JPH03157143A - オートバイの排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、オートバイの排気ガス浄化用触媒に関する。

更に詳しくは、オートバイの排気管内に装着可能で排気
ガス浄化性能、背圧特性及び耐久性にすぐれたオートバ
イの排気ガス浄化用触媒に関するものである。

（従来の技術） 内燃機関からの排気ガスによる環境汚染は大きな社会問
題となり、過去種々の排気ガス浄化方法が検討されたが
、現在では、自動車排ガス浄化用触媒に見られるように
、ハニカム状の触媒が排気ガス浄化方法の主流となって
いる。このハニカム状の触媒は、３００〜４００セル／
ｉｎ’（平方インチ）のガス流路をもつ一体構造体でコ
ンバーター内に収容されて排気ガスラインに装着される
が、オートバイの排気ガス浄化用に使用する場合は、自
動車の場合とは異なりコンバーターの設置スペースの問
題と、ハニカム触媒による背圧上昇の問題が大きく、特
に小型のオートバイについては、運転性能に支障をきた
し、実使用が困難である。

このため、オートバイの排気ガス浄化用触媒としては、
特開昭５４ｍｍ、１７８１６号や、特開昭５０−８９１
２号に見られるように、布状の触媒を排気管内壁に設置
する触媒浄化装置が提案されているが、オートバイの運
転中の振動や排気ガス流の振動によって布状触媒の摩耗
が起こり、耐久性の点で問題があった。また、排気管内
壁に直接触媒物質を塗布する方法も考えられるが、この
方法では触媒と排気ガスとの接触が少ないため、満足な
浄化性能が得られない欠点があった。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明は、こうした従来の欠点を克服し、低背圧で、か
つ高い排気ガス浄化性能を有する耐久性にすぐれたオー
トバイの排気ガス浄化用触媒を提供するものである。

（問題を解決するための手段） 本発明による触媒は、ＡＩ及びＣｒを含有するフェライ
ト系ステンレス鋼の金網又はパンチングメタル担体と、
その上に付着された貴金属を含有する無機金属酸化物と
、から構成される。

本発明者らは、触媒の形状を排気管内壁に沿う円筒状と
して、排気管の有効内径の縮小を極力抑えることによっ
て背圧の上昇を抑制し、かつ金網又はパンチングメタル
（孔を有する金属製板）を担体として使用することによ
って、排気ガスと接触する触媒の表面積を増大させて、
排気ガス浄化能を改善させうろことを見出した。金網は
、線径０．１ｍ以上、目開きの間隔が１０ｍｍ以下であ
れば使用可能であり、またパンチングメタルについては
、空孔の形状は問わないが、円形の空孔の場合、直径１
０ｍｍ以下で、１５ｍｍピッチ以下であれば良く、その
板厚は強度及び加工性の点から、０．０５〜１．５叩で
あることが好ましい。

金網およびパンチングメタルの材質は、触媒の耐久性に
とって重要な問題である。触媒は排気ガスの浄化時に高
温にさらされるため、通常の耐熱鋼やステンレス鋼では
耐久性が不充分である。それ故、本発明においては、担
体の素材として、Ａ１及びＣｒを含有するフェライト系
ステンレス鋼が用いられる。ＡＩ！及びＣｒの含有量は
、それぞれ１〜１０重量％及び５〜３０重皿％が好まし
く、その他イツトリウム（Ｙ）やセリウム（Ｃｅ）など
のような希土類元素を０．０１〜１重皿％含有しても良
い。更に、本発明においては、上記フェライト系ステン
レス鋼索材を８００〜１０００℃範囲、好ましくは８５
０〜９７０℃の範囲で焼成して、その表面にウィスカー
を形成する。このウィスカーは長さ１〜３μｍであり、
これらの長さ、数は使用されるフェライト系ステンレス
の成分により若干の差異がある。

触媒物質は主として貴金属及び無機金属酸化物から構成
される。貴金属としてはＰｔ５Ｐｄ及びＲｈの少なくと
も１種が使用され、金網又はパンチングメタル１００ａ
ｎ’当り０．０１〜１．５ｇ、好ましくは０．１〜１．
５ｇ付着される。また無機金属酸化物としては、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニア等が挙げられるが、本発明にお
いては、γ、δ又はθの結晶形をもつ活性アルミナが好
ましい。また、アルカリ土類金属又は希土類金属によっ
て安定化された活性アルミナの使用、さらにニッケル（
Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌ
ａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の助触媒成分の添加によ
り、本発明の触媒の性能は向上する。これら無機金属酸
化物は金網又はパンチングメタル１００ｃ＋＋＋２当り
０．０５〜２．Ｏｇ付若される。

完成触媒は、通常、担体に無機金属酸化物のゾルまたは
無機金属酸化物を湿式粉砕して得られるコロイド状のス
ラリーを付着させた後、所定量の貴金属を付着させるこ
とによって調製される。

触媒の形状は、排気管内壁に沿うような型に種々成形さ
れるが、円筒状であることが好ましい。

金網又はパンチングメタルの面積は２５〜１００００ａ
ｎ２であることが好ましいが、排気管内の断面積により
若干具なり、また触媒の厚さが薄い場合は、背圧が許す
かぎり、２重３重に巻き使用することができる。

この背圧は、触媒を直径３３Ｍ１長さ５０ｍｍの円筒に
成形し、空気を２Ｎｍ’／ｍｉｎ、の流量で流した場合
に、水柱で８００ｍｍ　（ｍｍＨ２Ｏ）未満である。こ
れ以上の背圧を有する触媒をオートバイの排気管に設置
した場合、オートバイの通常の走行に支障を来たし、最
悪の時は走行が不能となることがある。

また、金網又はパンチングメタルを所定の形状に成型し
た場合の断面に対する開口率は８７％以上であり、これ
未満である場合は、上記同様オートバイの走行に支障を
生じるものである。

（実　施　例） 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれら実施例のみに限定されるものでないことは
言うまでもない。

実施例　１ アルミニウム含有フェライトステンレス（ＡＩＣｒ　：
Ｆｅ＝５　：　２Ｏ　：　７５）型金網（２Ｏ０ｍｍＷ
（幅）Ｘ２Ｏ０ｍｍＬ（長さ）、２２メツシユ（ｍｅｓ
ｈ）　、線径Ｏ１３５ｍＩ１１）を９００℃で２時間空
気中で焼成し、ウィスカー状のアルミナを発生させた金
網を得た。

活性アルミナを湿式粉砕し、アルミナスラリー（固形分
濃度３０％）を得、これに、ウィスカー状のアルミナ発
生金網を１分間浸漬した後、引き上げ余分のスラリーを
加圧空気により吹き飛ばし、次いで２Ｏ０℃で１０時間
乾燥した後、６００℃で２時間焼成しアルミナ被覆金網
を得た。

硝酸パラジウム溶液（Ｐｄ濃度１００ｇ／Ｉりに、アル
ミナ被覆金網を浸漬した後、余分の液を加圧空気により
吹き飛ばし、次いで２Ｏ０℃で１０時間乾燥後、６００
℃で２時間空気中で焼成して触媒を得た。

この触媒には、アルミナが２．４９ｇ、パラジウムが２
．０２　ｇ担持されていた。

実施例　２ 直径２閣、ピッチ３　ｍｍの孔を有する実施例１と同様
のアルミニウム含有フェライト系テンレス製のパンチン
グメタル（２Ｏ０ｍｍＷＸ　２Ｏ０ｍｍＬ　ＸＯ，７ｍ
ｍ厚さ（Ｔ））を９００℃，２時間空気中で焼成し、ウ
ィスカー状のアルミナをパンチングメタル上に発生させ
た。

活性アルミナにＰｔ及びＰｄを担持した粉体を湿式粉砕
し、得たスラリー（固形分濃度３５％）に、ウィスカー
を発生させたパンチングメタルを１分間浸漬した後引き
上げ、余分のスラリーを加圧空気により吹き飛ばした。

次いで、２Ｏ０℃で１０時間乾燥、６００℃で２時間焼
成して触媒を得た。

この触媒には、アルミナ１．６４ｇ、Ｐｔ１．０６ｇ、
Ｐｄ０．５３ｇが担持されていた。

比較例　１ 実施例１において、アルミニウム含有フェライトステン
レス製金網の代わりに、サス３０４（ＳＵＳ　３０４）
製金網を使用し、かつウィスカー状のアルミナ発生処理
を除いた以外は実施例１と同様にして触媒を得た。

この触媒にはアルミナが２．０７ｇ、Ｐｄが２．０１ｇ
担持されていた。

この触媒には、アルミナが２．９２ｇ、Ｐｔが０．９６
ｇ５Ｐｄが０．４８　ｇ担持されていた。

実施例　３ 実施例１及び２並びに比較例１及び２において得られた
触媒を１００ｍｍＷＸ　１００ｍｍＬに切断し、その重
量を測定し、次いで、超音波洗浄機に純水を張り、各々
の触媒を浸し、２Ｏ分間超音波処理を施した後引き上げ
、２Ｏ０℃で５時間乾燥し重量を測定し、触媒物質の剥
離ユを求めた。その結果を表ｍｍ、に示した。

表 比較例　２ 実施例２においてアルミニウム含有フェライトステンレ
ス製のパンチングメタルの代わりに、５ＵＳ３０４製の
パンチングメタルを使用し、ウィスカー状のアルミナ発
生処理を除いた以外は、実施例２と同様にして触媒を得
た。

実施例　４ 実施例１及び２並びに比較例１及び２で調製した触媒を
各々直径３３　ｍｍ　Ｘ　１００　ｍｍ　Ｌの円筒に加
工して、市販の排気ｆｆｉ　５０　ｃｃのオートバイの
排気管の内壁にそって挿入し、スポット溶接によりエン
ジンから２Ｏ０闘の位置に固定した。各々の触媒につい
て、５０００ｋ１１１の走行を行なった後、走行条件を
エコノミツク・コミッション・フォア・ヨーロッパ（Ｅ
ＣＥ）４０モードに設定し、炭化水素（ＨＣ）、−酸化
炭素（ＣＯ）の浄化率を求めた。その結果を表−２に示
した。

表 実施例　５ 実施例１及び２で調製した触媒の一部（実施例１の触媒
は１００ｍｍＷＸ　１００ｍｍＬ、実施例２の触媒は１
００ｍｍＷＸ　５０ｍｍＬ）を、直径３３ｎ＋ｍ。

長さ５０皿の円筒状に積巻成形し、これを外接する配管
に入れた。又、比較例３で調製した触媒も同様に配管に
入れ、空気を２Ｎｍ’／ｍｉｎ流し背圧を測定した。そ
の結果を表−３に示した。

比較例　　３ コージェライト質のハニカム担体（直径３３ｍｍＸ　５
０ｍｍＬ、　４００セル／ｉｎ’、壁厚６−、ル（イン
チ／１０００））約４３ｃｃを、予めｐｔ及びＰｄを担
持した活性アルミナのスラリー中（固形分濃度、３７％
）に、１分間浸漬した後引き上げて、余分なスラリーを
加圧空気にて吹き飛ばした。次いで１２Ｏ℃の熱風で５
分間通風乾燥し、乾燥器中で２Ｏ０℃で１０時間乾燥後
、６００℃で２時間焼成して完成触媒を得た。

この時の触媒物質の全担持はは、５２Ｏｇあった。うち
、Ｐｔ及びＰｄは各々０．４９　ｇ及び０．２４ｇ担持
されていた。得られた触媒について、実施例５と同様に
背圧を測定し、結果を表−３に示した。

表　　　　　　　　　　　　３ （発明の効果） 表−２から明らかなように、本発明による実施例１及び
２の触媒は比較例１及び２の触媒と比較して、優れた排
気ガス浄化性能を示すことがわかる。

浄化性能に劣る比較例１及び２の触媒を取り出して分析
したところ、金属担体自体の損傷が激しく、しかも、付
着された触媒物質の剥離が進行していたのに対し、実施
例１及び２の触媒は金属担体及び触媒物質の付着状態に
初期からの変化がほとんど見られなかった。

また、触媒物質の付着強度については実施例３の剥離テ
ストから、また、背圧については実施例５のテストから
、いずれも本発明が優れた効果を示すことがわかる。

以上より、本発明の触媒は、オートバイの排気ガス浄化
用触媒として、その浄化性能、金属担体の安定性及び触
媒物質の付、管強度において、実使用に問題のない耐久
性を有していることが明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、０．５〜１０重量％のアルミニウム（Ａｌ）及び５
   〜３０重量％のクロム（Ｃｒ）を含有するフェライト系
   ステンレス鋼素材の表面にウィスカー状のアルミナが形
   成されている円筒状の金網またはパンチングメタルを担
   体として、該担体の表面上に触媒物質を付着し、排気管
   内に設置可能であることを特徴とするオートバイの排気
   ガス浄化用触媒。 ２、フェライト系ステンレス鋼素材を焼成温度８００〜
   １０００℃の範囲で焼成し、長さ１〜３μｍのウィスカ
   ー状のアルミナを形成させる請求項（１）記載の触媒。 ３、焼成温度が８５０〜９７０℃の範囲である請求項（
   ２）記載の触媒。 ４、触媒物質が白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）及び
   ロジウム（Ｒｈ）からなる群から選ばれた少なくとも１
   種の貴金属と無機金属酸化物とからなる請求項（１）記
   載の触媒。 ５、フェライト系ステンレス鋼素材が、金網又はパンチ
   ングメタルの形をしてなる請求項 （１）記載の触媒。 ６、金網の線径０．１ｍｍ以上、目開きの間隔１０ｍｍ
   以下であり、かつ該金網１００ｃｍ＾２当り貴金属が０
   ．０１〜１．５ｇ、無機金属酸化物が０．０５〜２．０
   ｇ付着されてなる請求項（１）、（４）または（５）記
   載の触媒。 ７、パンチングメタルの厚さ０．０５〜１．５ｍｍ、パ
   ンチング穴径１０ｍｍ以下、ピッチ１５ｍｍ以下であり
   、かつ該パンチングメタル１００ｃｍ＾２当り貴金属が
   ０．０１〜１．５ｇ担持、無機金属酸化物が０．０５〜
   ２．０ｇ付着されてなる請求項（１）、（４）または（
   ５）記載の触媒。 ８、金網又はパンチングメタルの面積が２５〜１０００
   ０ｃｍ＾２である請求項（１）、（４）、（５）、（６
   ）又は（７）記載の触媒。 ９、金網又はパンチングメタルを直径３３ｍｍ、長さ５
   ０ｍｍの円筒に成形し、これに空気２Ｎｍ＾３／（分）
   ｍｉｎを流したときの背圧が８００ｍｍＨ＿２Ｏ未満で
   ある請求項（１）、（５）、（６）、（７）又は（８）
   記載の触媒。 １０、金網又はパンチングメタルを円筒状に成形したと
   きの開口率が８７％以上である請求項（１）、（５）、
   （６）、（７）、（８）又は（９）記載の触媒。