JPH0811251A - ハニカムエレメント及びその製造方法 - Google Patents

ハニカムエレメント及びその製造方法

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JPH0811251A
JPH0811251A JP6171741A JP17174194A JPH0811251A JP H0811251 A JPH0811251 A JP H0811251A JP 6171741 A JP6171741 A JP 6171741A JP 17174194 A JP17174194 A JP 17174194A JP H0811251 A JPH0811251 A JP H0811251A
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JP
Japan
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inorganic
paper
inorganic paper
honeycomb element
prepared
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JP6171741A
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English (en)
Inventor
Sei Miyashita
聖 宮下
Koichi Kawashima
孝一 川島
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Nippon Muki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Muki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 無機質繊維を主体とする無機ペーパーから成
る無機ペーパー成形体を間隙を存して互いに接合してな
るハニカムエレメントにおいて、担持物質と接着剤を含
むスラリーを付着処理した湿潤状態の無機ペーパー同士
を複数枚積層してから所定形状に成形して無機ペーパー
成形体とし、前記無機ペーパー成形体同士を担持物質と
接着剤を含むスラリーの固化により互いに接合するよう
にした。 【効果】 担持物質の担持量を増やすことができるた
め、ハニカムエレメントの性能を向上することができ
る。また、1枚物の無機ペーパーの波付け加工品に比
べ、複数枚の積層無機ペーパーの波付け加工により、特
に凹凸状の波付け加工によっても波頂点部において紙層
崩れを生じることがなく、圧縮破壊強度に優れたものが
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無機質繊維を主体とす
る無機ペーパーを利用した脱硝触媒、脱臭触媒、酸化触
媒、熱交換機、除湿器のロータ等に利用されるハニカム
エレメントとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の無機ペーパーを用いてハニカムエ
レメントを製造する方法としては、例えば特開平4−3
43790号公報に記載されている通り、水性ゾル(チ
タニアゾル)を含浸させた帯状湿潤セラミックスペーパ
ーを横断面波形に成形し、その後、ゾルをゲル化するこ
とで固化成形するようにしたものが知られている。ま
た、成形された無機ペーパーの積層方法としては、例え
ば特公平4−18896号公報に記載されている通り、
コルゲート加工した波板と平板とを珪酸ゲルで接着する
方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術の場合、ハニカムエレメントを構成する各無機ペーパ
ーのシートは1枚物であるため、シートに含浸付着させ
る触媒等の担持物質の担持量には限度があり、結果とし
て脱硝率等の性能向上にも限界があった。また、シート
が厚くなるとシートの反発力が強くハニカム成形しにく
くなり、凹凸形状の頂点部においては紙層が崩れ、この
ことがハニカムエレメントの圧縮破壊強度低下の原因と
なる問題があった。本発明は、上記従来技術の欠点を解
消し、充分な担持物質の担持量を確保すると共に、圧縮
破壊強度の低下を来さないハニカムエレメントを提供す
ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のハニカムエレメ
ントは前記目的を達成するべく、無機質繊維を主体とす
る無機ペーパーから成る無機ペーパー成形体を間隙を存
して互いに接合してなるハニカムエレメントにおいて、
前記各無機ペーパー成形体が複数枚の無機ペーパーを積
層したものであることを特徴とする。尚、互いに接合さ
れる前記無機ペーパー成形体の少なくとも一方が凹凸形
状の波板であることが好ましい。また、この場合、前記
凹凸形状が矩形波であることが好ましい。更にまた、本
発明のハニカムエレメントの製造方法は、無機質繊維を
主体とする無機ペーパーに担持物質と接着剤を含むスラ
リーを付着処理した湿潤状態の無機ペーパー同士を複数
枚積層してから所定形状に成形して無機ペーパー成形体
とし、前記無機ペーパー成形体同士を担持物質と接着剤
を含むスラリーの固化により互いに接合するようにした
ことを特徴とする。この場合、無機ペーパー成形体同士
の接合に用いるスラリーは、無機ペーパー成形体の成形
時に付着させたものを乾燥させないでこれを利用するよ
うにしてもよいが、乾燥後に、別途接合用として無機ペ
ーパー成形体に付着処理するようにしてもよい。尚、互
いに接合される前記無機ペーパー成形体の少なくとも一
方をコルゲート加工により凹凸形状の波板に成形するよ
うにすることが好ましい。また、この場合、前記凸凹形
状が矩形波であることが好ましい。
【0005】前記無機質繊維を主体とする無機ペーパー
は、一般には、無機繊維を主配合とし、これに無機粉
体、有機繊維、有機バインダ等を任意に配合した抄造原
料を円網式、長網式等の通常の抄造方法で、厚さ0.1
5〜1.0mm、密度0.1〜0.8g/cm3 程度に
抄造することにより得たものを用いる。この場合、無機
ペーパーを積層した後にこれら無機ペーパーの積層界面
にまで被処理物質が拡散して到達できるように厚みを薄
くすることが好ましく、厚さは0.8mm程度までとす
ることが好ましい。
【0006】前記無機繊維としては、アルミナ繊維、シ
リカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、ガ
ラス繊維、ロックウール等が用いられる。
【0007】前記無機粉体は、触媒担体、充填剤、焼結
剤等として配合するもので、例えば、シリカ、アルミ
ナ、ジルコニア、チタニア、カオリン、ゼオライト等が
用いられる。粒子径は水中分散性を考慮し、100μm
以下が好ましい。
【0008】前記有機繊維は、シート強度の向上とコル
ゲート加工性の向上のために配合するもので、例えば、
NBKP、リンターパルプ、レーヨン繊維等のセルロー
ス系繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維、ポリエステル
繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等の合成
繊維等が用いられる。
【0009】前記有機バインダーは、有機繊維と同様な
目的および繊維の分散性向上のために配合するもので、
例えば、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルア
ルコール樹脂、CMC、コーンスターチ等が用いられ、
水溶液、エマルジョン、粉末、繊維等の任意の形態で用
いることが可能である。
【0010】前記無機質繊維を主体とする無機ペーパー
は上記の各成分を水分に分散または溶解し抄造原料とす
るが、上記成分の配合比率は、通常、無機成分(無機繊
維、無機粉体)を80〜99重量%とし、有機成分(有
機繊維、有機バインダ)を1〜20重量%とする。詳細
には、無機繊維が29〜99重量%、無機粉体が0〜7
0重量%、有機繊維が1〜20重量%、有機バインダが
0〜20重量%の配合比率とする。
【0011】以上により得られた無機質繊維を主体とす
る無機ペーパーは所望の枚数を積層させた後、例えばコ
ルゲート加工により所望形状の無機ペーパー成形体と
し、得られた波板状の中芯と平板状のライナーを交互に
積層するか、あるいは、波板同士を積層してハニカムエ
レメントとする。尚、波板の波形は正弦波に限らず矩形
波、鋸歯状波など任意である。
【0012】コルゲート加工時には、予め各無機ペーパ
ーに後記する担持物質と接着剤を含むスラリーを付着処
理しておくことが好ましく、この湿潤状態でのコルゲー
ト加工としては、従来のダンボール等のコルゲート加工
に用いられるギア噛み合わせ方式のいわゆる横波付加工
方式でもよく、あるいは、特開平4−343790号公
報に記載の通り成形ベルトと、押付車または押付ベルト
で挟んで縦断面波形に成形して成形ベルトに沿わせ、こ
れをそのまま乾燥してゾルをゲル化して固化するように
してもよい。
【0013】本発明において、ハニカムエレメントは通
常、有機成分が焼失する温度条件下で焼成される。この
ため、ハニカムエレメントの焼成後の形状保持、さら
に、圧縮強度向上のため、接着剤として無機系接着剤を
使用する必要がある。ここで、使用する無機系接着剤と
して、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガ
ラス等が適しており、これらをコルゲート加工時に含浸
処理し、乾燥または加水分解等により硬化処理を行う。
この時、含浸する無機系接着剤の付着量は使用する無機
ペーパーの配合成分や強度特性等により適宜調整する。
通常、無機ペーパの重量に対する無機系接着剤の固形分
は50〜500重量%の範囲にすることが好ましい。
【0014】また、波板状の中芯と平板状のライナーあ
るいは波板状の中芯同士の積層接着には、有機系接着剤
は焼成時に焼失するため、やはり無機系接着剤を使用す
る必要がある。例えば、アルミナゾル、シリカゾル等の
無機バインダ、水または無機バインダにシリカ、アルミ
ナ、ジルコニア、チタニア等の無機粉体を添加したもの
等が好ましい。さらに、接着剤の粘度調整および加工時
の初期接着強度の向上のため、アクリル樹脂、酢酸ビニ
ル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、CMC、コーンスターチ等の有機バイン
ダを添加してもよい。この時、有機バインダの固形分は
接着剤の全固形分に対して、20重量%以下とすること
が好ましい。これは、20重量%を越える場合、焼成後
の接着強度の低下が著しくなるためである。
【0015】本発明のハニカムエレメントは、担持物質
として、用途に見合った材料を選択すればよいが、例え
ば、アルミナ、チタニア、シリカ、ゼオライト等の粉体
またはスラリーが用いられる。前記担持物質の担持方法
としては、例えばこれらの担持物質を含有するスラリー
を無機質繊維を主体とする無機ペーパに含浸またはコー
トする方法等がある。
【0016】
【作用】従来実施されていた様に1枚物の無機ペーパー
に担持物質を保持させる場合は絞り機構等で担持量を調
整できたが、最大限保持させる場合は無機ペーパー内部
の空隙を全て担持物質で埋めて更に表裏に余剰の担持物
質を付けるのが最大であった。ところが、積層構造の無
機ペーパーとすれば、余剰の担持物質が付く面積が積層
枚数に比例して増加するため、最大保持量を増やすこと
ができる。更に、積層時に無機ペーパー間に積極的に担
持物質を保持できるため、担持量を更に積極的に増加さ
せることができ、脱硝率等の性能を向上できる。例えば
凹凸状の波付け加工時等において、波型の波付け部材に
無機ペーパーを沿わせると無機ペーパーの内周と外周に
長さの差が生じるが、無機ペーパーの伸びが追随しきれ
ないのでこれをキャンセルするために破断による亀裂が
発生する。特に無機ペーパの厚さが大きい程、外周と内
周の長さの差が大きく、破断による亀裂が生じやすくな
る。例えば薄物2枚の積層構造の場合は、各々の無機ペ
ーパーの内周と外周の長さの差が少なくなり、破断しに
くくなる。更に、積層構造のため、層間のズレによる自
由度があるため、応力が緩和される。また、複数枚の無
機ペーパーが無機バインダー等の接着剤を介して接着さ
れているため、無機ペーパー同士の界面に接着剤がリッ
チな層が形成され、同じ厚さでも1枚物の場合に比べて
積層構造の方が外圧による変形量が少なくなり圧縮破壊
強度が向上する。
【0017】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を比較例と共
に説明する。 (実施例)平均粒子径0.01μmの酸化チタン粒子を
分散させた固形分30%の酸化チタンスラリーに、セラ
ミック繊維を主体とした厚さ0.25mmの無機ペーパ
ー(日本無機株式会社製 MCS−025H)を浸漬さ
せ、次いで、このように酸化チタンスラリーを含浸させ
た無機ペーパーを2枚積層し、その後、矩形波の形状に
形成された凸凹部に沿わせるようにして通し、所望の形
状に波付け成形したのち、150℃で乾燥して2層に積
層された無機ペーパーからなる波板(無機ペーパー成形
体)を得た。同じ方法にて平板状の2層構造の無機ペー
パー成形体を作成した。このようにして得られた波板と
平板を交互に積層して、ハニカムエレメントを作成し
た。この時、波板と平板とは前記酸化チタンスラリーを
用いて互いに接合するようにした。
【0018】このハニカムエレメントを400℃で3時
間焼成し、脱硝触媒担体用ハニカムエレメントとした。
この場合のエレメントの酸化チタン保持量は300g/
2であった。次に、このエレメントに五酸化バナジウ
ムを付着させることにより脱硝触媒エレメントを得た。
この時の五酸化バナジウムの付着量は60g/m2 であ
った。
【0019】次に、アンモニア等量比0.8、250℃
の温度下で脱硝性能を測定したところ、脱硝率は80%
であった。尚、脱硝率は次の方法により求めた。即ち、
脱硝触媒エレメントを反応容器に装着し、一酸化窒素1
00ppm、二酸化イオウ100ppm、二酸化炭素1
0重量%、酸素10重量%、水蒸気10重量%、残余窒
素からなる混合ガスにアンモニア80ppmを導入し、
反応温度250℃、空間速度10000/hrとして通
し、この時触媒を通過したガスの一酸化窒素の濃度を測
定し、 脱硝率=〔(混合ガスの一酸化窒素濃度ppm−触媒を
通過したガスの一酸化窒素濃度ppm)/混合ガスの一
酸化窒素濃度ppm〕×100 として脱硝率(%)を求めた。
【0020】また、圧縮破壊強度を測定したところ1.
5kg/cm2 であった。尚、圧縮破壊強度は次の方法
により求めた。即ち、Z方向に荷重を加えて破壊した時
の荷重を断面積で除して、 圧縮破壊強度(kg/cm2 )=破壊荷重(kg)/断
面積(cm2 ) として圧縮破壊強度を求めた。
【0021】(比較例)次に、セラミック繊維を主体と
した厚さ0.5mmの1枚物の無機ペーパー(日本無機
株式会社製 MCS−050H)を用いた以外は前記実
施例と同様にして脱硝触媒エレメントを得た。得られた
脱硝触媒エレメントの酸化チタン保持量は220g/m
2 で、五酸化バナジウムの付着量は45g/m2 であっ
た。
【0022】次に、この脱硝触媒エレメントについて前
記実施例と同様にして脱硝率と圧縮破壊強度を測定した
ところ、それぞれ75%と1.0kg/cm2 であっ
た。このように、比較例に比べ、実施例の方が担持物質
の保持量も多く、触媒性能に優れ、また触媒を保持する
エレメントの強度も優れることが確認できた。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、担持物質の担持量を増
やすことができるため、ハニカムエレメントの性能を向
上することができる。また、1枚物の無機ペーパーの波
付け加工品に比べ、複数枚の積層無機ペーパーの波付け
加工により、特に凹凸状の波付け加工によっても波頂点
部において紙層崩れを生じることがなく、圧縮破壊強度
に優れたものが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 35/04 C B28B 1/00 F

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機質繊維を主体とする無機ペーパーか
    ら成る無機ペーパー成形体を間隙を存して互いに接合し
    てなるハニカムエレメントにおいて、前記各無機ペーパ
    ー成形体が複数枚の無機ペーパーを積層したものである
    ことを特徴とするハニカムエレメント。
  2. 【請求項2】 互いに接合される前記無機ペーパー成形
    体の少なくとも一方が凹凸形状の波板であることを特徴
    とする請求項1記載のハニカムエレメント。
  3. 【請求項3】 前記凹凸形状が矩形波であることを特徴
    とする請求項2記載のハニカムエレメント。
  4. 【請求項4】 無機質繊維を主体とする無機ペーパーに
    担持物質と接着剤を含むスラリーを付着処理した湿潤状
    態の無機ペーパー同士を複数枚積層してから所定形状に
    成形して無機ペーパー成形体とし、前記無機ペーパー成
    形体同士を担持物質と接着剤を含むスラリーの固化によ
    り互いに接合するようにしたことを特徴とするハニカム
    エレメントの製造方法。
  5. 【請求項5】 互いに接合される前記無機ペーパー成形
    体の少なくとも一方をコルゲート加工により凹凸形状の
    波板に成形するようにしたことを特徴とする請求項4記
    載のハニカムエレメントの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記凹凸形状が矩形波であることを特徴
    とする請求項5記載のハニカムエレメントの製造方法。
JP6171741A 1994-06-30 1994-06-30 ハニカムエレメント及びその製造方法 Withdrawn JPH0811251A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH119995A (ja) * 1997-06-24 1999-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 吸着酸化触媒体とその製造方法
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