
【実施例１４】
実施例１３の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１４では、厚さが０．５ｍｍで、幅が４ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１３の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【実施例１５】
実施例１３の場合と同様の方法により、触媒担持体を製作した。ただし、この実施例１５では、厚さが０．５ｍｍで、幅が１５ｍｍの２つの補強環を使用した。実施例１３の場合と同様、コート層の厚さ（補強環のあるところでは、補強環を含むコート層の厚さ）は、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
【比較例１】
実施例１の場合と同様の方法により、触媒担体を製作した。ただし、この比較例１では、補強環は使用していない。コート層の厚さは、ハニカム構造体の全長方向にわたりほぼ均一であり、２．５ｍｍであった。
表１には、実施例１乃至１５および比較例１に係る触媒担持体の全長、補強環の厚さ、幅、および触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合をまとめて示した。
【表１】
［アイソスタティック強度測定］
前述のように製作した実施例１〜１５および比較例１に係る触媒担持体を用いて、アイソスタティック強度を測定した。ここで、アイソスタティック強度とは、触媒担持体に等方的な静水圧荷重を負荷した際に破壊が生じるときの圧縮破壊荷重であり、社団法人自動車技術協会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５−８７に規定されている。
アイソスタティック強度は、以下のように測定した。触媒担持体の両方の開口面に、金属板（アルミニウム板：厚さ１５ｍｍ）を設置する。次に、この触媒担持体と金属板を、ウレタンゴムシート（厚さ２ｍｍ）に包み、密閉する。次に、この密閉体を水が入った容器中に完全に浸漬させる。この状態で、水圧を上昇させて行き、触媒担持体に破壊が生じる水圧を測定する。
各触媒担持体において得られたアイソスタティック強度の結果を、まとめて表１に示す。また、図８には、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合が一定（＝６．７％）の場合の、補強環の厚さと、アイソスタティック強度の間の関係を示す。さらに図９には、補強環の厚さが一定（＝０．５ｍｍ）の場合の、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合と、アイソスタティック強度の間の関係を示す。
表１から、補強環を有する実施例１乃至１５に係る触媒担持体では、補強環を有さない比較例1に係る触媒担持体に比べて、アイソスタティック強度が向上していることがわかる。また、図８から、補強環の厚さが厚くなる程、アイソスタティック強度が増加することがわかる。特に、補強環の厚さが０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲では、極めて良好なアイソスタティック強度が得られている。一方、図９から、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合が大きくなる程、アイソスタティック強度が増加することがわかる。特に、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合が５％〜２３％の範囲では、極めて良好なアイソスタティック強度が得られている。
このように、本実施形態では、高い比表面積および高強度の両特性を有する触媒担持体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の触媒担持体の一例を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１の触媒担持体を構成するハニカムユニットの一例を模式的に示した斜視図である。
【図３】図１の触媒担持体のＡ−Ａ線での断面概略図である。
【図４】本発明による別の触媒担持体を端面側から見た概略図である。
【図５】本発明によるさらに別の触媒担持体を端面側から見た概略図である。
【図６】本発明の触媒担持体が設置された排気ガス処理装置の一例を模式的に示した断面図である。
【図７】別の方法で製作されたハニカム構造体の斜視図である。
【図８】触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合が一定（＝６．７％）の場合の、補強環の厚さと、アイソスタティック強度の間の関係を示すグラフである。
【図９】補強環の厚さが一定（＝０．５ｍｍ）の場合の、触媒担持体の全長に対する補強環の幅の割合と、アイソスタティック強度の間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２２    セル
２３    セル壁
７０    排気ガス処理装置
７１    ケーシング
７２    保持シール材
７４    導入管
７５    排出管
１００  触媒担持体
１１０  接着層
１２０  コート層
１３０  ハニカムユニット
１４０  ハニカム構造体
２１０  補強環
【国際調査報告】
2008126305.tif 000013
2008126305.tif 000014
2008126305.tif 000015
2008126305.tif 000016