(57)【要約】【課題】多量のプリコート層を形成することなく、メタル箔と触媒成分層形成スラリーとのコート性（密着性）を向上させ、均一な触媒成分層を形成し得るメタル担体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】複数のセルを備え、該セルの内壁に凹部を有するメタル担体。  メタル担体の製造方法である。メタル担体を製造するに当たり、グラインダーを用いた精密切削加工により、メタル箔に凹部を形成する。メタル担体を製造するに当たり、レーザー加工により、メタル箔に凹部を形成する。メタル担体を製造するに当たり、ブラスト加工により、メタル箔に凹部を形成する。メタル担体を製造するに当たり、酸を用いたエッチング加工により、メタル箔に凹部を形成する。メタル担体を製造するに当たり、ローラを用いた加工により、メタル箔に凹部を形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを備え、該セルの内壁に凹部を有することを特徴とするメタル担体。
【請求項２】
上記凹部の全部又は一部が複数の溝から成り、該溝が交差していることを特徴とする請求項１に記載のメタル担体。
【請求項３】
上記凹部の全部又は一部が複数の折曲溝から成り、該折曲溝における谷部の陥没方向がガス流れ方向とほぼ平行をなすことを特徴とする請求項１に記載のメタル担体。
【請求項４】
上記凹部の全部又は一部が、メタル箔の厚みに対して２〜１０％深さの溝であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のメタル担体。
【請求項５】
上記凹部の全部又は一部が、ガス流れ方向に対してほぼ垂直な内面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のメタル担体。
【請求項６】
上記セル内壁の厚みが、２０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載のメタル担体。
【請求項７】
上記凹部の深さが０．５〜５μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載のメタル担体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のメタル担体の製造方法であって、
グラインダーを用いた精密切削加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とするメタル担体の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のメタル担体の製造方法であって、
レーザー加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とするメタル担体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のメタル担体の製造方法であって、
ブラスト加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とするメタル担体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のメタル担体の製造方法であって、
酸を用いたエッチング加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とするメタル担体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のメタル担体の製造方法であって、
ローラを用いた加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とするメタル担体の製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタル担体及びその製造方法に係り、更に詳細には、メタル箔における触媒成分層形成スラリーのコート性（密着性）を向上させ、均一な触媒成分層を形成し得るメタル担体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より用いられているメタル担体は、そのメタル箔が触媒成分層形成スラリーとのコート性（密着性）がセラミックス担体より悪く、備えるセルの断面形状が三角形状であるため、そのコーナー部位に触媒成分層の偏りが生じ易く、セルのフラット部位の触媒成分層が薄くなることが知られている。
そのため、触媒成分層が有効に機能せずに触媒の浄化性能の向上が十分に図れなかった。
【０００３】
そこで、現在においては、メタル箔とのコート性（密着性）を維持するために、メタル箔と触媒成分層との間にプリコート層を設けるプリコート処理を施している。
【０００４】
具体的には、プリコート層を形成する際に、その材料として、アルミナと、ベーマイトアルミナを主成分とするアルミナ（バインダ）と、を含むものを用いている。
そして、かかる材料は、触媒成分層を形成するスラリーと殆んど変らないため、コート性の維持効果は極めて少なく、フラット部位に触媒成分層を均一に形成できるようにするには、多量のプリコート形成材料を用いて、コーナー部位において角埋めを行っている。
また、その際のコート量は触媒担体体積１Ｌ当たり１００〜２００ｇである（特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、表面加工方法として、凹部形成用ローラを用いた方法が提案されている（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平７−２５６１１６号公報
【特許文献２】特開２００４−２２３５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の触媒においては、多量のプリコート層を設けているために、低温時の触媒性能については十分なものではなかった。また、高コストであるという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多量のプリコート層を形成することなく、メタル箔と触媒成分層形成スラリーとのコート性（密着性）を向上させ、均一な触媒成分層を形成し得るメタル担体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、メタル箔に凹部を形成することなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明のメタル担体は、複数のセルを備え、該セルの内壁に凹部を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のメタル担体の第１の製造方法は、上記本発明のメタル担体を製造するに当たり、グラインダーを用いた精密切削加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明のメタル担体の第２の製造方法は、上記本発明のメタル担体を製造するに当たり、レーザー加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のメタル担体の第３製造方法は、上記本発明のメタル担体を製造するに当たり、ブラスト加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明のメタル担体の第４の製造方法は、上記本発明のメタル担体を製造するに当たり、酸を用いたエッチング加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とする。
【００１４】
更にまた、本発明のメタル担体の第５の製造方法は、上記本発明のメタル担体を製造するに当たり、ローラを用いた加工により、メタル箔に凹部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、メタル箔に凹部を形成することなどとしたため、多量のプリコート層を形成することなく、メタル箔における触媒成分層形成スラリーのコート性（密着性）を向上させ、均一な触媒成分層を形成し得るメタル担体及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のメタル担体について詳細に説明する。
上述の如く、本発明のメタル担体は、複数のセルを備え、該セルの内壁に凹部を有するものである。
このような構成とすることにより、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層と、メタル担体のセル内壁を形成するメタル箔とのコート性（密着性）を向上させることができるため、多量のプリコート層を形成することなく、均一な触媒成分層を形成することができる。
【００１７】
ここで、「凹部」とは、代表的には溝であるが、連続的なものでも不連続なものであってもよく、その幅や深さについてもメタル担体の強度を維持しつつ、均一な触媒成分層を形成することができれば特に限定されるものではなく、全体的にほぼ同一の幅や深さを有する溝であっても、部分的に異なる幅や深さを有する溝であってもよい。
また、溝の他にも、いわゆる窪みを形成してもよい。
なお、本発明のメタル担体の外形は、特に限定されるものではなく、従来公知の形状をなすハニカム担体に適用することができる。
【００１８】
また、本発明においては、セル内壁の凹部の全部又は一部が複数の溝から成り、該溝が交差していることが望ましい。
特に、セル内壁の全面にわたって溝が交差していることが望ましい。
【００１９】
一方、本発明においては、セル内壁の凹部の全部又は一部が複数の折曲溝であり、該折曲溝における谷部の陥没方向がガス流れ方向とほぼ平行をなすことが望ましい。
特に、セル内壁の全面にわたって折曲溝における谷部の陥没方向がガス流れ方向とほぼ平行をなしていることが望ましい。
【００２０】
ここで、上述した溝の形成パターンについて図面を用いてより詳細に説明する。
図１は、メタル担体のセル内壁における溝形成パターンを示す平面図である。同図（ａ）は溝を交差させて形成したものの一例であり、同図（ｂ）は折曲溝を形成したものの一例である。
【００２１】
同図（ａ）において、矢印はガス流れ方向を示す。セル内壁を形成するメタル箔１０の表面に凹部２０の一種である溝２２を交差させて形成することにより、メタル箔１０の表面に均一に触媒成分層形成スラリーをコートすることができ、均一な触媒成分層を形成することができる。
また、全面にわたって均一な触媒成分層を形成することができるため、触媒としての耐久性が向上するという効果も得られる。
同図（ａ）中の部分拡大図に示したように、クロス状に交差させて形成した溝２２と排気ガス流れ方向とのなす角θは、特に限定されるものではないが、触媒スラリーの均一分散の観点から、θ＝３０〜６０°とすることが好ましく、θ＝４５°とすることが特に望ましい。
なお、溝２２をガス流れ方向に対して斜めに形成したものを図示したが、溝をガス流れ方向に対して直交及び平行に、いわゆる碁盤目状に形成したものも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【００２２】
同図（ｂ）において、矢印はガス流れ方向を示す。セル内壁を形成するメタル箔１０の表面に折曲溝２４を形成することにより、メタル箔１０の表面に均一に触媒成分層形成スラリーをコートすることができ、均一な触媒成分層を形成することができる。
同図（ｂ）中の部分拡大図に示したように、折曲溝２４における谷部の陥没方向がガス流れ方向とほぼ平行をなすようにすることにより、特にセルにおけるフラット部位の中心に位置するように形成すること、具体的には、同図（ｂ）中の部分拡大図の矢印の位置に折曲溝２４における谷部を配置することにより、触媒性能が最も効率良く発揮され易いフラット部位に、効果的に触媒成分層形成スラリーをコートすることができる。
なお、上述した溝２２を交差させて形成する場合にも、セルにおけるフラット部位の中心に溝２２の交差部位が位置するように形成することによって、同様の効果を得ることができる。
【００２３】
また、本発明においては、セル内壁の凹部の全部又は一部が、ガス流れ方向に対してほぼ垂直な内面を有することが望ましい。
ここで、かかる凹部の形状について図面を用いて詳細に説明する。
図２は、メタル担体をガス流れ方向と平行な面で切断した際のセル内壁に形成された凹部の断面形状の一例を示した拡大説明図である。
同図において、矢印はガス流れ方向を示す。凹部２０の一種である溝２２が、ガス流れ方向に対して垂直な内面２２ａを有することにより、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層とメタル箔とのコート性（密着性）を向上させることができる。
一方、ガス流れに対してより広いガス接触面を設けることができ、例えば転化率などの触媒性能を更に向上させることができるという利点もある。
なお、上述した性能を向上させることができれば、凹部の一部のみがガス流れ方向に対してほぼ垂直な内面を有していてもよく、凹部の全部がガス流れ方向に対して完全に垂直な内面を有している必要もない。
【００２４】
また、本発明においては、セル内壁の凹部の全部又は一部が、メタル箔の厚みに対して２〜１０％深さの溝であることが望ましい。
このような溝を設けることにより、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層とメタル箔とのコート性（密着性）をより向上させることができ、均一な触媒成分層をより形成し易くなる。
【００２５】
更に、本発明においては、セル内壁の厚み換言すれば用いるメタル箔の厚みについては、特に限定されるものではないが、２０〜５０μｍのものを用いることが望ましい。
このような厚み範囲では、上述の如き凹部を形成し易く、また、形成した場合にもメタル担体としての強度を維持し得るからである。
なお、メタル箔の厚みは、薄ければ薄いほど、メタル担体を成形した際のガス接触面を多くできるため望ましい一方で、メタル箔の厚みが薄いとメタル担体の強度低下が起こり得る。
【００２６】
更にまた、本発明においては、メタル箔に形成する凹部の深さが０．５〜５μｍであることが望ましい。
このような深さの凹部（例えば溝。）は、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層とメタル箔とのコート性（密着性）を向上させるのに十分であり、上記厚み範囲のメタル箔を用いた際にもメタル担体として十分な強度を維持することができるからである。
【００２７】
次に、本発明のメタル担体の製造方法について詳細に説明する。
上述の如く、本発明のメタル担体の第１の製造方法は、上記本発明のメタル担体を作製するに当たり、グラインダーを用いた精密切削加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法である。
かかる方法によって、上述の如き凹部を有し、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層とメタル箔とのコート性（密着性）を向上させ、多量のプリコート層を形成することなく、均一な触媒成分層を形成することが可能なメタル担体を得ることができる。
なお、グラインダーを用いるため、メタル箔を巻き取りメタル担体を成形する前の段階でメタル箔に凹部を形成しておくことが必要である。
【００２８】
また、本発明のメタル担体の第２の製造方法は、上記本発明のメタル担体を作製するに当たり、レーザー加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法である。
かかる方法によって、上述の如き凹部を有し、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層とメタル箔とのコート性（密着性）を向上させ、多量のプリコート層を形成することなく、均一な触媒成分層を形成することが可能なメタル担体を得ることができる。
なお、レーザーを用いるため、メタル箔を巻き取りメタル担体を成形する前の段階でメタル箔に凹部を形成しておくことが必要である。
また、用いるレーザーとしては、例えばＹＡＧやＣＯ２などの低出力の汎用レーザーを挙げることができ、いわゆる金属マーキングなどを行なうことによって、上述の如き凹部を生産性良く形成することができる。
【００２９】
更に、本発明のメタル担体の第３の製造方法は、上記本発明のメタル担体を作製するに当たり、ブラスト加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法である。
かかる方法によって、上述の如き凹部を有し、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層とメタル箔とのコート性（密着性）を向上させ、多量のプリコート層を形成することなく、均一な触媒成分層を形成することが可能なメタル担体を得ることができる。
なお、ブラスト加工によって精密な凹部形成を行なうためには、メタル箔を巻き取りメタル担体を成形する前の段階でメタル箔に凹部を形成しておくことが望ましい。
【００３０】
また、本発明のメタル担体の第４の製造方法は、上記本発明のメタル担体を作製するに当たり、酸を用いたエッチング加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法である。
かかる方法によって、上述の如き凹部を有し、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層とメタル箔とのコート性（密着性）を向上させ、多量のプリコート層を形成することなく、均一な触媒成分層を形成することが可能なメタル担体を得ることができる。
なお、酸を用いたエッチング加工によって精密な凹部形成を行なうためには、メタル箔を巻き取りメタル担体を成形する前の段階でメタル箔に凹部を形成しておくことが望ましい。
特に、フォトエッチング加工を行なう場合には、メタル箔を巻き取りメタル担体を成形する前の段階でメタル箔に凹部を形成しておくことが望ましく、フォトエッチング加工は、溝の形成パターンを複雑なものとする場合に特に有効な方法である。
【００３１】
更に、本発明のメタル担体の第５の製造方法は、上記本発明のメタル担体を作製するに当たり、ローラを用いた加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法である。
かかる凹部形成用ローラを用いた加工方法によって、上述の如き凹部を有し、触媒成分層形成スラリー、更には触媒成分層とメタル箔とのコート性（密着性）を向上させ、多量のプリコート層を形成することなく、均一な触媒成分層を形成することが可能なメタル担体を得ることができる。
なお、凹部形成用ローラを用いるため、メタル箔を巻き取りメタル担体を成形する前の段階でメタル箔に凹部を形成しておくことが必要である。
【００３２】
ここで、本発明のメタル担体は、上述した第１〜５の製造方法によって、メタル箔に凹部を形成したものに限定されるものではなく、例えばメタル担体の仕様に合わせて第１〜５の製造方法を適宜組合わせて凹部を形成してもよい。
また、他の製造方法としては、例えばメタル担体をアニール処理してウィスカーを形成し、部分的に凸部を形成することによって、結果として凹部を形成する方法を挙げることもできる。
しかしながら、ウィスカーを形成する場合には、凹部を所望する溝の形成パターンとすることが困難である一方で、上述の如き、本発明の第１〜５の製造方法、特に第２、第３及び第５の製造方法によってメタル担体を製造した場合に、上述の如き厚みのメタル箔に上述の如き深さの溝を生産性良く形成することができるという利点がある。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明する。
【００３４】
（実施例１）
グラインダーを用いた精密切削加工によって、図１（ａ）に示すようにメタル箔（厚み：３０μｍ）の表面に凹部（溝）を（深さ：１．５μｍ、幅：１μｍ、溝ピッチ：１ｍｍ）形成した。
次いで、得られたメタル箔を巻き取りメタル担体を成形し、本例のメタル担体を得た。
【００３５】
（実施例２）
メタル担体を酸化加熱処理して、メタル箔の表面にウィスカーを形成し、凹凸部（深さ：０．５〜１．０μｍ）を形成し、本例のメタル担体を得た。
図３は、得られたメタル箔の表面の様子を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【００３６】
（比較例１）
比較として、メタル箔の表面に凹部を形成せずに、メタル箔を巻き取りメタル担体を成形し、本例のメタル担体を得た。
図４は、得られたメタル箔の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【００３７】
［性能評価］
上記各例のメタル担体に、触媒成分層形成スラリー（組成：Ｐｔ１．４ｇ／Ｌ＋バインダー５ｇ／Ｌ）を用いて、担体に塗布し、乾燥・焼成処理を行い、触媒成分層を形成した。その後、各例の触媒コート量を測定した。得られた結果を図５に示す。図５は、各例のメタル担体の触媒コート量を示すグラフである。
【００３８】
図５から、本発明の範囲に属する実施例１及び２は、本発明外の比較例１と比較して触媒コート量が多いことが分かり、この結果から、本発明のメタル担体においては、触媒成分層形成スラリーとメタル箔とのコート性（密着性）が向上していることが分かる。
【００３９】
図６及び７は、それぞれ実施例２及び比較例１のメタル担体に触媒成分層を形成した触媒のＳＥＭ写真である。
【００４０】
（実施例３）
グラインダーを用いた精密切削加工によって、図１（ｂ）に示すようにメタル箔（厚み：３０μｍ）の表面に凹部（溝）を（深さ：１．５μｍ、幅：１μｍ、溝ピッチ：１ｍｍ）形成した。
次いで、得られたメタル箔を巻き取りメタル担体を成形し、本例のメタル担体を得た。
【００４１】
（実施例４）
グラインダーを用いた精密切削加工によって、図１（ｂ）に示すようにメタル箔（厚み：３０μｍ）の表面に凹部（溝）を（深さ：１．５μｍ、幅：１μｍ、溝ピッチ：１ｍｍ）形成した。なお、溝形状を図２に示すようなものとした。
次いで、得られたメタル箔を巻き取りメタル担体を成形し、本例のメタル担体を得た。
【００４２】
［性能評価］
上記各例のメタル担体に、触媒成分層形成スラリー（組成：Ｐｔ１．４ｇ／Ｌ＋バインダー５ｇ／Ｌ）を用いて、担体に塗布し、乾燥・焼成処理を行い、触媒成分層を形成した。なお、触媒成分層を形成する前に、プリコート層形成スラリー（組成：アルミナ１６０ｇ／Ｌ＋バインダー４０ｇ／Ｌ）を用いて、プリコート層を形成したものを比較例２とした。
その後、各例の触媒の北米ＬＡ４−ＣＨ評価モード中におけるＢｂａｇのＮＯｘ転化率を下記条件下測定した。
【００４３】
（評価条件）
・耐久条件
エンジン排気量    ：３０００ｃｃ
燃料              ：ガソリン（日石ダッシュ）
触媒入口ガス温度  ：７００℃
耐久時間          ：３００時間
・車両性能試験
エンジン排気量    ：日産自動車株式会社製  直列４気筒  １．８Ｌエンジン
評価方法          ：北米排ガス試験法のＬＡ４−ＣＨ
【００４４】
得られた結果を図８に示す。図８は各例のメタル担体における触媒成分層厚みと北米ＬＡ４−ＣＨ評価モード中におけるＢｂａｇのＮＯｘ転化率の関係を示すグラフである。
図８より、メタル箔表面に表面加工を施し、メタル箔と触媒スラリーの密着性を向上させる事により、触媒コート層厚を厚くすることが可能となる。その結果、触媒層を有効活用することができ、性能向上効果が得られていることが分かる。
なお、「触媒成分層厚み」は、フラット部位の平均値である。
【００４５】
以上のように、本発明を若干の実施例により説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、上述したように他のレーザー加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法やブラスト加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法、酸を用いたエッチング加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法、ローラを用いた加工によって、メタル箔に凹部を形成し、所望のメタル担体を得る方法などの方法によっても同様のメタル担体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】セル内壁における溝形成パターンを示す平面図である。
【図２】セル内壁に形成された凹部の断面形状の一例を示した拡大説明図である。
【図３】実施例２のメタル箔の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【図４】比較例１のメタル箔の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【図５】各例のメタル担体の触媒コート量を示すグラフである。
【図６】実施例２のメタル担体に触媒成分層を形成した触媒のＳＥＭ写真である。
【図７】比較例１のメタル担体に触媒成分層を形成した触媒のＳＥＭ写真である。
【図８】各例のメタル担体における触媒成分層厚みと北米ＬＡ４−ＣＨ評価モード中におけるＢｂａｇのＮＯｘ転化率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１０    メタル箔
２０    凹部
２２    溝
２２ａ  内面
２４    折曲溝  
【図１】
2007044583.tif 000002
【図２】
2007044583.tif 000003
【図３】
2007044583.tif 000004
【図４】
2007044583.tif 000005
【図５】
2007044583.tif 000006
【図６】
2007044583.tif 000007
【図７】
2007044583.tif 000008
【図８】
2007044583.tif 000009