(57)【要約】【課題】触媒が活性になるまでの時間が短く、浄化効率が向上された触媒体の触媒担体であるハニカム構造体を提供する。【解決手段】流入端面１１から流出端面１２まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１及び最外周に位置する外周壁５を有するハニカム構造部４を備え、隔壁１の気孔率が３５〜６０％であり、隔壁１の平均細孔径が１〜５μｍであり、セル２のうち、隔壁１と外周壁５とにより区画形成されたセル２である不完全セル２１が、流入端面１１から流出端面１２まで目封止されているハニカム構造体１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に位置する外周壁を有するハニカム構造部を備え、
前記隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、前記隔壁の平均細孔径が１〜５μｍであり、
前記隔壁は、前記外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である外周隔壁と、前記外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有しており、前記中央隔壁の厚さが、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、前記外周隔壁が、前記中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものであるハニカム構造体。
【請求項２】
一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に位置する外周壁を有するハニカム構造部を備え、
前記隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、前記隔壁の平均細孔径が１〜５μｍであり、
前記セルのうち、前記隔壁と前記外周壁とにより区画形成されたセルである不完全セルが、前記流入端面から前記流出端面まで目封止されているハニカム構造体。
【請求項３】
前記不完全セル、及び３辺以上の辺が前記不完全セルに接するセルが、前記ハニカム構造部の前記流入端面から前記流出端面まで目封止されている請求項２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記不完全セル、及び前記不完全セルに隣接するセルが、前記ハニカム構造部の前記流入端面から前記流出端面まで目封止されている請求項３に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に位置する外周壁を有するハニカム構造部を備え、
前記隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、前記隔壁の平均細孔径が１〜５μｍであり、
前記セルのうち、前記ハニカム構造部の外周面と前記外周面からの距離が前記ハニカム構造部の直径の２％の長さに相当する位置との間に形成されたセルが、目封止されているハニカム構造体。
【請求項６】
前記隔壁が、前記外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である外周隔壁と、前記外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有しており、前記中央隔壁の厚さが、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、前記外周隔壁が、前記中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものである請求項２〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、触媒が活性になるまでの時間が短く、浄化効率が向上された触媒体の触媒担体であるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用、建設機械用、及び産業用定置エンジン、並びに燃焼機器等から排出される排ガスに含まれる被浄化成分を浄化するために、触媒担体上に浄化用の触媒を担持した排ガス浄化装置が提案されている。被浄化成分としては、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）等が挙げられる。このような排ガス浄化装置用の触媒担体としては、例えば、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備えたハニカム構造体（ハニカム触媒担体）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。浄化用の触媒は、ハニカム触媒担体の隔壁の表面や、多孔質の細孔（以下、「気孔」ともいう）の内部に担持されている。
【０００３】
排ガスに含まれるＨＣ、ＣＯ、及びＮＯＸの浄化には、三元触媒による浄化が有効であり、このような三元触媒が排ガスの浄化に広く用いられている。三元触媒等が有効に作用するためには、ある程度の高温度が必要である。このため、ハニカム触媒担体に担持した触媒の温度を如何にして早く昇温させるかが、排ガスの浄化において重要とされている。例えば、エンジンの始動時等の運転初期時において、ハニカム触媒担体に担持された三元触媒が、当該三元触媒が有効に作用する温度まで暖められる前においては、排ガス中のＨＣやＣＯが十分に浄化されずに外部に排出されてしまうことがある。
【０００４】
このようなことから、従来、ハニカム触媒担体の隔壁の厚さを薄くしたり、ハニカム触媒担体の気孔率を高めたりすることにより、ハニカム触媒担体の熱容量を低減する対策が採られている。これにより、車両のエンジンから排出される排ガス（換言すれば、燃焼ガス）によって、ハニカム触媒担体が早期に暖められ、ハニカム触媒担体に担持された触媒の温度をより早く上昇させることができる。従って、エンジンの運転初期においても、高い浄化作用を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４２１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のハニカム構造体は、触媒が活性になるまでの時間（ライトオフ時間）を短くすることについて更に改良の余地があった。ライトオフ時間が短いことを「ライトオフ性が良好である」という。更に、ライトオフ時間を短くするためにハニカム触媒担体の熱容量を低減すると、ハニカム触媒担体の保温性が低下する。即ち、浄化効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。その課題とするところは、触媒が活性になるまでの時間が短く、浄化効率が向上された触媒体の触媒担体であるハニカム構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。
【０００９】
［１］  一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に位置する外周壁を有するハニカム構造部を備え、前記隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、前記隔壁の平均細孔径が１〜５μｍであり、前記隔壁は、前記外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である外周隔壁と、前記外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有しており、前記中央隔壁の厚さが、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、前記外周隔壁が、前記中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものであるハニカム構造体。
【００１０】
［２］  一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に位置する外周壁を有するハニカム構造部を備え、前記隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、前記隔壁の平均細孔径が１〜５μｍであり、前記セルのうち、前記隔壁と前記外周壁とにより区画形成されたセルである不完全セルが、前記流入端面から前記流出端面まで目封止されているハニカム構造体。
【００１１】
［３］  前記不完全セル、及び３辺以上の辺が前記不完全セルに接するセルが、前記ハニカム構造部の前記流入端面から前記流出端面まで目封止されている前記［２］に記載のハニカム構造体。
【００１２】
［４］  前記不完全セル、及び前記不完全セルに隣接するセルが、前記ハニカム構造部の前記流入端面から前記流出端面まで目封止されている前記［３］に記載のハニカム構造体。
【００１３】
［５］  一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に位置する外周壁を有するハニカム構造部を備え、前記隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、前記隔壁の平均細孔径が１〜５μｍであり、前記セルのうち、前記ハニカム構造部の外周面と前記外周面からの距離が前記ハニカム構造部の直径の２％の長さに相当する位置との間に形成されたセルが、目封止されているハニカム構造体。
【００１４】
［６］  前記隔壁が、前記外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である外周隔壁と、前記外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有しており、前記中央隔壁の厚さが、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、前記外周隔壁が、前記中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものである前記［２］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のハニカム構造体（第一のハニカム構造体）は、隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、隔壁の平均細孔径が１〜５μｍである。即ち、本発明のハニカム構造体の隔壁の熱容量は従来のハニカム構造体の熱容量に比べて低いものである。そのため、本発明のハニカム構造体は、排ガスにより早期に暖められる。その結果、本発明のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒が活性になるまでの時間が短くなる。また、本発明のハニカム構造体は、外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である外周隔壁と、この外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有している。そして、中央隔壁の厚さは、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、外周隔壁は、中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものである。そのため、外周隔壁が形成された領域は、中央隔壁が形成された領域よりも熱容量が大きくなる。その結果、一度所定の温度まで加熱されると、その温度が保持される。即ち、本発明のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒の活性温度が維持される。そのため、上記ハニカム触媒体は、浄化効率が向上されているものである。更に、本発明のハニカム構造体は、強度が向上される。
【００１６】
本発明のハニカム構造体（第二のハニカム構造体）は、隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、隔壁の平均細孔径が１〜５μｍである。即ち、本発明のハニカム構造体の隔壁の熱容量は従来のハニカム構造体の熱容量に比べて低いものである。そのため、本発明のハニカム構造体は、排ガスにより早期に暖められる。その結果、本発明のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒が活性になるまでの時間が短くなる。また、本発明のハニカム構造体は、セルのうち、隔壁と外周壁とにより区画形成されたセルである不完全セルが、流入端面から流出端面まで目封止されているものである。そのため、目封止されたセルが配設された外周部分が、その他の部分である中央部分よりも熱容量が大きくなる。その結果、一度所定の温度まで加熱されると、その温度が保持される。即ち、本発明のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒の活性温度が維持される。そのため、上記ハニカム触媒体は、浄化効率が向上されているものである。更に、本発明のハニカム構造体は、強度が向上される。
【００１７】
本発明のハニカム構造体（第三のハニカム構造体）は、隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、隔壁の平均細孔径が１〜５μｍである。即ち、本発明のハニカム構造体の隔壁の熱容量は従来のハニカム構造体の熱容量に比べて低いものである。そのため、本発明のハニカム構造体は、排ガスにより早期に暖められる。その結果、本発明のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒が活性になるまでの時間が短くなる。また、本発明のハニカム構造体は、「セルのうち、ハニカム構造部の外周面と外周面からの距離がハニカム構造部の直径の２％の長さに相当する位置との間に形成されたセル」が目封止されているものである。そのため、目封止されたセルが配設された外周部分が、その他の部分である中央部分よりも熱容量が大きくなる。その結果、一度所定の温度まで加熱されると、その温度が保持される。即ち、本発明のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒の活性温度が維持される。そのため、上記ハニカム触媒体は、浄化効率が向上されているものである。更に、本発明のハニカム構造体は、強度が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の他の実施形態の流入端面を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の流入端面の一部を拡大して模式的に示す拡大図である。
【図４】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の流入端面の一部を拡大して模式的に示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２０】
［１］ハニカム構造体（第一のハニカム構造体）：
本発明のハニカム構造体の一の実施形態としては、以下のようなハニカム構造体を挙げることができる。即ち、本実施形態のハニカム構造体は、多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁を有するハニカム構造部を備えている。隔壁は、一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成するものである。隔壁の気孔率は３５〜６０％である。隔壁の平均細孔径は１〜５μｍである。本実施形態のハニカム構造体の隔壁は、外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である外周隔壁と、この外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有している。そして、中央隔壁の厚さは、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、外周隔壁は、中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものである。
【００２１】
このようなハニカム構造体は、隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、隔壁の平均細孔径が１〜５μｍである。即ち、本実施形態のハニカム構造体の隔壁の熱容量は低いものである。そのため、本実施形態のハニカム構造体は、排ガスにより早期に暖められる。その結果、本実施形態のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒が活性になるまでの時間が短くなる。また、本実施形態のハニカム構造体は、外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である外周隔壁と、この外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有している。そして、中央隔壁の厚さは、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、外周隔壁は、中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものである。そのため、外周隔壁が形成された領域は、中央隔壁が形成された領域よりも熱容量が大きくなる。その結果、一度所定の温度まで加熱されると、その温度が保持される。即ち、本実施形態のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒の活性温度が維持される。そのため、上記ハニカム触媒体は、浄化効率が向上されているものである。更に、本実施形態のハニカム構造体は、強度が向上される。
【００２２】
隔壁の気孔率は、上述したように、３５〜６０％であり、４０〜５５％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率を上記範囲とすることにより、ハニカム構造体の昇温性が向上する。そのため、本実施形態のハニカム構造体を用いたハニカム触媒体は浄化性能が向上する。隔壁の気孔率が下限値未満であると、ハニカム構造体の質量が増加するため、ライトオフ性が十分に得られず、浄化性能が低下するおそれがある。一方、上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。本明細書において「気孔率」は水銀ポロシメーターにより測定した値である。
【００２３】
隔壁の平均細孔径は、上述したように、１〜５μｍであり、１〜３μｍであることが更に好ましい。隔壁が上記気孔率を満たす場合に隔壁の平均細孔径を上記範囲とすることにより、ハニカム構造体の強度が向上する。また、隔壁のヤング率に対する隔壁の強度の比の値が大きくなるため、ハニカム構造体の耐熱衝撃性が向上する。隔壁の平均細孔径が下限値未満であると、触媒が担持され難くなるため、使用時に触媒が剥離するおそれがある。一方、上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。本明細書において「平均細孔径」は水銀ポロシメーターにより測定した値である。
【００２４】
本実施形態のハニカム構造体の隔壁は、上述したように、外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である外周隔壁と、この外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有している。「外周壁から中央部に向かって１０セル分のセル」とは、「隔壁と外周壁とにより区画形成されたセルである不完全セル」から数えて１０番目までのセルのことである。そして、上記「不完全セル」から数えて１０番目までのセルは、隣り合うセルが隔壁を挟んで一列に配列されるものとする。「中央部」とは、ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する断面における中央部分のことである。
【００２５】
中央隔壁の厚さは、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、０．０７６〜０．１０２ｍｍであることが更に好ましい。中央隔壁の厚さを上記範囲とすると、ハニカム構造体の強度が向上するため、耐熱衝撃性が向上する。中央隔壁の厚さが下限値未満であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。一方、上限値超であると、圧力損失が上昇するため、自動車等に搭載したときに自動車等の燃費が悪化するおそれがある。なお、中央隔壁の厚さ及び外周隔壁の厚さは、中心軸に平行な断面を顕微鏡で観察して測定した値である。
【００２６】
外周隔壁は、中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものであり、０．０４〜０．０７ｍｍ厚いものであることが更に好ましい。外周隔壁の厚さが上記範囲を満たすことにより、ハニカム構造体の強度が向上する。更に、外周隔壁は、中央隔壁よりも熱容量が大きいため、一度所定の温度まで加熱されると、その温度が保持される。即ち、本実施形態のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒の活性温度が維持される。そのため、上記ハニカム触媒体の浄化効率を向上させることができる。
【００２７】
外周隔壁の厚さは、具体的には、０．０８４〜０．１８４ｍｍであることが好ましく、０．１１６〜０．１７２ｍｍであることが更に好ましい。
【００２８】
なお、外周隔壁は、ハニカム構造部の中央部から外周壁に向かって次第に厚くなるものであることが好ましい。このように、外周隔壁がハニカム構造部の中央部から外周壁に向かって次第に厚くなる場合、「外周隔壁の厚さ」は、外周壁から数えて１０セル目までのセルの平均の厚さのことである。
【００２９】
ハニカム構造部に形成されたセルは、六角形の横断面形状を有している。別言すれば、ハニカム構造部のセルの形状は、セルの延びる方向に直交する断面において六角形である。
【００３０】
ハニカム構造部のセル密度は、６２〜１４０個／ｃｍ２であることが好ましく、９３〜１１６個／ｃｍ２であることが更に好ましい。ハニカム構造部のセル密度が上記範囲を満たすことにより、浄化性能と圧力損失のバランスが良い。即ち、良好な浄化性能を有するとともに圧力損失が小さい。ハニカム構造部のセル密度が下限値未満であると、触媒を担持し得る面積が小さくなるため、浄化性能が低下するおそれがある。一方、上限値超であると、開口寸法が小さくなるため、圧力損失が上昇するおそれがある。
【００３１】
ハニカム構造部の外周壁の厚さは、０．３〜１．３ｍｍであることが好ましく、０．８〜１．３ｍｍであることが更に好ましい。外周壁の厚さが上記範囲であることにより、ハニカム構造体の強度が向上する。また、ハニカム構造体の外周部分の熱容量が増加する。そのため、保温性が増すので浄化性能が向上する。外周壁の厚さが下限値未満であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時にハニカム構造体が破損するおそれがある。一方、上限値超であると、セルの延びる方向に直交する断面において相対的に外周壁の面積割合が大きくなる（即ち、隔壁が占める部分の面積の割合が減少する）ため、圧力損失が上昇するおそれがある。
【００３２】
外周壁の気孔率は、３５〜６０％であることが好ましく、４０〜５５％であることが更に好ましい。外周壁の気孔率を上記範囲とすることにより、外周壁の昇温性が向上するため、ハニカム構造体の浄化性能が向上する。外周壁の気孔率が下限値未満であると、外周壁の熱容量が増加するため、昇温性が低下するので浄化性能が低下するおそれがある。一方、上限値超であると、外周壁の強度が低下するため、キャニング時にハニカム構造体が破損するおそれがある。
【００３３】
外周壁の平均細孔径は、１〜５μｍであることが好ましく、１〜３μｍであることが更に好ましい。外周壁が上記気孔率を満たす場合に外周壁の平均細孔径を上記範囲とすることにより、ハニカム構造体の強度が向上する。また、外周壁のヤング率に対する外周壁の強度の比の値が大きくなるため、ハニカム構造体の耐熱衝撃性が向上する。外周壁の平均細孔径が下限値未満であると、触媒が担持され難くなるため、使用時に触媒が剥離するおそれがある。一方、上限値超であると、外周壁の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。
【００３４】
ハニカム構造部（即ち、ハニカム構造体）の外形は、例えば、円柱形状、楕円柱形状、四角柱形状、五角柱形状、六角柱形状などが好ましく、円柱形状であることが特に好ましい。また、ハニカム構造部の大きさは、例えばセルの延びる方向における長さが５０〜２００ｍｍであることが好ましい。また、ハニカム構造部の外形が円柱形状の場合、直径は５０〜２００ｍｍとすることができる。
【００３５】
ハニカム構造部の隔壁及び外周壁は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁及び外周壁の材質としては、例えば、以下の群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。即ち、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、コージェライトが好ましい。コージェライトであると、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体を得ることができるためである。隔壁と外周壁の材質は、同じであることが好ましい。なお、隔壁と外周壁の材質は異なっていてもよい。「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の９０質量％以上含有することをいう。
【００３６】
なお、本発明のハニカム構造体は、後述するハニカム構造体（例えば、ハニカム構造体１００）と同様に所定のセルを目封止したものであってもよい。
【００３７】
［２］ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の他の実施形態であるハニカム構造体を製造する方法を示す。
【００３８】
まず、セラミック原料を含有する成形原料を混練して坏土を得る。成形原料は、セラミック原料に分散媒及び添加剤を加えたものであることが好ましい。添加剤としては、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を挙げることができる。分散媒としては、水等を挙げることができる。
【００３９】
セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライト化原料が好ましい。
【００４０】
有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。有機バインダの含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．２〜２質量部であることが好ましい。
【００４１】
造孔材は、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではない。造孔材としては、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、５〜１５質量部であることが好ましい。
【００４２】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよい。また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２質量部であることが好ましい。
【００４３】
分散媒の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、１０〜３０質量部であることが好ましい。
【００４４】
使用するセラミック原料（骨材粒子）の粒子径及び配合量、並びに添加する造孔材の粒子径及び配合量を調整することにより、所望の気孔率、平均細孔径の多孔質基材を得ることができる。
【００４５】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はない。例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【００４６】
次に、坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を作製する。押出成形は、六角形の横断面形状を有するセル、及び所定の厚さを満たす隔壁が得られるような口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。ハニカム成形体は、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成する隔壁と最外周に位置する外周壁とを有する構造である。
【００４７】
次に、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得る。焼成温度は、ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、１３８０〜１４５０℃が好ましく、１４００〜１４４０℃が更に好ましい。また、焼成時間は、３〜１０時間程度とすることが好ましい。
【００４８】
ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではない。例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度３０〜１５０℃、乾燥時間１分〜２時間とすることが好ましい。
【００４９】
［３］ハニカム構造体（第二のハニカム構造体）：
本発明のハニカム構造体の他の実施形態としては、図１、図２に示すハニカム構造体１００を挙げることができる。ハニカム構造体１００は、図１、図２に示すように、多孔質の隔壁１と最外周に位置する外周壁５を有するハニカム構造部４を備えている。隔壁１は、一方の端面である流入端面１１から他方の端面である流出端面１２まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセル２を区画形成するものである。隔壁１の気孔率は３５〜６０％である。隔壁１の平均細孔径は１〜５μｍである。ハニカム構造体１００は、セル２のうち、隔壁１と外周壁５とにより区画形成されたセル２である不完全セル２１が、流入端面１１から流出端面１２まで目封止されているものである。図１は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の流入端面を模式的に示す平面図である。
【００５０】
このようなハニカム構造体１００は、隔壁１の気孔率が３５〜６０％であり、隔壁１の平均細孔径が１〜５μｍである。即ち、ハニカム構造体１００の隔壁１の熱容量は従来のハニカム構造体の熱容量に比べて低いものである。そのため、ハニカム構造体１００は、排ガスにより早期に暖められる。その結果、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒が活性になるまでの時間が短くなる。また、ハニカム構造体１００は、セル２のうち、隔壁１と外周壁５とにより区画形成されたセル２である不完全セル２１が、流入端面１１から流出端面１２まで目封止されているものである。そのため、目封止されたセル２が配設された外周部分が、その他の部分である中央部分よりも熱容量が大きくなる。その結果、一度所定の温度まで加熱されると、その温度が保持される。即ち、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒の活性温度が維持される。そのため、上記ハニカム触媒体は、浄化効率が向上されているものである。更に、本実施形態のハニカム構造体１００は、強度が向上される。
【００５１】
本発明のハニカム構造体は、隔壁が、外周隔壁とこの外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有しており、中央隔壁の厚さが、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、外周隔壁が、中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものであってもよい。上記外周隔壁は、外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である。隔壁が上記条件を満たすことにより、本発明のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、更に良好に触媒の活性温度が維持されるため浄化効率が更に向上される。また、本発明のハニカム構造体は、強度が更に向上される。
【００５２】
隔壁の気孔率は、上述した「一の実施形態のハニカム構造体」と同様に、３５〜６０％であり、４０〜５５％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率を上記範囲とすることにより、ハニカム構造体の昇温性が向上する。そのため、本実施形態のハニカム構造体を用いたハニカム触媒体は浄化性能が向上するという利点がある。隔壁の気孔率が下限値未満であると、ハニカム構造体の質量が増加するため、ライトオフ性が十分に得られず、浄化性能が低下するおそれがある。一方、上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。
【００５３】
隔壁の平均細孔径は、上述した「一の実施形態のハニカム構造体」と同様に、１〜５μｍであり、１〜３μｍであることが更に好ましい。隔壁が上記気孔率を満たす場合に隔壁の平均細孔径を上記範囲とすることにより、ハニカム構造体の強度が向上する。また、隔壁のヤング率に対する隔壁の強度の比の値が大きくなるため、ハニカム構造体の耐熱衝撃性が向上する。隔壁の平均細孔径が下限値未満であると、触媒が担持され難くなるため、使用時に触媒が剥離するおそれがある。一方、上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。
【００５４】
ハニカム構造部に形成されたセルは、上述した「一の実施形態のハニカム構造体」と同様に、六角形の横断面形状を有している。別言すれば、ハニカム構造部のセルの形状は、セルの延びる方向に直交する断面において六角形である。このように、セルの横断面形状が六角形である場合、他の多角形である場合に比べて、ハニカム構造体の強度が劣る。そのため、上記外周隔壁を有することにより、ハニカム構造体の強度を良好に向上させることができる。
【００５５】
ハニカム構造体１００は、上述したように、不完全セル２１が、流入端面１１から流出端面１２まで目封止されているものである。この不完全セル２１が、流入端面１１から流出端面１２まで目封止されることによって、ハニカム構造体１００の外周部分が、その他の部分である中央部よりも熱容量が大きくなる。その結果、一度所定の温度まで加熱されると、その温度が保持される。即ち、触媒の活性温度が維持される。「ハニカム構造部４の流入端面１１から流出端面１２まで目封止されている」とは、ハニカム構造部４の流入端面１１から流出端面１２までセルに目封止材が充填され、セルが埋められていることをいう。
【００５６】
不完全セル２１を目封止する目封止部８は、隔壁１と同様に多数の細孔が形成された多孔質であってもよいし、細孔が形成されていない緻密質であってもよい。
【００５７】
多孔質である場合、目封止部８の気孔率は、３５〜６０％であることが好ましく、４０〜５５％であることが更に好ましい。目封止部８の気孔率を上記範囲とすることにより、ハニカム構造体の昇温性が向上する。そのため、本実施形態のハニカム構造体を用いたハニカム触媒体は浄化性能が向上する。目封止部８の気孔率が下限値未満であると、ハニカム構造体の質量が増加するため、ライトオフ性が十分に得られず、浄化性能が低下するおそれがある。一方、上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。
【００５８】
また、目封止部８が多孔質である場合、目封止部８の平均細孔径は、１〜５μｍであることが好ましく、１〜３μｍであることが更に好ましい。目封止部８の平均細孔径が上記範囲であることにより、ハニカム構造体の強度が向上する。また、隔壁のヤング率に対する隔壁の強度の比の値が大きくなるため、ハニカム構造体の耐熱衝撃性が向上する。目封止部８の平均細孔径が下限値未満であると、触媒が担持され難くなるため、使用時に触媒が剥離するおそれがある。一方、上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。
【００５９】
また、目封止部８が多孔質である場合及び目封止部８が緻密質である場合、いずれも、目封止部８の材質は、隔壁１と同様の材質とすることができる。
【００６０】
図３は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の流入端面の一部を拡大して模式的に示す拡大図である。本発明のハニカム構造体は、図３に示すハニカム構造体２００のようなものであることも好ましい。即ち、ハニカム構造体２００は、不完全セル２１、及び３辺以上の辺が不完全セル２１に接するセル２（２ａ）が、ハニカム構造部４の流入端面１１から流出端面１２まで目封止されているものである。このようなハニカム構造体２００は、セル２（２ａ）が目封止されていないものに比べて、強度が向上するため耐熱衝撃性が向上する。更に、ハニカム構造体２００は、熱容量が増加するため保温効果が増大するので浄化性能が向上する。
【００６１】
「３辺以上の辺が不完全セルに接するセル」は、別言すれば、隔壁を挟んで隣り合う６つのセルのうち、３つ以上のセルが不完全セルであるセルのことをいう。
【００６２】
図４は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の流入端面の一部を拡大して模式的に示す拡大図である。本発明のハニカム構造体は、図４に示すハニカム構造体３００のようなものであることも好ましい。即ち、ハニカム構造体３００は、不完全セル２１、及び不完全セル２１に隣接するセル２が、ハニカム構造部４の流入端面１１から流出端面１２まで目封止されているものである。このようなハニカム構造体３００は、セル２（２ａ）が目封止されていないものに比べて、強度が向上するため耐熱衝撃性が向上する。更に、ハニカム構造体３００は、熱容量が増加するため保温効果が増大するので浄化性能が向上する。
【００６３】
ハニカム構造部の隔壁の厚さは、０．３〜１．３ｍｍであることが好ましく、０．８〜１．３ｍｍであることが更に好ましい。隔壁の厚さが上記範囲であることにより、ハニカム構造部の強度が向上するため耐熱衝撃性が向上する。更に、ハニカム構造体の熱容量が増加するため保温効果が更に増大する。そのため、ハニカム構造体は、浄化性能が向上する。隔壁の厚さが下限値未満であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。上限値超であると、ハニカム構造体の質量が増加するため、ライトオフ性が十分に得られず、浄化性能が低下するおそれがある。隔壁の厚さは、中心軸に平行な断面を顕微鏡で観察して測定した値である。
【００６４】
ハニカム構造部のセル密度、外周壁の厚さなどは、上述した「一の実施形態のハニカム構造体」と同様のものとすることができる。
【００６５】
［４］ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。以下に、本発明のハニカム構造体の他の実施形態であるハニカム構造体１００を製造する方法を示す。
【００６６】
まず、セラミック原料を含有する成形原料を混練して坏土を得る。成形原料は、セラミック原料に分散媒及び添加剤を加えたものであることが好ましい。添加剤としては、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を挙げることができる。分散媒としては、水等を挙げることができる。
【００６７】
セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライト化原料が好ましい。
【００６８】
有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。有機バインダの含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．２〜２質量部であることが好ましい。
【００６９】
造孔材は、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではない。造孔材としては、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、５〜１５質量部であることが好ましい。
【００７０】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよい。また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２質量部であることが好ましい。
【００７１】
分散媒の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、１０〜３０質量部であることが好ましい。
【００７２】
使用するセラミック原料（骨材粒子）の粒子径及び配合量、並びに添加する造孔材の粒子径及び配合量を調整することにより、所望の気孔率、平均細孔径の多孔質基材を得ることができる。
【００７３】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はない。例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【００７４】
次に、坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を作製する。押出成形は、六角形のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度とすることができる口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。ハニカム成形体は、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数の六角形のセルを区画形成する隔壁と最外周に位置する外周壁とを有する構造である。
【００７５】
次に、得られたハニカム成形体の不完全セルに目封止材スラリーを充填する。このようにして、ハニカム成形体の不完全セルを流入端面から流出端面まで目封止する。
【００７６】
なお、本「他の実施形態」では、不完全セルのみに目封止材スラリーを充填するが、目封止材スラリーを充填するセルは、本発明の所望のハニカム構造体が得られるように適宜選択することができる。
【００７７】
不完全セルを目封止する方法としては、従来公知の方法を適宜採用することができる。例えば、以下のようにしてハニカム成形体の不完全セルに目封止材スラリーを充填することができる。まず、ハニカム成形体の一方の端面（例えば流入端面）にマスクを貼り付ける。次に、レーザーなどの公知の手段により、マスクの、不完全セルを塞いでいる部分に孔を開ける。次に、ハニカム成形体の、マスクを貼り付けた側の端部を、コージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬し、不完全セル内に上記目封止スラリーを充填する。なお、コージェライト化原料は、コージェライト結晶の理論組成となるように各成分を配合したものである。具体的には、シリカ源成分、マグネシア源成分、及びアルミナ源成分等を配合しているものである。
【００７８】
次に、「目封止材スラリーが充填されたハニカム成形体」を焼成してハニカム構造体を得る。焼成温度は、ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、１３８０〜１４５０℃が好ましく、１４００〜１４４０℃が更に好ましい。また、焼成時間は、３〜１０時間程度とすることが好ましい。
【００７９】
ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではない。例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度３０〜１５０℃、乾燥時間１分〜２時間とすることが好ましい。
【００８０】
ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得た後、得られたハニカム焼成体に目封止材スラリーを充填してもよい。この場合、上記焼成温度及び焼成時間と同様の条件で、「目封止材スラリーが充填されたハニカム焼成体」を焼成することができる。
【００８１】
なお、上述したように、「ハニカム成形体を作製した後、不完全セルに目封止材スラリーを充填する」ことに代えて、予め不完全セルに相当する部分が閉塞された口金を用いることもできる。このような口金を用いた場合、不完全セルに目封止材スラリーを充填する工程を省略することができる。
【００８２】
［５］ハニカム構造体（第三のハニカム構造体）：
本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態（第三のハニカム構造体）としては、以下のハニカム構造体を挙げることができる。即ち、本実施形態のハニカム構造体は、多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁を有するハニカム構造部を備えている。隔壁は、一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで貫通し流体の流路となる六角形の横断面形状を有する複数のセルを区画形成するものである。隔壁の気孔率は３５〜６０％である。隔壁の平均細孔径は１〜５μｍである。ハニカム構造体は、セルのうち、ハニカム構造部の外周面と外周面からの距離がハニカム構造部の直径の２％の長さに相当する位置との間に形成されたセルが、目封止されているものである。
【００８３】
このようなハニカム構造体は、隔壁の気孔率が３５〜６０％であり、隔壁の平均細孔径が１〜５μｍである。即ち、本実施形態のハニカム構造体の隔壁の熱容量は従来のハニカム構造体の熱容量に比べて低いものである。そのため、本実施形態のハニカム構造体は、排ガスにより早期に暖められる。その結果、本実施形態のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒が活性になるまでの時間が短くなる。また、本実施形態のハニカム構造体は、「セルのうち、ハニカム構造部の外周面と外周面からの距離がハニカム構造部の直径の２％の長さに相当する位置との間に形成されたセル」が目封止されているものである。そのため、目封止されたセルが配設された外周部分が、その他の部分である中央部分よりも熱容量が大きくなる。その結果、一度所定の温度まで加熱されると、その温度が保持される。即ち、本実施形態のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、触媒の活性温度が維持される。そのため、上記ハニカム触媒体は、浄化効率が向上されているものである。更に、本実施形態のハニカム構造体は、強度が向上される。
【００８４】
本実施形態のハニカム構造体は、隔壁が、外周隔壁とこの外周隔壁以外の隔壁である中央隔壁とを有しており、中央隔壁の厚さが、０．０６４〜０．１１４ｍｍであり、外周隔壁が、中央隔壁の厚さより０．０２〜０．０７ｍｍ厚いものであってもよい。上記外周隔壁は、外周壁から中央部に向かって１０セル分のセルを区画形成する隔壁である。隔壁が上記条件を満たすことにより、本実施形態のハニカム構造体を触媒担体として用いたハニカム触媒体は、更に良好に触媒の活性温度が維持されるため浄化効率が更に向上される。また、本実施形態のハニカム構造体は、強度が更に向上される。
【００８５】
隔壁の気孔率は、上述した「一の実施形態のハニカム構造体」と同様に、３５〜６０％であり、４０〜５５％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率を上記範囲とすることにより、ハニカム構造体の昇温性が向上する。そのため、本実施形態のハニカム構造体を用いたハニカム触媒体は浄化性能が向上する。隔壁の気孔率が下限値未満であると、ハニカム構造体の質量が増加するため、ライトオフ性が十分に得られず、浄化性能が低下するおそれがある。一方、上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。
【００８６】
隔壁の平均細孔径は、上述した「一の実施形態のハニカム構造体」と同様に、１〜５μｍであり、１〜３μｍであることが更に好ましい。隔壁が上記気孔率を満たす場合に隔壁の平均細孔径を上記範囲とすることにより、ハニカム構造体の強度が向上する。また、隔壁のヤング率に対する隔壁の強度の比の値が大きくなるため、ハニカム構造体の耐熱衝撃性が向上する。隔壁の平均細孔径が下限値未満であると、触媒が担持され難くなるため、使用時に触媒が剥離するおそれがある。一方、上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時や使用時にハニカム構造体が破損するおそれがある。
【００８７】
ハニカム構造部に形成されたセルは、上述した「一の実施形態のハニカム構造体」と同様に、六角形の横断面形状を有している。別言すれば、ハニカム構造部のセルの形状は、セルの延びる方向に直交する断面において六角形である。このように、セルの横断面形状が六角形である場合、他の多角形である場合に比べて、ハニカム構造体の強度が劣る。そのため、上記外周隔壁を有することにより、ハニカム構造体の強度を良好に向上させることができる。
【００８８】
本実施形態のハニカム構造体は、上述のように、セルのうち、ハニカム構造部の外周面と外周面からの距離がハニカム構造部の直径の２％の長さに相当する位置との間（以下、「外周部領域」と記す場合がある）に形成されたセルが、目封止されているものである。この目封止は、ハニカム構造部の流入端面から流出端面まで施されている。ハニカム構造部の外径が多角柱状である場合、「ハニカム構造部の直径」とは、最も長い対角線の長さのことである。ここで、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面において、ハニカム構造部と同心であり且つハニカム構造部の直径の９８％の直径を有する図形を境界図形とする。「外周面からの距離がハニカム構造部の直径の２％の長さに相当する位置」とは、上記境界図形の外縁が配置される位置のことである。「「外周部領域」に形成されたセル」というときは、セルの全部が上記「外周部領域」に含まれているセルをいう。
【００８９】
ハニカム構造部の隔壁の厚さは、上述したハニカム構造体１００の隔壁の厚さと同様の厚さとすることができる。また、ハニカム構造部のセル密度、外周壁の厚さなどは、上述した「一の実施形態のハニカム構造体」と同様のものとすることができる。
【００９０】
［６］ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。以下に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態であるハニカム構造体を製造する方法を示す。
【００９１】
上述した「本発明のハニカム構造体の他の実施形態であるハニカム構造体の製造方法」と同様の方法によりハニカム成形体を作製する。即ち、坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を作製する。押出成形は、六角形のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度とすることができる口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。ハニカム成形体は、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数の六角形のセルを区画形成する隔壁と最外周に位置する外周壁とを有する構造である。
【００９２】
次に、得られたハニカム成形体のセルのうち、ハニカム成形部の外周面とこの外周面からの距離がハニカム成形部の直径の２％の長さに相当する位置との間に形成されたセルに目封止材スラリーを充填する。このようにして、ハニカム成形体の上記所定のセルを流入端面から流出端面まで目封止することができる。
【００９３】
不完全セルを目封止する方法としては、上述した「本発明のハニカム構造体の他の実施形態であるハニカム構造体の製造方法」と同様の方法を採用することができる。
【００９４】
次に、上述した「本発明のハニカム構造体の他の実施形態であるハニカム構造体の製造方法」と同様の方法で「目封止材スラリーが充填されたハニカム成形体」を焼成してハニカム構造体を得る。
【００９５】
なお、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得た後、得られたハニカム焼成体に目封止材スラリーを充填してもよい。この場合、上記焼成温度及び焼成時間と同様の条件で、「目封止材スラリーが充填されたハニカム焼成体」を焼成することができる。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９７】
（実施例１）
コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。このコージェライト化原料に、造孔材、分散媒、有機バインダ、分散剤をそれぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としてはコークスを使用した。有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
【００９８】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形して、一方の端面から他方の端面まで貫通する複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム成形体を作製した。ハニカム成形体は、セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状が六角形で、全体形状が円柱形であった。次に、作製したハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させて乾燥したハニカム成形体（ハニカム乾燥体）を得た。その後、ハニカム乾燥体の両端部を切断して所定の寸法に整えた。
【００９９】
次に、ハニカム乾燥体の一方の端面にマスクを貼り付けた。このとき、セルの開口は全てマスクにより塞がれるようにした。次に、レーザーを照射することにより、不完全セルを塞いでいる部分に孔を開けた。
【０１００】
次に、このハニカム乾燥体の、マスクを貼り付けた側の一方の端部を目封止材スラリーに浸漬させ、ハニカム乾燥体の他方の端部から目封止材スラリーを吸引した。目封止材スラリーは、上記坏土と同じ組成のものであった。なお、目封止材スラリーの粘度は、回転粘度計により測定した。このようにしてハニカム乾燥体の不完全セルに目封止材スラリーを充填した。その後、１４１０〜１４４０℃で５時間焼成してハニカム構造体を得た。
【０１０１】
得られたハニカム構造体は、直径が１００ｍｍであり、中心軸方向の長さが９０ｍｍであった。隔壁の気孔率は３５％であった。隔壁の平均細孔径は５μｍであった。隔壁の厚さは０．０８９ｍｍであった。外周壁の厚さは０．３ｍｍであった。セル密度は９３個／ｃｍ２であった。ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状は、六角形であった。隔壁の気孔率と平均細孔径は、それぞれ水銀ポロシメーターにより測定した。結果を表１に示す。
【０１０２】
次に、γＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２との混合物粒子をボールミルにて湿式解砕し、細孔を有する解砕粒子を得た。得られた解砕粒子を、Ｐｔ及びＲｈを含む溶液に浸漬して解砕粒子の細孔内にＰｔ及びＲｈを担持させた。その後、Ｐｔ及びＲｈを担持させた解砕粒子に、酢酸及び水を加えて触媒用スラリーを得た。そして、この触媒用スラリーに、作製したハニカム構造体を浸漬させた。このようにして、ハニカム構造体の隔壁表面に触媒の層を形成した。その後、乾燥させ、更に焼成させることによってハニカム触媒体を得た。
【０１０３】
次に、得られたハニカム触媒体について、以下に示す方法で各評価を行った。
【０１０４】
［浄化効率］：
本実施例のハニカム触媒体に、ＮＯＸを含む試験用ガスを流し、このハニカム触媒体から排出された排出ガスのＮＯＸ量をガス分析計で分析する。ここで、試験片に流入させる試験用ガスの温度を２００℃とした。なお、試験片及び試験用ガスは、ヒーターにより温度調整することができるようにしておいた。ヒーターとしては、赤外線イメージ炉を用いた。試験用ガスとしては、具体的には、窒素に、二酸化炭素５体積％、酸素１４体積％、一酸化窒素３５０ｐｐｍ（体積基準）、アンモニア３５０ｐｐｍ（体積基準）及び水１０体積％が混合されたガスを用いた。この試験用ガスは、水と、その他のガスを混合した混合ガスと、を別々に準備しておき、試験を行う際に、配管中で、これらを混合させて得ることとした。ガス分析計としては、「ＨＯＲＩＢＡ社製、ＭＥＸＡ９１００ＥＧＲ」を用いた。また、試験用ガスが、試験片に流入するときの空間速度は、５００００（時間−１）とした。このようにして、ハニカム構造体の浄化効率を測定する。「浄化効率」の評価が良好であることにより、「昇温性」と「保温性」との両方が良好であることが分かる。
【０１０５】
［圧力損失］：
室温条件下、０．５ｍ３／分の流速でエアーを試料（ハニカム触媒体）に流通させ、試料前後の差圧（エアー流入側の圧力とエアー流出側の圧力との差）を測定する。このようにして、ハニカム構造体の圧力損失を測定する。
【０１０６】
［アイソスタティック強度］：
作製したハニカム構造体を金属及びゴムからなるホルダーに入れ、その後、圧力装置の圧力容器に配置する。次に、圧力装置によりハニカム構造体のセルの延びる方向の圧力をハニカム構造体に加え、ハニカム構造体が破壊されたときの破壊値を測定する。このようにして、ハニカム構造体のアイソスタティック強度を測定する。
【０１０７】
［耐エロージョン性］：
まず、作製したハニカム構造体の体積（ｃｍ３）及び質量（ｇ）を測定し嵩密度（ｇ／ｃｍ３）を算出する。次に、このハニカム構造体を缶体にキャニング（収納）して、キャニングされたハニカム構造体を試験装置に配置する。次に、試験装置によりＳｉＣ砥粒を上記ハニカム構造体の端面に衝突させる。その後、ハニカム構造体を取り出し、質量（ｇ）を測定する。その後、上記試験前後のハニカム構造体の質量差から、上記試験によって削られたハニカム構造体の量（エロージョン量）を算出する。その後、嵩密度（ｇ／ｃｍ３）とエロージョン量（ｇ）によりエロージョン体積（ｃｍ３）を算出する。このようにしてエロージョン体積を測定する。
【０１０８】
本実施例のハニカム構造体で測定された各測定値を基準として、実施例２〜６及び比較例１〜４のハニカム構造体の比率を算出する。その後、本実施例のハニカム構造体との差（［実施例２〜６及び比較例１〜４のハニカム構造体の各測定値］−［本実施例のハニカム構造体の測定値］）をそれぞれ算出する。結果を表１に示す。表１〜表５中、「圧力損失比」の欄は、上記の方法により測定された圧力損失の値に基づき、上記式により算出された値を示す。「アイソ強度比」の欄は、上記の方法により測定されたアイソスタティック強度の値に基づき、上記式により算出された値を示す。「耐エロージョン性の比」の欄は、上記の方法により測定されたエロージョン体積の値に基づき、上記式により算出された値を示す。
【０１０９】
【表１】
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【０１１０】
（実施例２〜３１、比較例１〜１９）
表１〜表５に示す条件を満たすようにしたこと以外は実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した。このハニカム構造体について、上記各評価を行った。結果を表１〜表５に示す。なお、表２に示す実施例及び比較例においては、実施例１に代えて実施例１１を基準とした。表３に示す実施例及び比較例においては、実施例１に代えて実施例１４を基準とした。表４に示す実施例及び比較例においては、実施例１に代えて実施例１７を基準とした。表５に示す実施例及び比較例においては、比較例１６を基準とした。
【０１１１】
【表２】
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【０１１２】
【表３】
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【０１１３】
【表４】
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【０１１４】
【表５】
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【０１１５】
なお、表４中、「外周部厚さ」は、外周面から、セルが目封止されている領域とセルが目封止されていない領域との境界までの距離のことである。別言すれば、セルが目封止されている領域の最大の幅（最大の厚さ）のことである。
【０１１６】
表１〜表５から明らかなように、実施例１〜３１のハニカム構造体は、比較例１〜１９のハニカム構造体に比べて、触媒が活性になるまでの時間が短く、浄化効率が向上された触媒体（ハニカム触媒体）の触媒担体として用いることができることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明のハニカム構造体は、排ガスの浄化に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１：隔壁、２，２ａ：セル、４：ハニカム構造部、５：外周壁、８：目封止部、１１：流入端面、１２：流出端面、２１：不完全セル、１００，２００，３００：ハニカム構造体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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