Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4818939B2 - Reinforced porous honeycomb structure - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4818939B2 - Reinforced porous honeycomb structure - Google Patents

Reinforced porous honeycomb structure Download PDF

Info

Publication number
JP4818939B2
JP4818939B2 JP2007004635A JP2007004635A JP4818939B2 JP 4818939 B2 JP4818939 B2 JP 4818939B2 JP 2007004635 A JP2007004635 A JP 2007004635A JP 2007004635 A JP2007004635 A JP 2007004635A JP 4818939 B2 JP4818939 B2 JP 4818939B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
honeycomb structure
porous honeycomb
reinforced
fine powder
reinforced porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007004635A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008169090A (en
Inventor
倫久 川田
幹宏 山中
淳 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2007004635A priority Critical patent/JP4818939B2/en
Publication of JP2008169090A publication Critical patent/JP2008169090A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4818939B2 publication Critical patent/JP4818939B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Description

本発明は、吸着分離材や触媒担体などに広く用いられることができ、かつ高い強度を有する強化多孔質ハニカム構造体、およびその製造方法に関する。また、強化多孔質ハニカム構造体を焼成してなる焼結強化ハニカム構造体に関する。   The present invention relates to a reinforced porous honeycomb structure that can be widely used for an adsorption separation material, a catalyst carrier, and the like and has high strength, and a method for manufacturing the same. The present invention also relates to a sintered reinforced honeycomb structure obtained by firing a reinforced porous honeycomb structure.

多孔質材料はその内部に無数の微細な孔を有し、外表面に対して非常に大きな内部表面積を有することを特徴とする材料である。そのため、多孔質材料は、吸着剤、触媒あるいは触媒担体、クロマトグラフィーのカラム、空気調和機および水質浄化装置のフィルタなど幅広い用途で利用されている。このような多孔質材料を利用する際には、その用途に応じて粉末、粒子、繊維、ハニカム、薄膜、ナノチューブなど様々な形状物として使い分けることができる。   The porous material is a material characterized in that it has innumerable fine pores inside and has a very large internal surface area with respect to the outer surface. Therefore, porous materials are used in a wide range of applications such as adsorbents, catalysts or catalyst carriers, chromatography columns, air conditioners, and filters for water purification devices. When such a porous material is used, it can be properly used as various shapes such as powders, particles, fibers, honeycombs, thin films, and nanotubes depending on the application.

ここで、空気清浄機のフィルタは、流体処理に使用される代表的なものとして挙げられる。多孔質材料は、空気清浄機のフィルタとして利用することも可能である。空気清浄機のフィルタとして最も一般的に用いられている多孔質材料は、粒状の活性炭である。該活性炭を空気清浄機のフィルタに利用するためには、適当な容器内に該活性炭を充填し、該容器に処理流体である空気を通過させる方法が用いられる。しかし、この方法は処理流体の接触面積が非常に大きい反面、圧力損失の増大や線速度を大きくできないという欠点がある。   Here, the filter of an air cleaner is mentioned as a typical thing used for fluid processing. The porous material can also be used as a filter for an air cleaner. The most commonly used porous material for air cleaner filters is granular activated carbon. In order to use the activated carbon for a filter of an air cleaner, a method is used in which the activated carbon is filled in an appropriate container and air as a processing fluid is passed through the container. However, this method has a drawback that the contact area of the processing fluid is very large, but the pressure loss increases and the linear velocity cannot be increased.

このような圧力損失の低減を目的として、ストレートな流路をもつハニカム状に形成された多孔質材料(以下、多孔質ハニカム構造体という)を用いることができる。現在利用されている多孔質ハニカム構造体の多くは、セラミックを押出し成形することによって作製された担体である。そして、該担体に触媒成分をウォッシュコートして、例えば空気清浄機のフィルタなどに利用する。なお、多孔質ハニカム構造体の一般的な比表面積は、100〜200m2/g程度である。 For the purpose of reducing such pressure loss, a porous material (hereinafter referred to as a porous honeycomb structure) formed in a honeycomb shape having a straight flow path can be used. Many of the currently used porous honeycomb structures are carriers produced by extruding ceramic. Then, the catalyst component is wash-coated on the carrier and used for, for example, a filter of an air cleaner. The general specific surface area of the porous honeycomb structure is about 100 to 200 m 2 / g.

一般的に多孔質ハニカム構造体は、セル密度(1平方インチあたりのセル数)が大きく、ハニカム壁厚が薄いほど多孔質材料と処理液体の接触面積が増加して性能が向上する。   In general, a porous honeycomb structure has a higher cell density (number of cells per square inch), and the thinner the honeycomb wall thickness, the larger the contact area between the porous material and the treatment liquid, thereby improving the performance.

そこで、ゾル−ゲル法を利用して、開口径を5〜50μmに制御することができ、なおかつ800〜900m2/gの大きな比表面積を有する多孔質なハニカム形状のシリカゲルを作製する技術が、特許文献1に開示されている。
特開2004−307294号公報
Therefore, a technique for producing a porous honeycomb-shaped silica gel having a large specific surface area of 800 to 900 m 2 / g, which can control the opening diameter to 5 to 50 μm using a sol-gel method, It is disclosed in Patent Document 1.
JP 2004-307294 A

多孔質ハニカム構造体は、大きな比表面積を有しているため、例えば、大量の流体処理を迅速に行なうことができる。しかし一方で、多孔質ハニカム構造体は、多孔質であるために強度が弱くなり、取り扱いに細心の注意をはらう必要があるとの欠点がある。   Since the porous honeycomb structure has a large specific surface area, for example, a large amount of fluid treatment can be performed quickly. On the other hand, however, the porous honeycomb structure has a drawback that since it is porous, its strength is weakened and it is necessary to pay close attention to handling.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、従来の多孔質ハニカム構造体と比較して強度が向上した新規な強化多孔質ハニカム構造体およびその製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to provide a novel reinforced porous honeycomb structure having improved strength as compared with a conventional porous honeycomb structure and The manufacturing method is provided.

本発明は、多孔質ハニカム構造体と微粉末とから構成され、微粉末は多孔質ハニカム構造体の中に分散されており、多孔質ハニカム構造体の圧縮強度よりも高い圧縮強度を有する強化多孔質ハニカム構造体に関する。   The present invention is composed of a porous honeycomb structure and fine powder, the fine powder is dispersed in the porous honeycomb structure, and has a reinforced porosity having a compressive strength higher than the compressive strength of the porous honeycomb structure. The present invention relates to a quality honeycomb structure.

また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体において、圧縮強度が、1.0〜4.5kg/cm2であることが好ましい。 In the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, the compressive strength is preferably 1.0 to 4.5 kg / cm 2 .

また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体において、微粉末の平均粒子径は、1〜50μmであることが好ましい。   In the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, the average particle size of the fine powder is preferably 1 to 50 μm.

また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体において、平均開孔径が5〜150μm、比表面積が100〜1000m2/gであることが好ましい。 In the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, it is preferable that the average pore diameter is 5 to 150 μm and the specific surface area is 100 to 1000 m 2 / g.

また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体において、微粉末は、多孔質ハニカム構造体の10〜120重量%であることが好ましい。   In the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, the fine powder is preferably 10 to 120% by weight of the porous honeycomb structure.

また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体において、微粉末は、グラファイトを含むことが好ましい。   In the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, the fine powder preferably contains graphite.

また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体は、シリカゾルをゲル化し、一方向凍結ゲル化法で成形して作製されることが好ましい。   Further, the reinforced porous honeycomb structure of the present invention is preferably produced by gelling silica sol and molding it by a unidirectional freeze gelation method.

また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体は、微粉末を超音波によってシリカゾル中に分散させて作製されることが好ましい。   The reinforced porous honeycomb structure of the present invention is preferably produced by dispersing fine powder in silica sol by ultrasonic waves.

本発明の微粉末が分散された強化多孔質ハニカム構造体は、圧縮強度が高く、取り扱いが容易である。したがって、本発明の強化多孔質ハニカム構造体は、多孔質材料の用途を広げることができる。   The reinforced porous honeycomb structure in which the fine powder of the present invention is dispersed has high compressive strength and is easy to handle. Therefore, the reinforced porous honeycomb structure of the present invention can expand the application of the porous material.

<強化多孔質ハニカム構造体>
図1は、本発明の好ましい一例の強化多孔質ハニカム構造体を一部拡大して示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。図1に示すように、本発明における強化多孔質ハニカム構造体の構造は、任意の一面からみた場合に実質的に均一な大きさの開孔が多数形成された、いわゆる「蜂の巣」状に形成された構造である。そして、強化多孔質ハニカム構造体は、開孔を隔する壁(以下、ハニカム壁ともいう)内にもさらに該開孔より小さな細孔が多数形成され全体として多孔質である。
<Reinforced porous honeycomb structure>
FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a partially enlarged reinforced porous honeycomb structure of a preferred example of the present invention. As shown in FIG. 1, the structure of the reinforced porous honeycomb structure according to the present invention is formed in a so-called “honeycomb” shape in which a large number of apertures having a substantially uniform size are formed when viewed from an arbitrary surface. It is a structured. The reinforced porous honeycomb structure is porous as a whole because a large number of pores smaller than the openings are formed in the walls separating the openings (hereinafter also referred to as honeycomb walls).

本発明の強化多孔質ハニカム構造体は、多孔質ハニカム構造体と微粉末とから構成される。該微粉末は、該多孔質ハニカム構造体の中に分散している。強化多孔質ハニカム構造体は、多孔質ハニカム構造体に強度を付与したものである。つまり、本発明の微粉末は、多孔質ハニカム構造体に強度を付与することができるものである。強化多孔質ハニカム構造体は、微粉末を含有する。また、本発明において、多孔質ハニカム構造体は、「多孔質シリカ」からなることが好ましい。多孔質であるためその比表面積が大きく、多量の流体を処理することができ、表面のシラノール基を利用してその表面を改質することができるなどの理由からである。通常このような多孔質シリカはその強度を向上させるための方法として焼成のみを利用するため、その比表面積は小さくなる傾向がある。一方、本発明の微粉末を分散させた「強化多孔質ハニカム構造体」は多孔質の性質を保持しながら、その強度を向上させることができる。   The reinforced porous honeycomb structure of the present invention is composed of a porous honeycomb structure and fine powder. The fine powder is dispersed in the porous honeycomb structure. The reinforced porous honeycomb structure is obtained by imparting strength to the porous honeycomb structure. That is, the fine powder of the present invention can impart strength to the porous honeycomb structure. The reinforced porous honeycomb structure contains fine powder. In the present invention, the porous honeycomb structure is preferably made of “porous silica”. This is because it is porous so that its specific surface area is large, a large amount of fluid can be treated, and the surface can be modified using silanol groups on the surface. Usually, such porous silica uses only firing as a method for improving its strength, and therefore its specific surface area tends to be small. On the other hand, the “reinforced porous honeycomb structure” in which the fine powder of the present invention is dispersed can improve the strength while maintaining the porous property.

また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体において、強度を付与するために微粉末が「分散」されている状態とは、多孔質ハニカム構造体に微粉末が略均一に分布している状態をさす。このように強化多孔質ハニカム構造体において微粉末が分散していることは、例えば、電子顕微鏡を用いて観察することで確認することができる。   In the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, the state in which the fine powder is “dispersed” in order to impart strength is the state in which the fine powder is distributed substantially uniformly in the porous honeycomb structure. Sure. Thus, it can be confirmed that the fine powder is dispersed in the reinforced porous honeycomb structure by, for example, observation using an electron microscope.

強化多孔質ハニカム構造体の圧縮強度は、多孔質ハニカム構造体よりも高い。強化多孔質ハニカム構造体全体として多孔質ハニカム構造体よりも高い圧縮強度を発現し得るならば、該微粉末の量は、特に制限されるものではない。   The compressive strength of the reinforced porous honeycomb structure is higher than that of the porous honeycomb structure. The amount of the fine powder is not particularly limited as long as the reinforced porous honeycomb structure as a whole can exhibit higher compressive strength than the porous honeycomb structure.

強化多孔質ハニカム構造体の圧縮強度をさらに大きくするためには、強化多孔質ハニカム構造体を構成する微粉末を増量することが効果的である。ただし、微粉末を増量しすぎると、強化多孔質ハニカム構造体が「蜂の巣」状を形成できない虞がある。   In order to further increase the compressive strength of the reinforced porous honeycomb structure, it is effective to increase the amount of fine powder constituting the reinforced porous honeycomb structure. However, if the amount of fine powder is excessively increased, the reinforced porous honeycomb structure may not be able to form a “honeycomb” shape.

<強化多孔質ハニカム構造体の圧縮強度>
本発明の強化多孔質ハニカム構造体は、多孔質ハニカム構造体よりも圧縮強度が高い。強化多孔質ハニカム構造体の圧縮強度は、微粉末の量に比例する。
<Compressive strength of reinforced porous honeycomb structure>
The reinforced porous honeycomb structure of the present invention has higher compressive strength than the porous honeycomb structure. The compressive strength of the reinforced porous honeycomb structure is proportional to the amount of fine powder.

例えば、多孔質シリカからなる多孔質ハニカム構造体と微粉末とからなる強化多孔質ハニカム構造体は、圧縮強度が1.19〜4.13kg/cm2である。なお、多孔質シリカからなる多孔質ハニカム構造体の圧縮強度は、約0.5〜0.9kg/cm2である。 For example, a reinforced porous honeycomb structure made of a porous honeycomb structure made of porous silica and fine powder has a compressive strength of 1.19 to 4.13 kg / cm 2 . The compressive strength of the porous honeycomb structure made of porous silica is about 0.5 to 0.9 kg / cm 2 .

この圧縮強度は、微粉末の量で調整でき、微粉末の量は、用いる微粉末の種類、多孔質ハニカム構造体の材質および強化多孔質ハニカム構造体の比表面積などによって適宜調整される。ただし、本発明の強化多孔質ハニカム構造体においては、上述した例示のように圧縮強度が1.0〜4.5kg/cm2の範囲であることが好ましく、1.1〜4.2kg/cm2の範囲であることが特に好ましい。強化多孔質ハニカム構造体の圧縮強度が1.0kg/cm2未満である場合、多孔質ハニカム構造体と比較して高い強度を発現できず、一方、該圧縮強度が4.5kg/cm2を越える場合には、強化多孔質ハニカム構造体の微粉末の量が多すぎ、「蜂の巣」状を保つことができない。 This compressive strength can be adjusted by the amount of fine powder, and the amount of fine powder is appropriately adjusted according to the type of fine powder used, the material of the porous honeycomb structure, the specific surface area of the reinforced porous honeycomb structure, and the like. However, in the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, the compressive strength is preferably in the range of 1.0 to 4.5 kg / cm 2 as illustrated above, and 1.1 to 4.2 kg / cm 2. A range of 2 is particularly preferred. When the compressive strength of the reinforced porous honeycomb structure is less than 1.0 kg / cm 2 , high strength cannot be expressed as compared with the porous honeycomb structure, while the compressive strength is 4.5 kg / cm 2 . In the case of exceeding, the amount of the fine powder of the reinforced porous honeycomb structure is too large, and the “honeycomb” shape cannot be maintained.

ここで、圧縮強度は、以下の(1)〜(3)の測定方法を採用する。
(1)適当な長さの柱状物である強化多孔質ハニカム構造体を、長手方向に1cmの長さで水平に切断する。この切断面を水平切断面とする。そして、該水平切断面に垂直に負荷(応力)をかけることができるような状態でロードセルに設置する。
Here, the measurement method of the following (1)-(3) is employ | adopted for compressive strength.
(1) A reinforced porous honeycomb structure, which is a columnar material having an appropriate length, is horizontally cut to a length of 1 cm in the longitudinal direction. This cut surface is defined as a horizontal cut surface. And it installs in a load cell in the state which can apply a load (stress) perpendicularly to this horizontal cut surface.

(2)該水平切断面に垂直に負荷をかけていく。負荷の大きさは、ロードセルで量ることができる。   (2) A load is applied vertically to the horizontal cut surface. The magnitude of the load can be measured with a load cell.

(3)強化多孔質ハニカム構造体が完全に破砕する直前にかけられた負荷を該水平切断面1cm2あたりの数値に換算し、これを圧縮強度とする。 (3) The load applied immediately before the reinforced porous honeycomb structure is completely crushed is converted into a numerical value per 1 cm 2 of the horizontal cut surface, and this is used as the compressive strength.

<微粉末>
上述の微粉末は、その形状が球状、直方体状、多角形体状あるいは空孔や突起を有しているものいずれでもよいが、球状であることが好ましい。本発明の微粉末の大きさとしては、ミクロンオーダのものを利用することが好ましい。そして、微粉末が球状である場合に、その平均粒子径は、1〜50μmの範囲内であるのが好ましい。そして、該平均粒子径は、強化多孔質ハニカム構造体の比表面積を大きく損なうこと無くかつ、ハニカム壁の厚さより小さいと考えられる5〜20μmであるのが特に好ましい。該平均粒子径が、1μm未満である場合には、その強度が向上する効果が低下する虞があり、50μmを越える場合には、ハニカム壁よりも大きくなり、壁面から微粉末が突出するために流体処理能力が低下する虞があるためである。
<Fine powder>
The fine powder described above may be spherical, rectangular parallelepiped, polygonal or those having pores or protrusions, but is preferably spherical. As the size of the fine powder of the present invention, it is preferable to use a micron order size. And when a fine powder is spherical, it is preferable that the average particle diameter exists in the range of 1-50 micrometers. The average particle diameter is particularly preferably 5 to 20 μm, which is considered to be less than the thickness of the honeycomb wall without greatly degrading the specific surface area of the reinforced porous honeycomb structure. When the average particle size is less than 1 μm, the effect of improving the strength may be reduced. When the average particle size is more than 50 μm, it becomes larger than the honeycomb wall, and fine powder protrudes from the wall surface. This is because the fluid processing capability may be reduced.

本発明の強化多孔質ハニカム構造体において、微粉末の大きさは、多孔質ハニカム構造体に強度を付与するための重要なファクタである。該微粒子は、多孔質ハニカム構造体の材料の分子間をアンカーする役割を有する。従来、ある材料の強度・剛性・靭性などの物理的特性を強化するために複数の添加物を加える手法は現在においても採用されている。ただし、従来の該添加物としては、1μm前後の平均粒子径のものが有効であるとされている。そして、1μm前後の平均粒子径の該添加物は、凝集により均一分散などが困難であることが多いことが知られている。   In the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, the size of the fine powder is an important factor for imparting strength to the porous honeycomb structure. The fine particles have a role of anchoring between molecules of the material of the porous honeycomb structure. Conventionally, a technique of adding a plurality of additives to enhance physical properties such as strength, rigidity, and toughness of a material is still employed. However, as the conventional additive, one having an average particle diameter of about 1 μm is considered to be effective. It is known that the additive having an average particle diameter of about 1 μm is often difficult to uniformly disperse due to aggregation.

本発明に用いられる強度を付与する微粉末は、特に制限されるものではない。ただし、例えば、強化材などとして複合材料の原料に用いられるグラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、カーボンナノファイバ、シリカファイバなどを用いることが好ましい。中でも、低コストであることからグラファイトを用いることが特に好ましい。本発明の微粉末としては、市販品を用いることができ、例えばグラファイト(粉末状、平均粒子径:5〜20μm)などを用いることができる。   The fine powder imparting strength used in the present invention is not particularly limited. However, it is preferable to use, for example, graphite, carbon nanotube, carbon black, carbon nanofiber, silica fiber or the like used as a raw material for the composite material as a reinforcing material. Among them, it is particularly preferable to use graphite because of its low cost. As the fine powder of the present invention, a commercially available product can be used. For example, graphite (powder, average particle size: 5 to 20 μm) can be used.

微粉末の量は、強化多孔質ハニカム構造体の重量に対して10〜120重量%の範囲内であることが好ましく、20〜100重量%の範囲内であることが特に好ましい。微粉末の量が10重量%未満である場合には、強化多孔質ハニカム構造体が全体として十分に強度を発現できなくなる虞がある。また、微粉末の量が120重量%を超える場合には、強化多孔質ハニカム構造体自体、特にハニカム壁を形成できなくなる虞がある。   The amount of the fine powder is preferably in the range of 10 to 120% by weight, particularly preferably in the range of 20 to 100% by weight, based on the weight of the reinforced porous honeycomb structure. When the amount of the fine powder is less than 10% by weight, the reinforced porous honeycomb structure as a whole may not be able to exhibit sufficient strength. If the amount of fine powder exceeds 120% by weight, the reinforced porous honeycomb structure itself, particularly the honeycomb wall, may not be formed.

なお、多孔質ハニカム構造体中に含まれる微粉末の平均粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡にて直接観察することによって測定することができる。   In addition, the average particle diameter of the fine powder contained in the porous honeycomb structure can be measured, for example, by directly observing with a scanning electron microscope.

<強化多孔質ハニカム構造体の構造>
≪平均開孔径≫
本発明の強化多孔質ハニカム構造体における平均開孔径は、特に制限されるものではないが、5〜150μmの範囲内であるのが好ましく、10〜100μmの範囲内であるのが特に好ましい。強化多孔質ハニカム構造体をフィルタとして用いる場合に、平均開孔径が5μmより小さくなると圧力損失が大きくなる傾向にある。また、平均開孔径が150μmを越える場合には、強化多孔質ハニカム構造体の比表面積が小さくなる虞がある。なお、強化多孔質ハニカム構造体の平均開孔径は、図1に示すように、多孔質ハニカム構造体断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で直接観察し、写真を撮り、当該SEM写真から解析することで測定することができる。
<Structure of reinforced porous honeycomb structure>
≪Average pore diameter≫
The average pore diameter in the reinforced porous honeycomb structure of the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 150 μm, and particularly preferably in the range of 10 to 100 μm. When the reinforced porous honeycomb structure is used as a filter, the pressure loss tends to increase when the average pore diameter is smaller than 5 μm. When the average pore diameter exceeds 150 μm, the specific surface area of the reinforced porous honeycomb structure may be reduced. As shown in FIG. 1, the average pore diameter of the reinforced porous honeycomb structure is obtained by directly observing a cross section of the porous honeycomb structure with a scanning electron microscope (SEM), taking a photograph, and analyzing the SEM photograph. Can be measured.

≪比表面積≫
また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体における比表面積は、特に制限されるものではないが、100〜1000m2/gの範囲内であるのが好ましく、140〜800m2/gの範囲内であるのが特に好ましい。比表面積が100m2/gより小さくなると流体処理能力が低下し、比表面積が1000m2/gより大きくなると微粉末の添加量が少なく強度向上の効果が低下するからである。なお、強化多孔質ハニカム構造体の比表面積は、−196℃で窒素吸脱着測定を行ない、得られた吸脱着等温線に対しBETプロットを適用し解析することで測定することができる。
≪Specific surface area≫
The specific surface area of the reinforced honeycomb structure of the present invention, but are not particularly limited, is preferably in the range of 100~1000m 2 / g, in the range of 140~800m 2 / g It is particularly preferred. This is because when the specific surface area is smaller than 100 m 2 / g, the fluid processing capacity is lowered, and when the specific surface area is larger than 1000 m 2 / g, the amount of fine powder added is small and the effect of improving the strength is lowered. The specific surface area of the reinforced porous honeycomb structure can be measured by performing nitrogen adsorption / desorption measurement at -196 ° C and applying a BET plot to the obtained adsorption / desorption isotherm for analysis.

一般的に、多孔質ハニカム構造体の平均開孔径が小さくなるにつれて比表面積は大きくなるとともにハニカム壁の厚みは小さくなる傾向にある。したがって、表面積対体積比は1×103〜5×1052/m3となる。しかし、本発明の強化多孔質ハニカム構造体においては、構成する材質が従来の多孔質ハニカム構造体よりもさらに多孔質となっているため、平均開孔径が変化しても比表面積は大きく変わらないので、表面積対体積比は1×107〜1×1082/m3となる。 Generally, as the average pore size of the porous honeycomb structure decreases, the specific surface area increases and the thickness of the honeycomb wall tends to decrease. Accordingly, the surface area to volume ratio is 1 × 10 3 to 5 × 10 5 m 2 / m 3 . However, in the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, since the constituent material is more porous than the conventional porous honeycomb structure, the specific surface area does not change greatly even if the average pore diameter changes. Therefore, the surface area to volume ratio is 1 × 10 7 to 1 × 10 8 m 2 / m 3 .

以上より、本発明の強化多孔質ハニカム構造体は平均開孔径が5〜150μmの範囲内であり、かつ、比表面積が100〜1000m2/g(1×107〜1×1082/m3)の範囲内であるように実現されることが特に好ましい。なお、このような好ましい範囲内の平均開孔径および比表面積を有する多孔質ハニカム構造体を製造するための条件については後述する。 Thus, reinforcing honeycomb structure of the present invention is in the range average opening diameter of 5 to 150 m, and a specific surface area of 100~1000m 2 / g (1 × 10 7 ~1 × 10 8 m 2 / It is particularly preferred that it is realized to be in the range of m 3 ). In addition, conditions for producing a porous honeycomb structure having an average pore diameter and a specific surface area within such a preferable range will be described later.

≪形状≫
本発明の強化多孔質ハニカム構造体は、その形状は特に制限されるものではないが、例えば断面形状が円状(真円形状、楕円形状)、角形状(三角形状、四角形状、多角形状)などである柱状物に切り出されたものが好ましい。この場合、該開孔は柱状物の長手方向に関する両側の面に貫通するように、柱状物を切り出すことが好ましい。かかる柱状物は、その大きさについて特に制限されるものではないが、その長手方向に沿った長さが0.5〜30cmの範囲内であり、またその長手方向に水平な切断面の面積が0.5〜20cm2の範囲内であることが好ましい。
≪Shape≫
The shape of the reinforced porous honeycomb structure of the present invention is not particularly limited. For example, the cross-sectional shape is circular (perfect circle shape, elliptical shape), square shape (triangular shape, square shape, polygonal shape). What was cut into a columnar material such as In this case, it is preferable to cut out the columnar object so that the opening penetrates both sides of the columnar object in the longitudinal direction. The size of the columnar material is not particularly limited, but the length along the longitudinal direction is in the range of 0.5 to 30 cm, and the area of the cut surface horizontal in the longitudinal direction is large. It is preferably within the range of 0.5 to 20 cm2.

≪細孔≫
また、本発明の強化多孔質ハニカム構造体において、開孔を隔するハニカム壁内に形成された細孔の大きさは、1〜50nmであるのが好ましい。反応率や吸着容量を向上させるためには表面積を大きくする必要がある、すなわち2nm以下の直径を有するミクロ孔を多く有することが好ましい。一方で、ミクロ孔内では分子拡散速度は非常に遅いので、効率化を図るためには2〜50nmの直径を有するメソ孔の存在も重要となる。当該細孔の大きさや細孔径分布は、例えば−196℃で窒素吸脱着測定を行ない、得られた吸脱着等温線に対しDollimore−Heal法を適用し解析することで計算することができる。
≪pores≫
In the reinforced porous honeycomb structure of the present invention, the size of the pores formed in the honeycomb wall separating the openings is preferably 1 to 50 nm. In order to improve the reaction rate and the adsorption capacity, it is necessary to increase the surface area, that is, it is preferable to have many micropores having a diameter of 2 nm or less. On the other hand, since the molecular diffusion rate is very slow in the micropores, the presence of mesopores having a diameter of 2 to 50 nm is also important for efficiency. The pore size and pore size distribution can be calculated, for example, by measuring nitrogen adsorption / desorption at −196 ° C. and applying the Dollimore-Heal method to the obtained adsorption / desorption isotherm and analyzing.

<焼結強化ハニカム構造体>
焼結強化ハニカム構造体とは、上述の強化多孔質ハニカム構造体を焼成したものである。焼結強化ハニカム構造体の圧縮強度は、その焼結強化ハニカム構造体の焼成前における強化多孔質ハニカム構造体の圧縮強度よりも高い値である。
<Sintered reinforced honeycomb structure>
The sintered reinforced honeycomb structure is obtained by firing the reinforced porous honeycomb structure described above. The compressive strength of the sintered reinforced honeycomb structure is higher than the compressive strength of the reinforced porous honeycomb structure before firing the sintered reinforced honeycomb structure.

焼結強化ハニカム構造体は、強化多孔質ハニカム構造体を800〜1100℃、特に好ましくは900〜1000℃で、2〜4時間、焼成して形成される。該焼成は窒素雰囲気で行なわれることが好ましい。焼成は、800℃未満で行なった場合には、強度向上が不十分になるとの不具合が生じ、1100℃を越える温度で行なった場合には、多孔質内の細孔が消滅し比表面積が減少する不具合が生じる。   The sintered reinforced honeycomb structure is formed by firing the reinforced porous honeycomb structure at 800 to 1100 ° C., particularly preferably 900 to 1000 ° C. for 2 to 4 hours. The firing is preferably performed in a nitrogen atmosphere. When firing is performed at a temperature lower than 800 ° C., there is a problem that the strength is not improved sufficiently. When the firing is performed at a temperature exceeding 1100 ° C., the pores in the porous body disappear and the specific surface area decreases. A malfunction occurs.

焼成とは、もともと材料に強度や形状維持力を付加するためにおこなうもので、強化多孔質ハニカム構造体をその成分の融点を超えない高温に加熱すると、強化多孔質ハニカム構造体を構成する各粒子内の原子が活発に運動をはじめ、粒子の表面にそって移動し、粒子同士の接点に集まってネックを形成する。その後、温度の上昇に伴なって粒子内部からも運動が始まるようになり、粒子同士がしっかり結合していく。そして、粉末粒子同士が互いに接着し、同時に粒子間の空隙が収縮して強化多孔質ハニカム構造体が緻密化され、焼結強化ハニカム構造体に変化する。   Firing is originally performed to add strength and shape retention to the material. When the reinforced porous honeycomb structure is heated to a high temperature that does not exceed the melting point of its components, each of the reinforced porous honeycomb structures is formed. The atoms in the particle begin to move actively, move along the surface of the particle, and gather at the contact point between the particles to form a neck. After that, as the temperature rises, the movement starts from the inside of the particles, and the particles are firmly bonded to each other. Then, the powder particles are bonded to each other, and at the same time, the voids between the particles are contracted to densify the reinforced porous honeycomb structure, thereby changing to a sintered reinforced honeycomb structure.

したがって、焼結強化ハニカム構造体は、強化多孔質ハニカム構造体と比べて高い圧縮強度を有する。ただし、強化多孔質ハニカム構造体の比表面積と、これを焼成してなる焼結強化ハニカム構造体の比表面積とを比較すると、前者の比表面積の値が高い。   Therefore, the sintered reinforced honeycomb structure has a higher compressive strength than the reinforced porous honeycomb structure. However, when the specific surface area of the reinforced porous honeycomb structure is compared with the specific surface area of the sintered reinforced honeycomb structure obtained by firing the reinforced porous honeycomb structure, the value of the former specific surface area is high.

<焼結強化ハニカム構造体の圧縮強度>
焼結強化ハニカム構造体が例えば、多孔質シリカで形成された多孔質ハニカム構造体と微粉末とからなる強化多孔質ハニカム構造体を焼成して作製されたものである場合には、焼結強化ハニカム構造体の圧縮強度は、4.90〜6.05kg/cm2である。この値は、多孔質シリカで形成された多孔質ハニカム構造体と微粉末とからなる強化多孔質ハニカム構造体の圧縮強度の値よりも高い。なお、多孔質シリカで形成された多孔質ハニカム構造体を同様に焼成してなる焼結ハニカム構造体は、約1.71kg/cm2である。
<Compressive strength of sintered reinforced honeycomb structure>
For example, if the sintered reinforced honeycomb structure is produced by firing a reinforced porous honeycomb structure made of porous silica and fine powder, the reinforced sintering The compressive strength of the honeycomb structure is 4.90 to 6.05 kg / cm 2 . This value is higher than the value of the compressive strength of the reinforced porous honeycomb structure composed of a porous honeycomb structure formed of porous silica and fine powder. A sintered honeycomb structure obtained by firing a porous honeycomb structure formed of porous silica in the same manner is about 1.71 kg / cm 2 .

<用途>
本発明の強化多孔質ハニカム構造体および焼結強化ハニカム構造体は、空気清浄機等のフィルタ用として好適に用いることができる。本発明の強化多孔質ハニカム構造体を空気清浄機のフィルタとして用いる場合、フィルタ以外の部分は、従来公知の一般的な構造を採用することができる。例えば、空気入口および空気出口が設けられた適宜の形状のハウジング内において、空気入口から集塵フィルタ、送風装置(例えばプロペラ状のファンや、圧力式ノズルにて空気を圧縮する装置など)などを通った空気がフィルタに送られ、フィルタ通過後の空気が空気出口から空気清浄機外に排出されるように構成される。フィルタには、上述した強化多孔質ハニカム構造体を、例えば柱状に切り出したものを用いることができ、空気の通過方向と開孔とが略平行となるように(すなわち、柱状の長手方向が空気の通過方向と略平行となるように)配置されることが好ましい。また、強化多孔質ハニカム構造体を用いると、風圧や物理的な衝撃に対する耐性が強くなり、結果として長寿命化に寄与する。
<Application>
The reinforced porous honeycomb structure and the sintered reinforced honeycomb structure of the present invention can be suitably used for a filter such as an air cleaner. When the reinforced porous honeycomb structure of the present invention is used as a filter of an air cleaner, a conventionally well-known general structure can be adopted for parts other than the filter. For example, in a housing having an appropriate shape provided with an air inlet and an air outlet, a dust collection filter, a blower (for example, a propeller-shaped fan, a device that compresses air with a pressure nozzle), etc. from the air inlet The passed air is sent to the filter, and the air that has passed through the filter is discharged from the air outlet to the outside of the air cleaner. As the filter, the above-described reinforced porous honeycomb structure cut out in a columnar shape can be used, for example, so that the air passage direction and the aperture are substantially parallel (that is, the columnar longitudinal direction is the air). Are preferably arranged so as to be substantially parallel to the passage direction of In addition, when a reinforced porous honeycomb structure is used, resistance to wind pressure and physical impact is increased, resulting in longer life.

<強化多孔質ハニカム構造体の製造方法>
本発明の強化多孔質ハニカム構造体は、その製造方法について特に制限されるものではないが、一方向凍結ゲル化法を利用して製造されたものであることが好ましい。効率よく強化多孔質ハニカム構造体を製造することができるからである。
<Method for producing reinforced porous honeycomb structure>
The reinforced porous honeycomb structure of the present invention is not particularly limited with respect to its manufacturing method, but is preferably manufactured using a unidirectional freeze gelation method. This is because the reinforced porous honeycomb structure can be manufactured efficiently.

≪一方向凍結ゲル化法≫
一方向凍結ゲル化法とは、凍結ゲル化法と一方向凍結法とを組み合わせた技術である。凍結ゲル化法とは、凍結濃縮効果を利用したゲル化法である。ゾルを凍結すると分相が生じ、ほぼ純粋な水が凝固した相と、コロイド粒子が濃縮された相の2相に分かれる。この濃縮によるゲル化促進効果は非常に大きく、低温においても氷の間隙に集合したコロイド粒子同士は結合してゲル化する。この時氷がテンプレートの役割を果たし、解凍・乾燥後には凍結時の形状を保持した試料が得られる。一方、一方向凍結法とは、氷の成長を制御する方法である。これは、金属酸化物のゲルに方向性を持たせて凍結することで、氷を一方向に柱状に成長させて複数の氷柱を形成し、氷柱の間隙に粒子を集合させる方法である。従来の一方向凍結法は金属酸化物ゲルのpolygonal繊維作製法として理解されており、長時間エージングした構造の硬い湿潤ゲルに主に適用されてきた。本発明においては、凍結ゲル化法と一方向凍結法とを組み合わせて、従来の一方向凍結法の適用範囲をゾルやゲル化直後の湿潤ゲルにまで広げて応用することで、強化多孔質ハニカム構造体を製造することができる。
≪One-way freeze gelation method≫
The unidirectional freeze gelation method is a technique in which the freeze gelation method and the unidirectional freeze method are combined. The freeze gelation method is a gelation method utilizing a freeze concentration effect. When the sol is frozen, phase separation occurs, and it is divided into two phases, a phase in which almost pure water is solidified and a phase in which colloidal particles are concentrated. The effect of accelerating gelation by this concentration is very large, and even at low temperatures, colloidal particles gathered in the gaps between ices are bonded and gelled. At this time, the ice serves as a template, and after thawing and drying, a sample that retains the shape when frozen is obtained. On the other hand, the unidirectional freezing method is a method for controlling the growth of ice. This is a method in which a metal oxide gel is frozen with directionality to grow ice in a columnar shape in one direction to form a plurality of ice columns, and particles are gathered in the gaps between the ice columns. The conventional unidirectional freezing method has been understood as a method for producing polygonal fibers of a metal oxide gel, and has been mainly applied to a hard wet gel having a structure aged for a long time. In the present invention, by combining the freezing gelation method and the unidirectional freezing method, the application range of the conventional unidirectional freezing method is extended to a sol or a wet gel immediately after gelation, thereby applying a reinforced porous honeycomb. A structure can be manufactured.

≪製造工程≫
図2は、強化多孔質ハニカム構造体の製造方法の好ましい一例を模式的に示すフローチャートである。本発明の強化多孔質ハニカム構造体の製造方法は、図2に示す(a)〜(i)の各工程を含む。また、図2にうち、括弧書きの工程は該製造方法に必要に応じて含むことが好ましい工程である。上述の(a)〜(i)の各工程の概略は、以下のとおりである。
≪Manufacturing process≫
FIG. 2 is a flowchart schematically showing a preferred example of a method for producing a reinforced porous honeycomb structure. The manufacturing method of the reinforced porous honeycomb structure of the present invention includes the steps (a) to (i) shown in FIG. In FIG. 2, the step in parentheses is a step that is preferably included in the manufacturing method as necessary. The outline of each of the steps (a) to (i) described above is as follows.

(a)シリカゾルの調整:ケイ酸ナトリウム水溶液にイオン交換樹脂を混入することで、シリカゾルを調製する工程。   (A) Preparation of silica sol: A step of preparing a silica sol by mixing an ion exchange resin in an aqueous sodium silicate solution.

(b)イオン交換樹脂の除去(およびpH調整):シリカゾルからイオン交換樹脂を除去し、必要に応じてシリカゾルのpHを調整する工程。   (B) Removal of ion exchange resin (and pH adjustment): a step of removing the ion exchange resin from the silica sol and adjusting the pH of the silica sol as necessary.

(c)微粉末分散:シリカゾルに微粉末を分散させ、複合スラリを作製する工程。
(d)シリカ湿潤ゲルの製造:複合スラリをゲル化してシリカ湿潤ゲルを製造する工程。
(C) Fine powder dispersion: A process of producing a composite slurry by dispersing fine powder in silica sol.
(D) Production of silica wet gel: A step of producing a silica wet gel by gelling a composite slurry.

(e)一方向凍結(および常温エージング):シリカ湿潤ゲルを一方向凍結させ、必要に応じて常温エージングする工程。   (E) Unidirectional freezing (and room temperature aging): A step of freezing silica wet gel in one direction and aging at room temperature as necessary.

(f)(低温エージング):必要に応じてシリカ湿潤ゲルを低温エージングする工程。
(g)解凍(および高温エージング):凍結したシリカ湿潤ゲルを解凍し、必要に応じて高温エージングする工程。
(F) (Low-temperature aging): A step of low-temperature aging the silica wet gel as necessary.
(G) Thawing (and high temperature aging): A step of thawing a frozen silica wet gel and subjecting it to high temperature aging as necessary.

(h)溶媒置換:シリカ湿潤ゲルに含まれる溶媒を置換する工程。
(i)乾燥:乾燥する工程。
(H) Solvent replacement: A step of replacing the solvent contained in the silica wet gel.
(I) Drying: A step of drying.

以下、図2に基づいて、本発明の強化多孔質ハニカム構造体の製造方法の各工程について詳細に説明する。   Hereinafter, based on FIG. 2, each process of the manufacturing method of the reinforcement | strengthening porous honeycomb structure of this invention is demonstrated in detail.

≪(a)シリカゾルの調整≫
本発明の製造方法では、まず、原料にケイ酸ナトリウム溶液(水ガラス)を純水で希釈してケイ酸ナトリウム水溶液とする。ケイ酸ナトリウム水溶液の濃度が低いと最終的に製造される強化多孔質ハニカム構造体のハニカム壁を構成する溶質が不足する。また、ケイ酸ナトリウム水溶液の濃度が高すぎると、後の工程におけるイオン交換中にケイ酸ナトリウム水溶液がゲル化してしまう。したがって、ケイ酸ナトリウム水溶液の濃度は、1.0〜2.0Mの範囲に調製することが好ましい。
≪ (a) Preparation of silica sol≫
In the production method of the present invention, first, a sodium silicate solution (water glass) is diluted with pure water as a raw material to obtain a sodium silicate aqueous solution. When the concentration of the aqueous sodium silicate solution is low, the solute constituting the honeycomb wall of the reinforced porous honeycomb structure finally produced is insufficient. Moreover, when the density | concentration of sodium silicate aqueous solution is too high, sodium silicate aqueous solution will gelatinize during the ion exchange in a next process. Therefore, the concentration of the aqueous sodium silicate solution is preferably adjusted to a range of 1.0 to 2.0M.

次に、濃度が調製されたケイ酸ナトリウム水溶液にイオン交換樹脂を混入する。これは、ケイ酸ナトリウム水溶液のpHを調整するとともに、不純物であるNaイオンを除去するために行なう。ここで、Naイオンはシリカ粒子の表面に吸着し、シリカの特性を変化させる特性を有する。上述のpHの調整とNaイオンの除去は、規則性ある平均開孔径を有する多孔質ハニカム構造体を製造するために必要である。   Next, an ion exchange resin is mixed into the sodium silicate aqueous solution whose concentration is adjusted. This is performed to adjust the pH of the aqueous sodium silicate solution and to remove Na ions that are impurities. Here, Na ions are adsorbed on the surface of the silica particles and have a characteristic of changing the characteristics of the silica. The above pH adjustment and Na ion removal are necessary for producing a porous honeycomb structure having a regular average pore size.

具体的な操作は、pHメータ(必要に応じてイオンメータ)を付設した容器内に収容したケイ酸ナトリウム水溶液にイオン交換樹脂を、所望のpH(例えば2〜3)になるまで混入する。   Specifically, an ion exchange resin is mixed in a sodium silicate aqueous solution accommodated in a container provided with a pH meter (if necessary, an ion meter) until a desired pH (for example, 2 to 3) is reached.

該イオン交換樹脂は、特に制限されるものではないが、pH調整を行ないつつ、Naイオンを十分に除去できる理由から、強酸性イオン交換樹脂を用いることが好ましい。このようなイオン交換樹脂は、例えば、オルガノ株式会社製アンバーライトIR120B H AGなどを挙げることができる。   The ion exchange resin is not particularly limited, but it is preferable to use a strongly acidic ion exchange resin because Na ions can be sufficiently removed while adjusting the pH. Examples of such ion exchange resins include Amberlite IR120B H AG manufactured by Organo Corporation.

ケイ酸ナトリウム水溶液に混入させるイオン交換樹脂の量は、特に制限されるものではないが、ケイ酸ナトリウム水溶液の体積に対して半分からほぼ同量の体積であるのが好ましい。イオン交換樹脂の量は、調整するケイ酸ナトリウム水溶液によって変わるが、イオン交換樹脂の量が少ないと、Naイオンの除去が十分に行なわれない虞がある。イオン交換樹脂の量が多すぎると、pHが小さくなりすぎて後の工程(d)でゲル化に要する時間が長くなる傾向にあるためである。   The amount of the ion exchange resin to be mixed in the aqueous sodium silicate solution is not particularly limited, but it is preferable that the volume is from half to almost the same amount as the volume of the aqueous sodium silicate solution. The amount of the ion exchange resin varies depending on the sodium silicate aqueous solution to be adjusted. However, if the amount of the ion exchange resin is small, there is a possibility that Na ions may not be sufficiently removed. This is because when the amount of the ion exchange resin is too large, the pH becomes too low and the time required for gelation in the subsequent step (d) tends to become long.

以上の工程によってケイ酸ナトリウム水溶液はシリカゾルとなり、次の工程に進む。
≪(b)イオン交換樹脂の除去(およびpH調整)≫
シリカゾルに混入しているイオン交換樹脂を除去する。イオン交換樹脂は、例えば適宜の篩を用いることで除去することができる。イオン交換樹脂を除去した後、必要に応じてシリカゾルにアンモニア水溶液を添加してpHを5.0〜6.0程度に調整する。なお、このアンモニア水溶液の添加は、製造される強化多孔質ハニカム構造体の比表面積の制御および開孔径の制御と関連する。
Through the above steps, the sodium silicate aqueous solution becomes silica sol, and the process proceeds to the next step.
<< (b) Removal of ion exchange resin (and pH adjustment) >>
The ion exchange resin mixed in the silica sol is removed. The ion exchange resin can be removed by using an appropriate sieve, for example. After removing the ion exchange resin, if necessary, an aqueous ammonia solution is added to the silica sol to adjust the pH to about 5.0 to 6.0. The addition of the aqueous ammonia solution is related to the control of the specific surface area and the control of the pore diameter of the reinforced porous honeycomb structure to be manufactured.

≪(c)微粉末分散≫
シリカゾルに微粉末を分散させる。微粉末の好適な種類や量については、上述したとおりである。該微粉末の分散は、攪拌により行なっても超音波を用いて行なってもよいが、超音波を用いて行なうことが好ましい。攪拌により微粉末を分散させると、当該微粉末の分布が不均一となったり、分散せずに沈殿してしまったりする虞があるが、超音波を用いて微粉末を分散させることにより、シリカゾル全体に微粉末を均一に分布させることが可能となるためである。
≪ (c) Fine powder dispersion≫
A fine powder is dispersed in silica sol. Suitable types and amounts of fine powder are as described above. The fine powder may be dispersed by stirring or using ultrasonic waves, but it is preferable to use ultrasonic waves. If the fine powder is dispersed by stirring, the fine powder distribution may become non-uniform or may precipitate without being dispersed. However, by dispersing the fine powder using ultrasonic waves, the silica sol This is because the fine powder can be uniformly distributed throughout.

シリカゾル中に微粉末が均一に分散された複合スラリを得ることができる。なお、当該超音波を用いた分散には、例えば超音波分散機(VC750、SONICS&MATERIALS社製)を用いることができる。   A composite slurry in which fine powder is uniformly dispersed in silica sol can be obtained. For dispersion using the ultrasonic waves, for example, an ultrasonic disperser (VC750, manufactured by SONICS & MATERIALS) can be used.

≪(d)シリカ湿潤ゲルの製造≫
複合スラリをゲル化してシリカ湿潤ゲルを得る。複合スラリのゲル化は、工程(c)工程で得られた複合スラリを、後述する工程(e)で用いるチューブ状の容器(セル)内に収容し、20〜40℃の温度範囲で2〜8時間程度静置することで行なうことができる。上述のゲル化で微粉末が分散されたシリカ湿潤ゲルを得ることができる。なお、複合スラリのゲル化を別の容器内で行なった後、得られたシリカ湿潤ゲルを工程(e)で用いるチューブ状の容器に収容するようにしても勿論よい。
<< (d) Production of silica wet gel >>
The composite slurry is gelled to obtain a silica wet gel. In the gelation of the composite slurry, the composite slurry obtained in the step (c) is accommodated in a tubular container (cell) used in the step (e) described later, and the temperature is in the range of 20 to 40 ° C. It can be performed by standing for about 8 hours. A silica wet gel in which fine powder is dispersed can be obtained by the above-described gelation. Of course, after the gelation of the composite slurry is performed in another container, the obtained silica wet gel may be accommodated in a tube-shaped container used in step (e).

≪(e)一方向凍結(および常温エージング)≫
工程(d)で得られたシリカ湿潤ゲルを一方向凍結させる。シリカ湿潤ゲルの一方向凍結では、上述のチューブ状のセルごと、定速モータなどを用いて所定の挿入速度で液体窒素などの冷媒中に挿入する。シリカ湿潤ゲルを冷媒中に挿入することで、冷媒に挿入された部分の氷が挿入方向に沿って柱状に成長する。
≪ (e) One-way freezing (and room temperature aging) ≫
The silica wet gel obtained in step (d) is unidirectionally frozen. In the unidirectional freezing of the silica wet gel, each of the above tubular cells is inserted into a refrigerant such as liquid nitrogen at a predetermined insertion speed using a constant speed motor or the like. By inserting the silica wet gel into the refrigerant, the ice in the portion inserted into the refrigerant grows in a columnar shape along the insertion direction.

凍結後に「多孔質ハニカム形状のもの」を得るために、常温エージングを行なうことが好ましい。常温エージングとは、複合スラリがゲル化してから凍結開始まで常温で静置することをいう。常温エージングの時間は、0.5〜12時間の範囲内であるのが好ましい。常温エージング時間が長くなるにつれて、凍結後の形状は、薄膜状、平板繊維状、ハニカム状、多角形(polygonal)繊維状へと変化する(上述した特許文献1を参照)。このような形状変化は、凍結時のシリカ粒子の移動しやすさに基づくものであると考えられる。常温エージング時間が長くなるに従い、ゲル化が進行し、シリカ粒子の運動が阻害される。常温エージング時間が短い場合には、比較的シリカ粒子が移動しやすいため集合しやすくなり、連続的につながった薄膜状、または平板繊維状となる。ゲル化の前後は殆どシリカ粒子が移動できないため、氷柱の周りに存在した状態のままで凍結しハニカム状となる。さらにゲル化が進むと、氷柱の成長により分割されて繊維状となる。   In order to obtain a “porous honeycomb-shaped product” after freezing, it is preferable to perform normal temperature aging. Room temperature aging means that the composite slurry is allowed to stand at room temperature from the gelation until the start of freezing. The room temperature aging time is preferably in the range of 0.5 to 12 hours. As the room temperature aging time becomes longer, the shape after freezing changes to a thin film shape, a flat fiber shape, a honeycomb shape, and a polygonal fiber shape (see Patent Document 1 described above). Such a shape change is considered to be based on the ease of movement of the silica particles during freezing. As the normal temperature aging time becomes longer, gelation proceeds and the movement of silica particles is inhibited. When the room temperature aging time is short, the silica particles are relatively easy to move, so that the silica particles are easily aggregated to form a continuously connected thin film or flat fiber. Since the silica particles hardly move before and after the gelation, the silica particles are frozen while remaining around the icicle and become a honeycomb. As the gelation further proceeds, it is divided into fibers by the growth of icicles.

また、凍結条件を変化させることにより、テンプレートとなる氷柱の直径を変化させることができるので、得られる多孔質ハニカム構造体を所望の平均開孔径を有するように成形することができる。好ましい凍結条件としては−196〜−10℃で0.5〜70cm/hであり、より好ましくは−196〜−20℃で1〜20cm/hである。このように一方向凍結ゲル化法は一種の湿式合成法であるので、ゾル−ゲル法の優れたナノ構造制御技術との併用が可能な技術であり、これを用いて多孔質材料を作製する場合、最終的に得られるハニカム構造体のナノ細孔特性(平均細孔径、比表面積、細孔容積)は原料組成、エージング条件により精密に制御することができる。   Moreover, since the diameter of the ice pillar used as a template can be changed by changing freezing conditions, the obtained porous honeycomb structure can be formed to have a desired average pore diameter. Preferable freezing conditions are 0.5 to 70 cm / h at −196 to −10 ° C., more preferably 1 to 20 cm / h at −196 to −20 ° C. As described above, the unidirectional freeze gelation method is a kind of wet synthesis method, and therefore can be used in combination with the excellent nanostructure control technology of the sol-gel method, and a porous material is produced using this technology. In this case, the nanopore characteristics (average pore diameter, specific surface area, pore volume) of the finally obtained honeycomb structure can be precisely controlled by the raw material composition and aging conditions.

≪(f)低温エージング≫
本発明の多孔質ハニカム構造体の製造方法においては、工程(e)の後、シリカ湿潤ゲルの凍結状態で一定時間、低温エージングを行なうことが好ましい。低温エージングを行なうことで、氷がテンプレートとなっている状態でシリカ湿潤ゲルの構造を強化することが可能となる。低温エージングは−196〜−20℃の比較的低温で1〜3時間行なうことが好ましい。
≪ (f) Low temperature aging≫
In the method for manufacturing a porous honeycomb structure of the present invention, it is preferable to perform low-temperature aging for a predetermined time in a frozen state of the silica wet gel after the step (e). By performing low-temperature aging, it is possible to reinforce the structure of the silica wet gel in a state where ice is a template. The low temperature aging is preferably performed at a relatively low temperature of −196 to −20 ° C. for 1 to 3 hours.

≪(g)解凍(および高温エージング)≫
工程(e)または低温エージングの後、シリカ湿潤ゲルが入ったチューブ状のセルを例えば50℃の恒温槽内に入れることで、シリカ湿潤ゲルの解凍を行なう。上述した工程(b)において、アンモニア水溶液を添加していない場合は、解凍後、成形されたシリカ湿潤ゲルを一定時間アンモニア水溶液に浸漬する高温エージングを行なうことによって比表面積を制御することができる。高温エージングは、30〜90℃の温度で、1〜3時間行なうことが好ましい。
≪ (g) Defrosting (and high temperature aging) ≫
After the step (e) or low temperature aging, the silica wet gel is thawed by placing the tubular cell containing the silica wet gel in a thermostatic bath at 50 ° C., for example. In the step (b) described above, when the aqueous ammonia solution is not added, the specific surface area can be controlled by performing high temperature aging by immersing the molded silica wet gel in the aqueous ammonia solution for a certain time after thawing. High temperature aging is preferably performed at a temperature of 30 to 90 ° C. for 1 to 3 hours.

≪(h)溶媒置換≫
解凍もしくは高温エージング後、溶媒置換を行なう。溶媒置換に用いられる溶媒としては、特に制限されるものではないが、例えばt−ブタノールを用いる。t−ブタノールを用いるのは、(1)、(2)の理由からである。(1)t−ブタノールは、液−固移転時の密度変化が小さく(299KにおいてΔρ=−3.4×10-4g/cm3)、凝固時に試料を破壊する可能性が小さい。(2)t−ブタノールは蒸気圧が大きく(0℃におけるt−ブタノールの蒸気圧はp0=821Pa、水は61Pa)乾燥速度が大きい。
≪ (h) Solvent substitution≫
After thawing or high temperature aging, the solvent is replaced. Although it does not restrict | limit especially as a solvent used for solvent substitution, For example, t-butanol is used. The t-butanol is used for the reasons (1) and (2). (1) t-butanol has a small density change at the time of liquid-solid transfer (Δρ = −3.4 × 10 −4 g / cm 3 at 299 K), and has a low possibility of breaking the sample during solidification. (2) t-butanol has a large vapor pressure (the vapor pressure of t-butanol at 0 ° C. is p 0 = 821 Pa, water is 61 Pa), and the drying rate is large.

具体的には、チューブ状セルからシリカ湿潤ゲルを取り出し、例えば、該シリカ湿潤ゲルの5倍量以上の体積のt−ブタノールに浸漬し、高温エージングを停止させ、2〜4日間にわたり、この間に3回以上t−ブタノールを交換する。t−ブタノールによる洗浄を行なうことで、シリカ湿潤ゲル中に含まれる微量の水をt−ブタノールで置換する。   Specifically, the silica wet gel is removed from the tubular cell, and immersed in, for example, t-butanol having a volume of 5 times or more of the silica wet gel to stop high-temperature aging, and for 2 to 4 days, Change t-butanol three or more times. By washing with t-butanol, a trace amount of water contained in the silica wet gel is replaced with t-butanol.

≪(i)乾燥≫
溶媒置換を行なった後、乾燥することが好ましい。乾燥の方法は、特に制限されるものではなく、従来公知の適宜の方法にて乾燥させることができるが、乾燥時における強化多孔質ハニカム構造体の割れや、細孔の破壊が起こりにくいことから、凍結乾燥にて乾燥を行なうことが好ましい。凍結乾燥を行なう場合、温度が高いと極微量に含まれる水の凝固点降下により溶媒が凍結せず、温度が低すぎると乾燥速度が遅くなるため、−10〜−30℃の温度範囲で乾燥させることが好ましい。
≪ (i) Drying≫
It is preferable to dry after solvent substitution. The drying method is not particularly limited and can be dried by a conventionally known appropriate method, but it is difficult to cause cracking of the reinforced porous honeycomb structure or breakage of the pores at the time of drying. It is preferable to carry out drying by freeze-drying. When lyophilization is performed, if the temperature is high, the solvent does not freeze due to a decrease in the freezing point of water contained in a very small amount, and if the temperature is too low, the drying speed is slowed down, so drying is performed in a temperature range of −10 to −30 ° C. It is preferable.

なお、以上の工程で作製された強化多孔質ハニカム構造体を上述のように800〜1100℃で焼成することで、焼結強化ハニカム構造体を製造することが可能である。   In addition, it is possible to manufacture a sintering reinforcement | strengthening honeycomb structure by baking the reinforcement | strengthening porous honeycomb structure produced at the above process at 800-1100 degreeC as mentioned above.

[実施例]
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

<実施例1>
図2に示した各工程に基づいて説明する。
<Example 1>
A description will be given based on each step shown in FIG.

≪(a)シリカゾルの調整≫
54%ケイ酸ナトリウム溶液を脱イオンした蒸留水で希釈し、SiO2濃度1.9mol/Lのケイ酸ナトリウム水溶液25mLを得た。該ケイ酸ナトリウム水溶液にH+型強酸性イオン交換樹脂29mLを攪拌しながら加え、該ケイ酸ナトリウム水溶液のpHを2.8付近に調整することでシリカゾルを得た。
≪ (a) Preparation of silica sol≫
A 54% sodium silicate solution was diluted with deionized distilled water to obtain 25 mL of an aqueous sodium silicate solution having a SiO 2 concentration of 1.9 mol / L. A silica sol was obtained by adding 29 mL of H + type strongly acidic ion exchange resin to the aqueous sodium silicate solution while stirring and adjusting the pH of the aqueous sodium silicate solution to around 2.8.

≪(b)イオン交換樹脂の除去≫
該シリカゾルから篩を用いてイオン交換樹脂を取り除いた。
≪ (b) Removal of ion exchange resin≫
The ion exchange resin was removed from the silica sol using a sieve.

≪(c)微粉末分散≫
グラファイト粉末(和光純薬工業株式会社製、平均粒子径:10μm)をシリカゾル中に含まれるSiO2100重量に対し20重量部加え、超音波分散機を用いてシリカゾル中に微粉末を分散させた複合スラリを作製した。
≪ (c) Fine powder dispersion≫
20 parts by weight of graphite powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size: 10 μm) was added to 100 parts by weight of SiO 2 contained in the silica sol, and the fine powder was dispersed in the silica sol using an ultrasonic disperser. A composite slurry was made.

≪(d)シリカ湿潤ゲルの製造≫
内径1.3cmのポリプロピレン製のチューブを準備して、該チューブの底に1cm程度ガラスビーズを詰めた。該チューブ中に該複合スラリが5cmとなるよう注ぎ込み、ふたをして30℃で静置した。該複合スラリは2時間後に均一なシリカ湿潤ゲルとなった。
<< (d) Production of silica wet gel >>
A polypropylene tube having an inner diameter of 1.3 cm was prepared, and about 1 cm of glass beads were packed in the bottom of the tube. The composite slurry was poured into the tube so as to be 5 cm, covered, and allowed to stand at 30 ° C. The composite slurry became a uniform silica wet gel after 2 hours.

≪(e)一方向凍結(および常温エージング)≫
シリカ湿潤ゲルとなってから30℃で1時間、常温エージングを行なった後、シリカ湿潤ゲルが詰まった該チューブを挿入速度2cm/hで挿入するように定速モータの設定をして、温度が−20℃に保たれるように制御したエタノール低温恒温槽にシリカ湿潤ゲルが詰まった該チューブを挿入した。なお、工程(f)の低温エージングは、省略した。
≪ (e) One-way freezing (and room temperature aging) ≫
After performing the normal temperature aging at 30 ° C. for 1 hour after becoming the silica wet gel, the constant speed motor was set so that the tube filled with the silica wet gel was inserted at an insertion speed of 2 cm / h. The tube filled with silica wet gel was inserted into a low temperature ethanol bath controlled to be kept at -20 ° C. In addition, the low temperature aging of the process (f) was abbreviate | omitted.

≪(g)解凍≫
シリカ湿潤ゲルが完全に凍結した後、シリカ湿潤ゲルが詰まった該チューブを50℃の恒温槽に入れてシリカ湿潤ゲルを解凍した。
≪ (g) Defrosting≫
After the silica wet gel was completely frozen, the tube filled with the silica wet gel was placed in a thermostatic bath at 50 ° C. to thaw the silica wet gel.

≪(h)溶媒置換≫
解凍後、シリカ湿潤ゲルを、チューブから取り出し、t−ブタノールに浸漬した。この後、3日間にわたり、3回以上t−ブタノールによる洗浄を行ない、シリカ湿潤ゲルに含まれる水分を完全にt−ブタノールで置換した。
≪ (h) Solvent substitution≫
After thawing, the silica wet gel was removed from the tube and immersed in t-butanol. Thereafter, washing with t-butanol was carried out three times or more for 3 days to completely replace the water contained in the silica wet gel with t-butanol.

≪(i)乾燥≫
十分に水分をt−ブタノールに置換したシリカ湿潤ゲルを−10℃で凍結乾燥することにより本発明の強化多孔質ハニカム構造体を得た。
≪ (i) Drying≫
A silica wet gel in which water was sufficiently substituted with t-butanol was freeze-dried at −10 ° C. to obtain a reinforced porous honeycomb structure of the present invention.

<実施例2>
実施例1における「工程(c)微粉末分散」において、グラファイト粉末(和光純薬工業株式会社製、平均粒子径:10μm)をシリカゾル中に含まれるSiO2100重量に対し40重量部加え、超音波分散機を用いてシリカゾル中に微粉末を分散させた複合スラリを作製したこと以外は、実施例1と同様にして強化多孔質ハニカム構造体を得た。
<Example 2>
In “Step (c) Fine powder dispersion” in Example 1, 40 parts by weight of graphite powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size: 10 μm) is added to 100 parts by weight of SiO 2 contained in silica sol. A reinforced porous honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that a composite slurry in which fine powder was dispersed in silica sol was produced using a sonic disperser.

<実施例3>
実施例1における「工程(c)微粉末分散」において、シリカゾルからイオン交換樹脂を取り除いた後、グラファイト粉末(和光純薬工業株式会社製、平均粒子径:10μm)をシリカゾル中に含まれるSiO2100重量に対し60重量部加え、超音波分散機を用いてシリカゾル中に微粉末を分散させた複合スラリを作製したこと以外は、実施例1と同様にして強化多孔質ハニカム構造体を得た。
<Example 3>
In the “step (c) fine powder dispersion” in Example 1, after removing the ion exchange resin from the silica sol, SiO 2 containing graphite powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size: 10 μm) in the silica sol. A reinforced porous honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that 60 parts by weight was added to 100 parts and a composite slurry in which fine powder was dispersed in silica sol using an ultrasonic disperser was produced. .

<実施例4>
実施例1における「工程(c)微粉末分散」において、シリカゾルからイオン交換樹脂を取り除いた後、グラファイト粉末(和光純薬工業株式会社製、平均粒子径:10μm)をシリカゾル中に含まれるSiO2100重量に対し80重量部加え、超音波分散機を用いてシリカゾル中に微粉末を分散させた複合スラリを作製したこと以外は、実施例1と同様にして強化多孔質ハニカム構造体を得た。
<Example 4>
In the “step (c) fine powder dispersion” in Example 1, after removing the ion exchange resin from the silica sol, SiO 2 containing graphite powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size: 10 μm) in the silica sol. A reinforced porous honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight and a composite slurry in which fine powder was dispersed in silica sol using an ultrasonic disperser were prepared. .

<実施例5>
実施例1における「工程(c)微粉末分散」において、シリカゾルからイオン交換樹脂を取り除いた後、グラファイト粉末(和光純薬工業株式会社製、平均粒子径:10μm)をシリカゾル中に含まれるSiO2100重量に対し100重量部加え、超音波分散機を用いてシリカゾル中に微粉末を分散させた複合スラリを作製したこと以外は、実施例1と同様にして強化多孔質ハニカム構造体を得た。
<Example 5>
In the “step (c) fine powder dispersion” in Example 1, after removing the ion exchange resin from the silica sol, SiO 2 containing graphite powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size: 10 μm) in the silica sol. A reinforced porous honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight was added to 100 parts and a composite slurry was prepared by dispersing fine powder in silica sol using an ultrasonic disperser. .

<比較例1>
実施例1における「工程(c)微粉末分散」を行なわない以外は実施例1と同様に実施して、多孔質ハニカム構造体を得た。
<Comparative Example 1>
A porous honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the “step (c) fine powder dispersion” in Example 1 was not performed.

参考例1〜5
参考例1〜5は、それぞれ実施例1〜5で作製した強化多孔質ハニカム構造体を、窒素雰囲気下、1000℃で4時間焼成したものである。これにより、参考例1〜5において、焼結強化ハニカム構造体を得た。
< Reference Examples 1-5 >
In Reference Examples 1 to 5, the reinforced porous honeycomb structures produced in Examples 1 to 5 were fired at 1000 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. This obtained the sintering reinforcement | strengthening honeycomb structure in the reference examples 1-5 .

<比較例2>
比較例1で作製した多孔質ハニカム構造体を、窒素雰囲気下、1000℃で4時間焼成することにより、焼結ハニカム構造体を得た。
<Comparative example 2>
The porous honeycomb structure produced in Comparative Example 1 was fired at 1000 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a sintered honeycomb structure.

≪評価方法≫
上述の実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体、参考例1〜5の焼結強化ハニカム構造体、比較例1の多孔質ハニカム構造体および比較例2の焼結ハニカム構造体について、それぞれの長手方向の長さが1cmとなるよう水平に切断したものを準備し、ロードセル上に設置した。そして、水平切断面に垂直方向から負荷をかけることにより、完全に破壊されたときの負荷を測定し、その値から圧縮強度を算出した。なお、参考例5については最大荷重の負荷をかけても崩壊しなかったため、圧縮強度の値を算出していないが、最も強度が高い焼結強化ハニカム構造体である。
≪Evaluation method≫
Regarding the reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5 , the sintered reinforced honeycomb structures of Reference Examples 1 to 5 , the porous honeycomb structure of Comparative Example 1, and the sintered honeycomb structure of Comparative Example 2, respectively. What was cut | disconnected horizontally so that the length of the longitudinal direction might be set to 1 cm was prepared, and it installed in the load cell. Then, by applying a load to the horizontal cut surface from the vertical direction, the load when completely broken was measured, and the compressive strength was calculated from the value. In addition, since the reference example 5 did not collapse even when a maximum load was applied, the compressive strength value was not calculated, but the sintered strengthened honeycomb structure has the highest strength.

また、実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体と比較例1の多孔質ハニカム構造体との平均開孔径、比表面積および細孔分布についても評価した。該比表面積および該細孔分布は、日本ベル社製BELSORP−miniによって、−196℃で窒素吸脱着測定を行ない、得られた吸脱着等温線に対しBETプロットを適用し解析して求めた。該平均開孔径は、SEM写真による解析により求めた。   Moreover, the average pore diameter, specific surface area, and pore distribution of the reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5 and the porous honeycomb structure of Comparative Example 1 were also evaluated. The specific surface area and the pore distribution were determined by performing nitrogen adsorption / desorption measurement at -196 ° C. using BELSORP-mini manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. and applying the BET plot to the obtained adsorption / desorption isotherm and analyzing. The average pore diameter was determined by analysis using SEM photographs.

また、参考例1〜5の焼結強化ハニカム構造体の比表面積についても評価した。該比表面積は、日本ベル社製BELSORP−miniによって、−196℃で窒素吸脱着測定を行ない、得られた吸脱着等温線に対しBETプロットを適用し解析して求めた。 The specific surface areas of the sintered reinforced honeycomb structures of Reference Examples 1 to 5 were also evaluated. The specific surface area was determined by performing nitrogen adsorption / desorption measurement at -196 ° C. using BELSORP-mini manufactured by Nippon Bell Co., Ltd., and applying the BET plot to the obtained adsorption / desorption isotherm and analyzing it.

≪評価結果≫
図3は、実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体における、グラファイト/多孔質ハニカム構造体の重量比率と圧縮強度との相関関係(菱形マーク)、および参考例1〜4の強化多孔質ハニカム構造体における、グラファイト/多孔質ハニカム構造体の重量比率と圧縮強度との相関関係(長方形マーク)を示す。図3の横軸は、多孔質ハニカム構造体の重量に対するグラファイトの重量比率(グラファイト重量/多孔質ハニカム構造体重量)を表わし、縦軸は、圧縮強度を表している。なお、比較例1の多孔質ハニカム構造体の圧縮強度は、横軸がゼロの時の菱形マークの値に対応する。そして、比較例2の焼結ハニカム構造体の圧縮強度は、横軸がゼロの時の長方形マークの値に対応する。
≪Evaluation results≫
FIG. 3 shows the correlation (diamond mark) between the weight ratio of graphite / porous honeycomb structure and the compressive strength in the reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5, and the reinforced porous structures of Reference Examples 1 to 4 The correlation (rectangular mark) between the weight ratio of graphite / porous honeycomb structure and the compressive strength in the honeycomb structure is shown. The horizontal axis in FIG. 3 represents the weight ratio of graphite to the weight of the porous honeycomb structure (graphite weight / porous honeycomb structure weight), and the vertical axis represents the compressive strength. The compressive strength of the porous honeycomb structure of Comparative Example 1 corresponds to the value of the rhombus mark when the horizontal axis is zero. The compressive strength of the sintered honeycomb structure of Comparative Example 2 corresponds to the value of the rectangular mark when the horizontal axis is zero.

また、図4は、実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体における、グラファイト/多孔質ハニカム構造体の重量比率と比表面積との相関関係を示す。図4の横軸は、多孔質ハニカム構造体の重量に対するグラファイトの重量比率(グラファイト重量/多孔質ハニカム構造体重量)を表わし、縦軸は、比表面積を表している。なお、比較例1の多孔質ハニカム構造体の比表面積は、横軸がゼロの時の値に対応する。   FIG. 4 shows the correlation between the weight ratio of the graphite / porous honeycomb structure and the specific surface area in the reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5. The horizontal axis of FIG. 4 represents the weight ratio of graphite to the weight of the porous honeycomb structure (graphite weight / porous honeycomb structure weight), and the vertical axis represents the specific surface area. The specific surface area of the porous honeycomb structure of Comparative Example 1 corresponds to the value when the horizontal axis is zero.

また、図5は、参考例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体における、グラファイト/多孔質ハニカム構造体の重量比率と比表面積との相関関係を示す。図5の横軸は、多孔質ハニカム構造体の重量に対するグラファイトの重量比率(グラファイト重量/多孔質ハニカム構造体重量)を表わし、縦軸は、比表面積を表している。 FIG. 5 shows a correlation between the weight ratio of the graphite / porous honeycomb structure and the specific surface area in the reinforced porous honeycomb structures of Reference Examples 1 to 5 . The horizontal axis of FIG. 5 represents the weight ratio of graphite to the weight of the porous honeycomb structure (graphite weight / porous honeycomb structure weight), and the vertical axis represents the specific surface area.

図3に示すように、グラファイトの重量比率の増加に比例して、実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体の圧縮強度は、向上することが確認された。そして、図3において、実施例1の強化多孔質ハニカム構造体と比較例1の多孔質ハニカム構造体とを比較すると、実施例1のほうが圧縮強度で高い値を示した。また、図4に示すとおり、実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体は、いずれも比表面積は100〜1000m2/gの範囲内であることが確認された。なお、実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体は、SEM写真による解析により、いずれも平均開孔径が60μmで、平均細孔径は1.72〜2.51nmであった。 As shown in FIG. 3, it was confirmed that the compressive strength of the reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5 was improved in proportion to the increase in the weight ratio of graphite. In FIG. 3, when the reinforced porous honeycomb structure of Example 1 and the porous honeycomb structure of Comparative Example 1 were compared, Example 1 showed a higher compressive strength. Moreover, as shown in FIG. 4, it was confirmed that the reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5 all have a specific surface area in the range of 100 to 1000 m 2 / g. The reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5 all had an average pore diameter of 60 μm and an average pore diameter of 1.72 to 2.51 nm, as analyzed by SEM photographs.

以上より、本発明の強化多孔質ハニカム構造体は、従来の多孔質ハニカム構造体よりも高い圧縮強度を有し、大きな比表面積を有することが示された。   From the above, it was shown that the reinforced porous honeycomb structure of the present invention has a higher compressive strength and a larger specific surface area than the conventional porous honeycomb structure.

また、図3に示すように、参考例1〜4における焼結強化ハニカム構造体圧縮強度のそれぞれを、実施例1〜4における強化多孔質ハニカム構造体のそれぞれの圧縮強度と比較したところ、焼成によって強化多孔質ハニカム構造体はさらに高い圧縮強度を有する焼結強化ハニカム構造体となることが分かった。しかし、図4と図5とを対比すると、参考例1〜5の焼結強化ハニカム構造体は、比表面積が40m2/g以下であり、実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体を焼成することによって、比表面積は減少することが示唆された。 Further, as shown in FIG. 3, when the compression strengths of the sintered reinforced honeycomb structures in Reference Examples 1 to 4 were compared with the compressive strengths of the reinforced porous honeycomb structures in Examples 1 to 4, firing was performed. Thus, it was found that the reinforced porous honeycomb structure becomes a sintered reinforced honeycomb structure having higher compressive strength. However, when FIG. 4 and FIG. 5 are compared, the sintered reinforced honeycomb structures of Reference Examples 1 to 5 have a specific surface area of 40 m 2 / g or less, and the reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5 are the same. It was suggested that the specific surface area decreases by firing.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の多孔質ハニカム構造体の好ましい一例を一部、600倍拡大して示すSEM写真である。4 is a SEM photograph showing a part of a preferred example of the porous honeycomb structure of the present invention, magnified 600 times. 本発明の多孔質ハニカム構造体の好ましい製造方法における各工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows each process in the preferable manufacturing method of the porous honeycomb structure of this invention. 実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体における、グラファイト/多孔質ハニカム構造体の重量比率と圧縮強度との相関関係(菱形マーク)、および参考例1〜4の強化多孔質ハニカム構造体における、グラファイト/多孔質ハニカム構造体の重量比率と圧縮強度との相関関係(長方形マーク)を示す図である。Correlation (diamond mark) between the weight ratio of graphite / porous honeycomb structure and compressive strength in the reinforced porous honeycomb structures of Examples 1 to 5 and the reinforced porous honeycomb structures of Reference Examples 1 to 4 FIG. 4 is a diagram showing a correlation (rectangular mark) between the weight ratio of graphite / porous honeycomb structure and the compressive strength. 実施例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体における、グラファイト/多孔質ハニカム構造体の重量比率と比表面積との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the weight ratio and specific surface area of a graphite / porous honeycomb structure in the reinforcement | strengthening porous honeycomb structure of Examples 1-5. 参考例1〜5の強化多孔質ハニカム構造体における、グラファイト/多孔質ハニカム構造体の重量比率と比表面積との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the weight ratio and specific surface area of a graphite / porous honeycomb structure in the reinforced porous honeycomb structure of Reference Examples 1-5 .

Claims (6)

多孔質シリカからなる多孔質ハニカム構造体と、グラファイトを含む微粉末とから構成され、
前記微粉末は、前記多孔質ハニカム構造体の中に分散されており、
圧縮強度が、1.0〜4.5kg/cm 2 であり、
比表面積が100〜1000m 2 /gである強化多孔質ハニカム構造体。
It is composed of a porous honeycomb structure made of porous silica and fine powder containing graphite ,
The fine powder is dispersed in the porous honeycomb structure,
The compressive strength is 1.0 to 4.5 kg / cm 2 ;
A reinforced porous honeycomb structure having a specific surface area of 100 to 1000 m 2 / g .
前記微粉末の平均粒子径は、1〜50μmである請求項に記載の強化多孔質ハニカム構造体。 The reinforced porous honeycomb structure according to claim 1, wherein an average particle diameter of the fine powder is 1 to 50 µm. 平均開孔径が5〜150μmである、請求項1または2に記載の強化多孔質ハニカム構造体。 The average opening size of 5 to 150 m, reinforced porous honeycomb structure according to claim 1 or 2. 前記微粉末は、多孔質ハニカム構造体の10〜120重量%である、請求項1〜のいずれかに記載の強化多孔質ハニカム構造体。 The reinforced porous honeycomb structure according to any one of claims 1 to 3 , wherein the fine powder is 10 to 120% by weight of the porous honeycomb structure. シリカゾルをゲル化し、一方向凍結ゲル化法で成形して作製された請求項1〜4のいずれかに記載の強化多孔質ハニカム構造体。 The reinforced porous honeycomb structure according to any one of claims 1 to 4, which is produced by gelling silica sol and molding the silica sol by a unidirectional freeze gelation method. 前記微粉末を超音波によって前記シリカゾル中に分散させて作製された請求項に記載の強化多孔質ハニカム構造体。 The reinforced porous honeycomb structure according to claim 5 , wherein the fine powder is produced by dispersing the fine powder in the silica sol using ultrasonic waves.
JP2007004635A 2007-01-12 2007-01-12 Reinforced porous honeycomb structure Expired - Fee Related JP4818939B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007004635A JP4818939B2 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Reinforced porous honeycomb structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007004635A JP4818939B2 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Reinforced porous honeycomb structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008169090A JP2008169090A (en) 2008-07-24
JP4818939B2 true JP4818939B2 (en) 2011-11-16

Family

ID=39697542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007004635A Expired - Fee Related JP4818939B2 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Reinforced porous honeycomb structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4818939B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7628453B2 (en) * 2021-03-30 2025-02-10 日本碍子株式会社 Honeycomb structure
CN115259890B (en) * 2022-06-24 2023-03-10 扬州北方三山工业陶瓷有限公司 Preparation method of ceramic matrix composite

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55116657A (en) * 1979-03-02 1980-09-08 Ramu Int Inorganic composition and manufacture
JPS63139042A (en) * 1986-11-28 1988-06-10 松下電器産業株式会社 Manufacturing method for ceramic molded bodies
JP3124274B1 (en) * 1999-12-28 2001-01-15 ファインセラミックス技術研究組合 Method for producing porous ceramic body having composite pore structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008169090A (en) 2008-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5369035B2 (en) Zeolite honeycomb molded body and zeolite honeycomb fired body
CN104169057B (en) Method for preparing mesopore product
CN101850203B (en) Sealing material for honeycomb structured body, honeycomb structured body and method for manufacturing honeycomb structured body
CN103157328B (en) A PM2.5 microporous ceramic filter element and its preparation process
Nishihara et al. Preparation of monolithic SiO 2–Al 2 O 3 cryogels with inter-connected macropores through ice templating
JP2013522615A (en) Multicapillary monolith
CN114349526A (en) Ceramic nanofiber aerogel with zigzag continuous phase structure and preparation method thereof
WO2017004776A1 (en) Porous alumina ceramic ware and preparation method thereof
JP2009047593A (en) SPECIFIC GAS COMPONENT CONCENTRATION DEVICE USING POROUS STRUCTURE AND SPECIFIC GAS COMPONENT DETECTION DEVICE
Nishihara et al. Synthesis of silica-based porous monoliths with straight nanochannels using an ice-rod nanoarray as a template
JP5587003B2 (en) Method for producing zeolite structure
CN105837252B (en) porous alumina ceramic and preparation method thereof
JP4818939B2 (en) Reinforced porous honeycomb structure
JP2019155276A (en) Honeycomb filter and method for production thereof
CN104326484A (en) Molecular-sieve nanotube aerogel and preparation method thereof
JP4925086B2 (en) Thin or fibrous organic / inorganic porous silica particles and method for producing the same
AU2023251500A1 (en) Lithium absorbent and preparation method therefor
US20070249493A1 (en) Functionalized porous honeycomb structure, manufacturing method thereof and air cleaner using the same
CN102617182B (en) Rare earth zirconate porous ceramic with hierarchical pore structure and preparation method thereof
JP5062591B2 (en) Honeycomb structure
KR102411462B1 (en) Porous alumina composition and method for manufacturing dye adsorbent comprising the same
JP4539871B2 (en) Porous honeycomb structure having conductivity and method for manufacturing the same
CN110935439B (en) Integral denitration catalyst and preparation method thereof
JP4641813B2 (en) Binary pore silica and method for producing the same
JP6562866B2 (en) Manufacturing method of honeycomb structure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090218

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110804

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110823

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110831

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4818939

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees