JPH06296876A - 金属被覆ハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多孔質通孔壁面上に微細孔のある金属皮膜を
有することを特徴とし機能性フィルターなどとして有用
な金属被覆ハニカム構造体を提供する。 【構成】 多孔質通孔壁面上に微細孔のある金属皮膜を
有することを特徴とする金属被覆ハニカム構造体及び多
孔質基体ハニカム構造体の通孔壁面上に斑点状に非導電
性部分を形成したのち、電気メッキすることを特徴とす
る金属被覆ハニカム構造体の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多孔質通孔壁面上に微細
孔のある金属皮膜を有する金属被覆ハニカム構造体及び
その製造方法に関する。本発明の金属被覆ハニカム構造
体は、触媒作用や殺菌作用或いは触媒担持能などの機能
をもった金属皮膜を有し、かつ、その金属皮膜に微細孔
を有しているという新規な構造であり、フィルター作用
などの多孔質通孔壁面の機能も同時に生かすことのでき
る構造である。したがって、殺菌フィルター等の各種機
能性フィルターや触媒作用のあるフィルターなどとして
幅広く応用することができる。

【０００２】

【従来技術】ハニカム構造体は、触媒付きフィルター、
触媒担体などに広く適用されている。例えば、ガス入り
口側通孔を１個おきに塞ぎ、ガス出口側では入り口側で
塞いでいない通孔を塞ぐ構造にしてハニカムの多孔質通
孔壁面のフィルター作用を応用したフィルターに触媒金
属を担持したパティキュレート除去用触媒フィルターが
提案されている（特開昭６２−１１４６１９号公報
等）。また、気体や液体の流体がハニカムの通孔を通り
やすいことから、セラミックス質ハニカムなどに殺菌作
用のある銀メッキを施した空気殺菌装置が提案されてい
る（特開昭６３−２０９６６０号公報等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらのハニカムの各
種用途のうち、触媒金属を担持する必要がある場合、例
えば、ハニカムフィルターでは触媒担持量が増加すると
多孔質通孔壁面を閉息してしまうため、担持量には限界
があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はハニカム構造体
の多孔質通孔壁面上に微細孔を有する金属皮膜を付与す
ることにより、前記問題点を解決できることを見い出し
たものである。すなわち、本発明は、多孔質通孔壁面上
に微細孔のある金属皮膜を有することを特徴とする金属
被覆ハニカム構造体である。また、多孔質基体ハニカム
構造体の通孔壁面上に斑点状に非導電性部分を形成した
のち、電気メッキすることを特徴とする金属被覆ハニカ
ム構造体の製造方法である。

【０００５】以下、本発明の金属被覆ハニカム構造体に
ついて説明する。図１は、本発明の金属被覆ハニカム構
造体の代表的外観を示したものである。ハニカム構造の
通孔壁の両側に金属皮膜１があり、金属皮膜１には微細
孔２があり、微細孔２の内側に多孔質通孔壁面３が見ら
れる。ハニカムを通る流体は多数の通孔４から導入さ
れ、導出する。図２は、本発明の金属被覆ハニカム構造
体の要部断面の拡大説明図である。多孔質通孔壁５とそ
の両側にある金属皮膜１との間に一部間隙６が存在する
場合を示している。通孔４から導入された流体は一部微
細孔を経て間隙６を満たし、さらに多孔質通孔壁面を通
過し、間隙、微細孔を経て他の通孔４と連通する。

【０００６】このように本発明の金属被覆ハニカム構造
体には、多孔質通孔壁面と金属皮膜は完全に密着してい
る場合と密着していない場合を含むものである。多孔質
通孔壁と金属皮膜との間に間隙が存在する場合には、間
隙を通して多孔質通孔壁面のフィルター作用が活用でき
る。

【０００７】本発明の金属被覆ハニカム構造体の基体の
材質、通孔壁面をなす金属の種類及び金属皮膜の厚み、
通孔の大きさ、微細孔の形状及び大きさ、微細孔の通孔
壁面に対する存在量などは使用目的に応じて適宜調整
し、フィルター特性、触媒特性、触媒の耐久性、機械的
耐久性、強度、電気特性などを制御することが可能であ
る。

【０００８】例えば、金属の種類としては、白金、パラ
ジウム等の触媒特性を有するもの、銀、銅、亜鉛等の殺
菌作用のあるもの、ニッケル−クロム系合金等の電気抵
抗を有するものなど各種機能を有する金属を目的に応じ
て適用することができる。また、微細孔の量は、多孔質
通孔壁面の露出面積に関係し、フィルター特性などの多
孔質通孔壁の特性とその用途によって考慮し適宜選択さ
れる。微細孔の大きさは、金属皮膜に対して大き過ぎる
と、金属皮膜の強度低下を生ずる場合があり好ましくな
い。微細孔の形状は、色々な形が可能であるが強度の点
から円形や楕円形等の丸みをもった形状が好ましい。

【０００９】本発明の金属被覆ハニカム構造体を製造す
る方法としては、多孔質セラミックス、多孔質カーボン
等の無機物や多孔質合成樹脂等の有機物などからなる多
孔質のハニカム構造体を基体とし、通孔壁面上に斑点状
に非導電性部分を形成したのち、電気メッキする方法が
適用される。この際、基体が非導電性の場合は導電処理
する際に通孔壁面上に斑点状に非導電性部分を形成する
操作を行なう。さらに電気メッキ後、非導電性部分を除
去することにより実用される。以下さらに製造方法につ
いて詳細に説明するが、これらの方法は本発明の金属被
覆ハニカム構造体を製造する方法の一例であって、これ
によって制限されるものではない。

【００１０】本発明で用いる多孔質基体ハニカム構造体
としては、導電性または非導電性の多孔質の材質からな
るハニカム構造をもつものが用いられる。導電性の基体
の材質としては、導電性カーボン、グラファイト、各種
金属などの多孔質体が挙げられる。カーボンは導電性の
低いものから導電性の高いグラファイト化率の大きなも
のまであるが、導電性の高いものの方が電気メッキ工程
でメッキを均一に行ないやすく好ましい。

【００１１】一方、非導電性の基体の材質のうち、無機
物としては、各種セラミックス、例えば、アルミナ、シ
リカ、コージエライト、チタン酸アルミニウム、スポジ
ュメン、ムライト、窒化珪素、炭化珪素などの多孔質体
が挙げられる。また、有機物としては合成樹脂、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂（ポリ
テトラフロロエチレン、ポリビニルフロライド、ポリビ
ニリデンフロライド、ポリクロロトリフロロエチレン
等）、再生セルロース、酢酸セルロース、ポリスルホ
ン、ポリオレフィンなどの多孔質体を挙げることができ
る。また、各種金属の多孔質体を使用することも可能で
ある。これらの多孔質基体ハニカム構造体の製造方法と
しては、一般的な製法が適用され特に限定されないが、
押し出し成形法などを適用した工程で製造される。

【００１２】導電性の多孔質基体ハニカム構造体を用い
る場合について以下に説明する。この場合には通孔壁面
上に導電処理せずにそのまま斑点状に非導電性部分を形
成する方法を適用できる。もちろん、導電性がある場合
でも導電処理を行なってもよい。通孔壁面上の斑点状に
非導電性部分を形成するには、非導電性物質を斑点状に
付着する方法が好適に適用できる。付着させる非導電性
物質としては電気メッキ処理後の除去が容易なものが好
ましく、合成樹脂などの有機物が好ましい。また、用途
によっても異なるが金属不純物等を含まないものが好ま
しい場合もある。また、非導電性部分の形態は形成した
い微細孔の形状とも関係するが、得られる金属被覆ハニ
カム構造体の強度の点を考慮すると、球状など丸みをも
った形態が好ましい。したがって、非導電性物質の形態
は粒子形態のものが好ましい。

【００１３】粒子形態の非導電性物質としては各種合成
樹脂ビーズ、各種ラテックス粒子、各種エマルジョン粒
子などが挙げられる。実際にはエマルジョン粒子などは
凝集して粒子形態から種々の形状をした膜状になって通
孔壁面上に斑点状に付着する場合もあり、粒子形態を保
持したままで球状に近い形で通孔壁面上に付着する場合
以外に膜状や半球状など種々の形状で通孔壁面上に付着
する。何れの場合も斑点状、すなわち非導電性部分が広
範囲にわたる連結部分を形成せずに非導電性部分が形成
させることが望ましい。また、非導電性粒子の形状及び
大きさは、用途によって決まる微細孔の形状及び大きさ
によって適宜選択されるが、基体の多孔質体の細孔径よ
りも大きな非導電性粒子を用いることが必要である。こ
れは、多孔質体の細孔内に非導電性粒子が侵入し閉息す
る可能性があるからである。

【００１４】非導電性部分を形成する具体的方法として
は、前記した各種非導電性物質を含む液に多孔質基体ハ
ニカム構造体を浸漬して通孔壁面上に付着させる方法が
ある。この際、合成樹脂ビーズの分散液に通孔壁面上へ
の付着を助ける粘着剤成分や分散剤などの添加物を適宜
加えることが好ましい。特に非導電性物質の表面の性質
と多孔質基体ハニカム構造体の通孔壁面の性質の相互関
係によって通孔壁面上への付着の状態が異なるので表面
の改質などの手法で非導電性物質或いは通孔壁面の表面
の性質を調整する必要がある場合がある。

【００１５】分散液中の非導電性物質の種類及び量や添
加物の種類及び量を調整することにより、通孔壁面上に
形成する斑点状の非導電性部分の形状、大きさ及び通孔
壁面に占める割合を適宜調整することができる。また、
多孔質基体ハニカム構造体の形状が単純な場合には非導
電性物質を含む液を噴霧して液滴を通孔壁面上に付着さ
せる方法なども適用可能である。

【００１６】次に無機物や有機物などの非導電性の多孔
質基体ハニカム構造体を用いる場合について以下に説明
する。この場合には、導電処理をする際に通孔壁面上に
斑点状に非導電性部分を形成する必要がある。導電処理
の方法の具体例としては、金属、カーボンやグラファイ
トなどの導電性物質の粉末を分散して調製した導電性ペ
ーストで皮膜を形成する方法や無電解メッキや銀鏡反応
などの金属塩溶液の還元反応を利用した化学的方法など
が挙げられる。本発明ではこの導電処理をする際に斑点
状に非導電性部分を形成する。その手順としては非導電
性の通孔壁面上に導電処理を行なったのち、斑点状に非
導電性物質を付着することにより非導電性部分を形成す
る方法と導電処理と同時に非導電性部分を導入する方法
がある。ここで、導電処理を行なったのち、非導電性部
分を付着する場合には、導電性を付与したら、導電性の
基体の場合に説明したと同様の手法を適用して非導電性
部分を形成することができる。

【００１７】一方、導電処理と同時に非導電性部分を導
入する方法の具体的手法としては、導電性ペースト中に
非導電性物質の粒子などを分散したものを用いて導電処
理皮膜を形成すると同時に非導電性物質を通孔壁面上に
付着させて非導電性部分を形成する方法などが挙げられ
る。この際、非導電性物質の形状、大きさ及びペースト
中の量を用途に応じて適宜調整する。また、非導電性物
質の表面に導電性物質が被覆しないように表面改質或い
は導電皮膜の厚みよりも大きな非導電性物質を用いるな
どの点に留意する必要がある。

【００１８】電気メッキに使用する金属の種類、組成及
びその純度などは目的とする金属被覆ハニカム構造体の
用途によって種々選択できる。触媒としての用途では触
媒作用のある金属皮膜を形成することにより、担体とし
てだけではなく、そのまま触媒として利用することも可
能である。また、銀などの殺菌作用のある金属皮膜を形
成することも可能である。電気メッキは通常の方法が適
用される。電気メッキにより形成する金属皮膜の厚みは
用途によって異なるが数ｎｍ〜数１００μｍである。ま
た、用途により電気メッキする際にメッキ組成を順次変
えることなどにより多種類の金属からなる多層構造を形
成することも可能である。この際、触媒作用、殺菌作用
などのある材料層を形成することも可能である。

【００１９】電気メッキにより金属皮膜を形成した後、
合成樹脂粒子などで形成した非導電性部分のみを除去す
ることにより、微細孔のある金属皮膜が形成される。除
去の手法としては、基体の多孔質通孔壁面に悪影響のな
い方法及び処理条件を適用することが望ましく、非導電
性部分及び基体の材質に応じて、溶剤等による溶解、酸
やアルカリ等による化学処理、溶融、熱分解処理など及
びこれらの組み合わせが挙げられる。

【００２０】また、基体が耐熱性の場合で熱分解による
除去を行なう際に酸化性雰囲気を用いた場合には、金属
皮膜の酸化が起こるので用途により還元処理を行なうこ
とが好ましい。例えば、非導電性部分に有機物を用いた
場合の熱分解の温度は有機物の種類によって異なるが３
００〜１３００℃程度であり、還元雰囲気での熱処理の
温度は金属皮膜の金属の種類によって異なり適宜選択さ
れる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。 ［実施例１］多孔質基体ハニカム構造体として、通孔の
大きさ４ｍｍのコージエライトセラミックスハニカムを
用いた。これを導電性カーボンペースト液（ライオン社
製）で導電処理したのち乾燥した。これをポリスチレン
樹脂粒子（粒径４〜５μｍ）及び有機系添加剤を加えた
分散液に浸漬し乾燥した。これに金属皮膜の厚みが２μ
ｍ程度となるようにニッケル金属の電気メッキを行なっ
た。得られたハニカム構造体を空気中で温度約６００℃
で熱処理し、ポリスチレン樹脂及び導電処理のカーボン
ペースト層を熱分解除去した後、さらに還元性雰囲気中
で約９００℃に加熱し還元処理することにより金属被覆
ハニカム構造体を得た。得られた金属被覆ハニカム構造
体及びその断面を電子顕微鏡により観察したところ、金
属皮膜には４〜５μｍ程度の微細孔が存在していること
がわかった。その微細孔の存在量は通孔壁面全体の１５
％程度の面積であった。また、金属皮膜とコージエライ
トの多孔質通孔壁との間には間隙が存在する部分が見ら
れた。

【００２２】［比較例１］実施例１においてポリスチレ
ン樹脂粒子の分散液による処理を行なわなかった以外、
実施例１と同様の条件でハニカム構造体を製造した。得
られたハニカム構造体の金属皮膜には微細孔は見られな
かった。金属皮膜の厚みは２μｍ程度と実施例１と同様
であったが、金属皮膜に微細孔がないことから金属皮膜
により内部の多孔質通孔壁が覆われ、多孔質通孔壁を介
しての通孔同士の連通がないことがわかった。このこと
はフィルターとして用いた場合に大きな問題である。

【００２３】［実施例２］実施例１で用いた多孔質基体
ハニカム構造体を導電性カーボンペースト液（ライオン
社製）で導電処理したのち乾燥した。これをアクリロニ
トリル−スチレン系樹脂粒子（粒径１００〜２００μ
ｍ）及び有機系添加剤を加えた分散液に浸漬し乾燥し
た。これに金属皮膜の厚みが２０μｍ程度となるように
ニッケル金属の電気メッキを行なった。得られたハニカ
ム構造体を空気中で温度約６００℃で熱処理し、アクリ
ロニトリル−スチレン系樹脂及び導電処理のカーボンペ
ースト層を熱分解除去した後、さらに還元性雰囲気中で
約９００℃に加熱し還元処理することにより金属被覆ハ
ニカム構造体を得た。得られた金属被覆ハニカム構造体
及びその断面を電子顕微鏡により観察したところ、金属
皮膜には４０〜１６０μｍ程度の微細孔が存在している
ことがわかった。その微細孔の存在量は通孔壁面全体の
１５％程度の面積であった。また、金属皮膜とコージエ
ライトの多孔質通孔壁との間には間隙が存在する部分が
見られた。

【００２４】［比較例２］実施例２においてアクリロニ
トリル−スチレン系樹脂粒子の分散液による処理を行な
わなかった以外、実施例１と同様の条件でハニカム構造
体を製造した。得られたハニカム構造体の金属皮膜には
微細孔は見られなかった。金属皮膜に微細孔がないこと
から金属皮膜により内部の多孔質通孔壁が覆われ、多孔
質通孔壁を介しての通孔同士の連通がないことがわかっ
た。このことはフィルターとして用いた場合に大きな問
題である。

【００２５】

【発明の効果】本発明の金属被覆ハニカム構造体は、多
孔質通孔壁面上に微細孔のある金属皮膜を有するので、
この金属皮膜の機能と多孔質通孔壁面の作用とを同時に
生かすことができる構造である。したがって、触媒作
用、殺菌作用などの各種機能を付与したフィルターや触
媒担体、その他新規な応用が期待される。また、本発明
の方法によれば生産性高く本発明の金属被覆ハニカム構
造体を製造することができる。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属被覆ハニカム構造体の代表的外観
図である。

【図２】本発明の金属被覆ハニカム構造体の要部断面の
拡大斜視図である。

【符号の説明】

１ 金属皮膜 ２ 微細孔 ３ 多孔質通孔壁面 ４ 通孔 ５ 多孔質通孔壁 ６ 間隙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質通孔壁面上に微細孔のある金属皮
   膜を有することを特徴とする金属被覆ハニカム構造体。
2. 【請求項２】 多孔質基体ハニカム構造体の通孔壁面上
   に斑点状に非導電性部分を形成したのち、電気メッキす
   ることを特徴とする請求項１記載の金属被覆ハニカム構
   造体の製造方法。