特表 2024-524370 モノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-05

(54)【発明の名称】モノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成する方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 37/02 20060101AFI20240628BHJP

   B01J 37/08 20060101ALI20240628BHJP

   B01J 29/76 20060101ALI20240628BHJP

   B01D 39/14 20060101ALI20240628BHJP

   B01D 39/20 20060101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

B01J37/02 301D

B01J37/08 ZAB

B01J29/76 A

B01D39/14 B

B01D39/20 A

B01D39/20 D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580430

(86)(22)【出願日】2022-08-12

(85)【翻訳文提出日】2023-12-27

(86)【国際出願番号】 GB2022052104

(87)【国際公開番号】W WO2023026022

(87)【国際公開日】2023-03-02

(31)【優先権主張番号】63/260,644

(32)【優先日】2021-08-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】590004718

【氏名又は名称】ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＪＯＨＮＳＯＮ ＭＡＴＴＨＥＹ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100221501

【弁理士】

【氏名又は名称】式見 真行

(74)【代理人】

【識別番号】100197583

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 健

(72)【発明者】

【氏名】アルルラージ、ケネシャリンガム

(72)【発明者】

【氏名】ベルハム、ピーター

(72)【発明者】

【氏名】デ ブルイン、アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】チャンドラー、ガイ リチャード

(72)【発明者】

【氏名】コリガン、クリス

(72)【発明者】

【氏名】マーヴェル、デイヴィッド

(72)【発明者】

【氏名】ターナー、ジョン

【テーマコード（参考）】

4D019

4G169

【Ｆターム（参考）】

4D019AA01

4D019BA01

4D019BA02

4D019BA05

4D019BA13

4D019BA18

4D019BB06

4D019BC07

4D019BD01

4D019CA01

4D019CB04

4D019CB06

4G169AA03

4G169AA08

4G169AA09

4G169BA01A

4G169BA01B

4G169BA02A

4G169BA02B

4G169BA04A

4G169BA05A

4G169BA07A

4G169BA07B

4G169BA22C

4G169BA38

4G169BB06A

4G169BB06B

4G169BC09A

4G169BC09B

4G169BC16A

4G169BC16B

4G169BC31B

4G169BC43A

4G169BC69A

4G169BE06C

4G169BE32C

4G169BE46C

4G169CA03

4G169CA07

4G169CA08

4G169CA09

4G169CA13

4G169CA14

4G169CA15

4G169CA18

4G169DA06

4G169EA01Y

4G169EA19

4G169EA27

4G169EB15Y

4G169EB18X

4G169EB18Y

4G169EC21X

4G169EC21Y

4G169ED05

4G169ED06

4G169ED10

4G169FB23

4G169FB24

4G169FB30

4G169FB78

4G169FC08

4G169ZA01A

4G169ZA14B

4G169ZA19B

4G169ZD06

4G169ZF02A

4G169ZF02B

4G169ZF05B

(57)【要約】

モノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成する方法が開示される。コーティングされたモノリス物品は、排気ガスの処理に適している。この方法は、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成することを含む。本発明はまた、排気ガスの処理のためのモノリス物品の形成に使用するための未焼成多孔質モノリス物品を提供する。未焼成モノリス物品は、無機粒子及びシリコーン樹脂を含む乾燥粒子状組成物を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスの処理のためにモノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成する方法であって、
排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供するステップであって、各チャネルはガス接触表面を有する、ステップと、
前記ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップと、
前記コーティング層を焼成して、コーティングされたモノリス物品を提供するステップと、を含む、方法。

【請求項2】

前記モノリス物品は、モノリスフィルタ、好ましくはウォールフローフィルタ、及び／又は触媒物品、好ましくは触媒ウォールフローフィルタである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の方法であって、
（ｉ）前記無機粒子は、第１の乾燥粒子エアロゾルとして前記ガス接触表面上に噴霧されて、無機粒子層を形成し、次いで、前記シリコーン樹脂は、第２の乾燥粒子エアロゾルとして前記無機粒子層上に噴霧されて、前記コーティング層を形成し、又は
（ｉｉ）前記無機粒子とシリコーン樹脂との混合物を、乾燥粒子エアロゾルとして前記ガス接触表面上に噴霧して、前記コーティング層を形成する、のいずれかである、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記シリコーン樹脂は、１，０００超、好ましくは２，０００超、好ましくは５，０００超、好ましくは１０，０００超の分子量、及び／又は５００，０００未満、好ましくは２００，０００未満の分子量を有する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記シリコーン樹脂は、３０℃超、好ましくは３５℃超、及び／又は１００℃未満、好ましくは８０℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記シリコーン樹脂は、式［Ｒ_ｘＳｉＸ_ｙＯ_ｚ］_ｎを有し、式中、Ｒはアルキル又はアリールであり、Ｘはケイ素に結合した官能基であり、ｚは１より大きく２未満である、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

ｙは１未満であり、及び／又はｙはｘ未満である、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記シリコーン樹脂は、５５％超、好ましくは６０％超、より好ましくは６５％超の架橋度、及び／又は８５％未満、好ましくは８０％未満の架橋度を有する、請求項６又は７に記載の方法。

【請求項9】

Ｒは、Ｃ_１～Ｃ_６アルキル及びフェニルの１つ以上、好ましくは直鎖アルキル及びフェニルの１つ以上、好ましくはメチル及びフェニルの一方又は両方、より好ましくはメチルである、請求項６～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

Ｘは、Ｈ、ＯＨ、Ｃｌ及びＣ_１～Ｃ_６アルコキシの１つ以上、好ましくはＯＨ及びＣ_１～Ｃ_６アルコキシの１つ以上、より好ましくはＯＨ及びエトキシの一方又は両方である、請求項６～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記シリコーン樹脂の二酸化ケイ素含有量が、５０重量％超、好ましくは６０重量％超、好ましくは７０重量％超、好ましくは８０重量％超である、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記無機粒子は、ゼオライト、耐火性酸化物、及びこれらの混合物からなる群から選択される、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記無機粒子は、アルミン酸カルシウム、ヒュームドアルミナ、ヒュームドシリカ、ヒュームドチタニア、ヒュームドジルコニア、ヒュームドセリア、アルミナエアロゲル、シリカエアロゲル、チタニアエアロゲル、ジルコニアエアロゲル、セリアエアロゲル、又はこれらの混合物を含む耐火性酸化物粒子である、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記無機粒子は、０．２μｍ超及び／又は５０μｍ未満、好ましくは２５μｍ未満の体積によるｄ_５０を有する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

焼成が、少なくとも２００℃、好ましくは少なくとも３００℃、より好ましくは少なくとも４００℃の温度、及び／又は最大で６００℃、好ましくは最大で５５０℃、より好ましくは最大で５３０℃の温度に加熱することを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

前記モノリス物品は、１種以上の白金族金属を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記乾燥粒子エアロゾルは、１．５ｇ／ｃｍ^３未満のタップ密度を有する乾燥粒子組成物から形成される、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記無機粒子とシリコーン樹脂との混合物が、乾燥粒子エアロゾルとして前記ガス接触表面上に噴霧されて、前記コーティング層を形成し、前記混合物において、シリコーン樹脂に対する無機粒子の重量比が、０．５超、好ましくは０．７超、好ましくは０．９超、及び／又は４未満、好ましくは３未満、好ましくは２．５未満である、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

排気ガスの処理のためのモノリス物品を形成する際に使用するための未焼成多孔質モノリス物品であって、前記未焼成多孔質モノリス物品は、複数のチャネルを含み、無機粒子及びシリコーン樹脂を含む乾燥粒子組成物を含み、前記乾燥粒子組成物は、前記未焼成多孔質モノリスの前記チャネル及び／又は細孔内に位置する、未焼成多孔質モノリス物品。

【請求項20】

前記乾燥微粒子組成物の質量充填量は、５０ｇ／Ｌ未満、好ましくは３０ｇ／Ｌ未満である、請求項１９に記載の未焼成多孔質モノリス物品。

【請求項21】

排気ガスの処理のためのモノリス物品を形成する際に使用するための未焼成多孔質モノリス物品であって、前記モノリス物品は、
排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供するステップであって、各チャネルはガス接触表面を有する、ステップと、
前記ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップと、を含む方法によって得ることができる、未焼成多孔質モノリス物品。

【請求項22】

請求項１～１８のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる排気ガス処理のためのコーティングされたモノリス物品。

【請求項23】

請求項２２に記載のコーティングされたモノリス物品を備える、車両排気システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成する方法に関する。特に、コーティングされたモノリス物品は排気ガスの処理に適している。より詳細には、この方法は、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成することを含む。本発明はまた、排気ガスの処理のためのモノリス物品の形成に使用するための未焼成多孔質モノリス物品に関する。特に、未焼成モノリス物品は、無機粒子及びシリコーン樹脂を含む乾燥粒子状組成物を含む。

【背景技術】

【0002】

内燃機関からの、特に自動車用途のディーゼル及びガソリンエンジンからの、一般に煤と呼ばれる微粒子状物質（ＰＭ）の排出に関する懸念事項が存在している。主な懸念事項は、潜在的な健康影響に関連し、具体的にはナノメートル範囲のサイズを有する非常に小さな粒子に関連するものである。

【0003】

ディーゼル排気微粒子フィルタ（ＤＰＦ）及びガソリン排気微粒子フィルタ（ＧＰＦ）は、焼結金属、セラミック、又は金属繊維などを含む様々な材料を使用して製造されてきたが、実際の大量生産における最も一般的な種類は、本体の長さに沿って延びる多くの小さなチャネルのモノリシックアレイの形態で製作された多孔質セラミック材料から作製されるウォールフローの類である。交代チャネルは一方の端部で塞がれているため、排気ガスは多孔質セラミックチャネル壁を通るように押しやられ、多孔質セラミックチャネル壁は微粒子の大部分が通過することを阻止するため、濾過されたガスのみが環境に進入する。商業生産におけるセラミックウォールフローフィルタには、コージエライトから作製されたもの、様々な形態の炭化ケイ素及びチタン酸アルミニウムが含まれる。車両上の実用的なフィルタの実際の形状及び寸法、並びにチャネル壁の厚さ及びその多孔度などの特性は、関係する用途に依存する。ガスが通過するセラミックウォールフローフィルタのフィルタチャネル壁内の細孔の平均寸法は、典型的には、５～５０μｍの範囲内であり、通常は約２０μｍである。著しく対照的なことに、最新の乗用車の高速ディーゼルエンジンからのほとんどのディーゼル排気微粒子状物質のサイズは非常に小さく、例えば１０～２００ｎｍである。

【0004】

いくつかのＰＭは、フィルタ壁内の細孔構造内に保持され得るが、これは、いくつかの用途において、細孔がＰＭのネットワークによって架橋されるまで徐々に構築され得、このＰＭネットワークは次いで、フィルタチャネルの内壁上に微粒子のケーキを容易に形成させることになる。微粒子ケーキは、優れたフィルタ媒体であり、その存在により、非常に高い濾過効率が得られる。いくつかの用途では、煤は、堆積されるときにフィルタ上で連続的に燃焼され、これにより、微粒子ケーキがフィルタ上に蓄積されることが防止される。

【0005】

いくつかのフィルタ、例えば軽量ディーゼル排気微粒子フィルタでは、エンジン性能に有害であり、また燃費効率を低下させ得る過剰な背圧の増大を防止するために、トラップされたＰＭをフィルタから除去することが定期的に必要となる。ディーゼル用途では、保持されたＰＭは、プロセス中に空気中で燃焼させることによってフィルタから除去され、このプロセスの間、利用可能な空気の量、及び保持されたＰＭに点火するために必要な高温を達成するために使用される過剰燃料の量は、非常に注意深く制御される。通常は再生と呼ばれるこのプロセスの終わりに向けて、フィルタ内の最後に残留する粒子の除去は、濾過効率を顕著に低下させ、多くの小さな粒子を環境へとバースト放出することにつながり得る。したがって、フィルタは、それらが最初に使用されるときに、それに続く各再生イベントの後に、また各再生プロセスの後半の部分の間に、低い濾過効率を有し得る。

【0006】

したがって、例えば、最初に使用されるときのフィルタの初期寿命の間、並びに／又は再生の間及びその直後、並びに／又はフィルタに煤が堆積したときにも、濾過効率を常に改善及び／又は維持することが望ましい。

【0007】

国際公開第２０１１／１５１７１１号（その全体が本明細書に参照により組み込まれる）には、リーン燃焼内燃機関から放出された排気ガスから微粒子状物質を濾過するためのフィルタを作製する方法が記載されている。フィルタは、入口表面及び出口表面を有する多孔質基材を含み、入口表面は、第１の平均孔径の細孔を含む多孔質構造によって出口表面から隔てられている。入口表面は、多孔質構造の細孔の全体にわたって耐火性材料の相互接続粒子を含む架橋ネットワークを含む。この方法は、フィルタ基材の入口表面を、乾燥粉末形態をなす耐火材料を含むエアロゾルと接触させるステップを含む。

【0008】

国際公開第２０２１／０２８６９２号（その全体が本明細書に参照により組み込まれる）には、車両用排気フィルタであって、入口面及び出口面を有する多孔質基材を備え、多孔質基材は、入口面から延びる入口チャネルと、出口面から延びる出口チャネルと、備え、入口チャネルと出口チャネルとは、多孔質構造を有する複数のフィルタ壁によって隔てられており、車両用排気フィルタは、０．１０ｇ／ｃｍ^３未満の充填前のタップ密度を有する耐火性粉末を充填されており、車両用排気フィルタは、耐火性粉末の質量充填量が１０ｇ／Ｌ未満であり、耐火性粉末の４０％超は、複数のフィルタ壁の多孔質構造内に配置され、耐火性粉末の６０％未満は、複数のフィルタ壁の外部表面上にコーティングされている、車両用排気フィルタが記載されている。国際公開第２０２１／０２８６９２号はまた、乾燥粒子エアロゾルなどの乾燥耐火性粉末を多孔質基材のチャネル上に噴霧するための好適な方法及び装置を記載しており、好ましくは、耐火性粉末の５０％超、任意選択で耐火性粉末の１００％までが、複数のフィルタ壁の多孔質構造内に配置され得る。

【0009】

国際公開第２０２０／０４７７０８号は、濾過材料などの材料、例えば、多孔質体の少なくとも一部の上に配置された多孔質無機層を含む多孔質セラミックハニカム体などの多孔質体を含む物品、並びにそのような物品及び多孔質体を作製するための方法を開示している。本方法は、懸濁液中の無機材料をガス状キャリア流体と接触させることを含み、懸濁液は、水性系又は有機系、例えばエタノール又はメタノールなどのアルコールであってもよい。

【0010】

本発明者らは、国際公開第２０２１／０２８６９２号に記載されているような耐火性粉末材料で処理された多孔質フィルタ基材は、耐水性及び接着性が低いことを見出した。例えば、ヒュームドアルミナ（例えば、Ａｅｒｏｘｉｄｅ（登録商標）Ａｌｕ１３０）で処理された多孔質フィルタ基材は、特定のエンジン条件下、特に連続エンジン冷間始動中の使用に望ましい水耐性を提供することができなかった。上述したように、例えば、ヘビーデューティディーゼル（Heavy Duty Diesel、ＨＤＤ）触媒スートフィルタ（Catalytic Soot Filter、ＣＳＦ）用途では、フィルタが数回の灰洗浄サイクルに耐えることができる必要がある。

【0011】

本願発明者らは、従来技術に見られる問題を軽減及び／又は克服するために本発明を開発した。本発明は、より高い水耐性及び改善された濾過効率を有利に示す、より効率的な被覆モノリス物品の製造のための改善された方法を提供する。

【発明の概要】

【0012】

本発明の第１の態様によれば、排気ガスの処理のためにモノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成する方法が提供され、この方法は、
排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供するステップであって、各チャネルはガス接触表面を有する、ステップと、
ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップと、
コーティング層を焼成して、コーティングされたモノリス物品を提供するステップと、を含む。

【0013】

更なる態様において、排気ガスの処理のためのモノリス物品を形成する際に使用するための未焼成多孔質モノリス物品が提供され、モノリス物品は、
排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供するステップであって、各チャネルはガス接触表面を有する、ステップと、
ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップと、を含む方法によって得ることができる。

【0014】

別の態様において、第１の態様に関して本明細書に記載される方法によって得ることができる排気ガスの処理のためのコーティングされたモノリス物品が提供される。コーティングされたモノリス物品は、既知のコーティングされたモノリス物品よりも向上した耐水性を有し、本明細書に記載されるように、物品は、好ましくは触媒物品及び／又はウォールフローフィルタである。このような物品は、排気ガス、特に車両の排気ガスの処理に特に適している。本発明者らは、コーティングされたモノリス物品中に存在する高度に架橋された二酸化ケイ素が、無機粒子を多孔質モノリス物品のチャネルのガス接触表面に結合するのに非常に有効であることを見出した。

【0015】

本発明の更なる態様において、コーティングされたモノリス物品を含む車両排気システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】比較試料Ｃ－１、新鮮な試料Ｃ－１、及び水浸処理後の試料Ｃ－１の濾過効率データを比較する。

【図2】比較試料Ｃ－１、新鮮な試料Ｃ－２、及び水浸処理後の試料Ｃ－２の濾過効率データを比較する。

【図3】新鮮な試料Ｃ－５と磨砕後の試料Ｃ－５の濾過効率データを比較する。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の第１の態様によれば、排気ガスの処理のためにモノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成する方法が提供され、この方法は、
排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供するステップであって、各チャネルはガス接触表面を有する、ステップと、
ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップと、
コーティング層を焼成して、コーティングされたモノリス物品を提供するステップと、を含む。

【0018】

これから、本開示を更に説明する。以下の節では、本開示の異なる態様／実施形態がより詳細に定義される。そのように定義された各態様／実施形態は、別途明確に示されていない限り、任意の他の態様／実施形態又は態様／実施形態と組み合わせることができる。特に、好ましい又は有利であると示された任意の特徴は、好ましい又は有利であると示された任意の他の特徴又は複数の特徴と組み合わせることができる。

【0019】

本発明の方法は、モノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成し、それによってコーティングされたモノリス物品を形成する。よって、無機酸化物コーティングを有するモノリス物品は、排気ガスの処理に使用するのに適している。排気ガスは、好ましくは車両のエンジンからの希薄燃焼排気ガスであってよく、排気ガスは、排気ガスをモノリス物品のチャネルに通過させ、それによって排気ガスを複数のチャネルのガス接触表面と接触させることによって処理される。

【0020】

この方法は、排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供することを含み、各チャネルはガス接触表面を有する。多孔質モノリス物品は、当該技術分野において周知である。多孔質モノリス物品は、基材、好ましくはハニカム基材、好ましくはセラミックハニカム基材と呼ばれることもある。このような基材は、排気ガスの通過に適した複数のチャネルを含む。複数のチャネルは、平行であり、入口端部（又は第１の端部）から出口端部（又は第２の端部）まで延びる、すなわち、チャネルは、物品を通って軸方向に延びる。典型的には、チャネルは正方形の断面を有するが、任意の既知のモノリス設計を使用することができる。

【0021】

多孔質モノリス物品／基材は、例えば、焼結金属、セラミック又は金属繊維などから形成されてもよい。例えば、物品は、コージエライト、様々な形態の炭化ケイ素又はチタン酸アルミニウムから形成されてもよい。

【0022】

いくつかの実施形態では、モノリス物品はモノリスフィルタである。モノリスフィルタは、ウォールフローフィルタ（ウォールフローモノリス物品としても知られ得る）であることが特に好ましい。ウォールフローフィルタは周知であり、典型的には、隣接するチャネルは、モノリス物品の各端部で交互に塞がれ、使用時に、排気ガスが入口チャネル（すなわち、排気ガスを受け入れるためにモノリス物品の入口端部で開いているチャネル）に沿って通過し、チャネル壁を通過して隣接する出口チャネル（すなわち、モノリス物品の出口端部で開いているチャネル）に入るようにされる。

【0023】

チャネル壁は、モノリス物品に必要とされる多孔性を提供する微細孔の分布を有し、チャネル壁、例えばフィルタ壁における孔の平均寸法は、典型的には５～５０μｍの範囲である。各チャネルはガス接触面を有する。すなわち、各チャネルは、使用時に例えば排気ガスと接触するのに適した表面を有する。表面は、チャネル壁表面及び／又はその中に含まれる細孔によって提供されてもよい。

【0024】

別の特に好ましい実施形態では、多孔質モノリス物品は触媒物品（すなわち、触媒物品）である。触媒多孔質モノリス物品は周知であり、酸化、ＮＯ_ｘ捕捉、又は選択的触媒還元活性などの触媒機能を示す。多孔質モノリス物品は、１つ以上のウォッシュコート、好ましくは触媒ウォッシュコートを含んでもよい。ウォッシュコートは、物品の多孔質構造をコーティングし、浸透する組成物である。次いで、１つ以上のウォッシュコートを含む物品は、好ましくは、本明細書に記載されるように、無機粒子及びシリコーン樹脂をチャネル上に噴霧する前に焼成される。したがって、触媒物品は、例えば、三元触媒（Three-Way Catalyst、ＴＷＣ）、ＮＯ_ｘ吸収剤、酸化触媒、選択的還元触媒（Selective Reduction Catalyst、ＳＣＲ）、炭化水素トラップ及びリーンＮＯ_ｘ触媒から選択することができる。三元触媒（ＴＷＣ）は、１つ以上の白金族金属、特に白金、パラジウム、及びロジウムからなる群から選択されるものを含有し得る。

【0025】

特に好ましい実施形態において、多孔質モノリス物品は、触媒ウォールフローフィルタである。結果として、物品は、例えば、触媒化された煤フィルタ（ＣＳＦ）、選択的触媒還元フィルタ（ＳＣＲＦ）、リーンＮＯ_ｘトラップフィルタ（ＬＮＴＦ）、ガソリン排気微粒子フィルタ（ＧＰＦ）、アンモニアスリップ触媒フィルタ（ＡＳＣＦ）、又はそれらの２つ以上の組み合わせ（例えば、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒とアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）とを含むフィルタ）であり得る。

【0026】

フィルタの形状及び寸法、例えば、チャネル壁厚及びその多孔性などの特性は、フィルタの意図される用途に応じて異なり得る。フィルタは、内燃機関によって放出された排気ガスを濾過するために内燃機関と共に使用するように構成され得る。内燃機関は、ガソリン火花点火エンジンであり得る。しかしながら、フィルタは、ディーゼル又はガソリンエンジンの形態の内燃機関と共に使用するように構成された場合、特定の用途を見出す。

【0027】

ウォールフローフィルタは、非対称ウォールフローフィルタであり得る。非対称ウォールフローフィルタの設計は、例えば、国際公開第２００５／０３０３６５号から知られており、これは、第１のチャネル及び第２のチャネルのアレイを画定する相互接続した多孔質壁のアレイを含むハニカムフィルタを開示している。第１のチャネルは、その側面で第２のチャネルに隣接しており、第２のチャネルよりも大きな水力直径を有する。第１のチャネルは、正方形の断面を有し、第１のチャネルの角は、第１のチャネルの角に隣接する多孔質壁の厚さが第１及び第２のチャネルの縁部に隣接する多孔質壁の厚さに匹敵するような形状を有する。使用時に、より大きな水力直径を有する第１のチャネルは、上流側に配置される。Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ ２００７－０１－０６５６は、「フィルタチャネルの入口及び出口におけるガスの収縮及び膨張により、［触媒化非対称セル技術（ＡＣＴ）ウォールフローフィルタでは］ＡＣＴ設計のクリーンな状態において圧力損失ペナルティがある。しかしながら、フィルタは、車両上での作動時に、全くクリーンな（完全に再生された）状態でいられるのはごくわずかな時間だけである。」と説明している。国際公開第２００５／０３０３６５号はまた、非対称フィルタ設計の利点としては、ハニカムフィルタの入口部分で煤及び灰粒子を収集するのに利用可能な有効表面積の増加、したがってハニカムフィルタの全体的な収納容量の増加が挙げられると説明している。共通一般知識テキストブックである「Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ－Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」，３ｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｒｏｎａｌｄ Ｍ．Ｈｅｃｋ ｅｔ ａｌ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．Ｈｏｂｏｋｅｎ，Ｎ．Ｊ．，ＵＳＡ（２００９）ｐｐ．３３８－３４０は、「このような［非対称フィルタ］チャネル設計は、より大きな水力直径及びより大きな入口の開放体積のために、より低い灰添着後の背圧と組み合わせたより高い灰収納容量を可能にする。ＡＣＴ設計はまた、フィルタの機械的及び熱的耐久性を維持するのに役立つ。」と説明している。

【0028】

本方法は更に、ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップを含む。したがって、本方法は、モノリス物品上の複数のチャネルのガス接触表面上に、ガス中に懸濁された（すなわち、エアロゾルとしての）乾燥粉末（すなわち、乾燥粒子）を噴霧することを含む。モノリス物品上への乾燥粉末の噴霧は、当該技術分野において既知である。好適な方法及び装置が、例えば、国際公開第２０１１／１５１７１１号及び国際公開第２０２１／０２８６９２号に記載されている。

【0029】

本発明者らは、驚くべきことに、乾燥粒子エアロゾルを形成するための乾燥粉末中にシリコーン樹脂を含めることによって、得られる物品が著しく改善された耐水性を示し、チャネル壁の表面への無機粒子の接着を助けることを特定した。無機粒子の改善された保持は、モノリスフィルタ物品がシリコーン樹脂を含むことからの利益を利用するために特に好ましい実施形態であるように、物品の濾過効率を改善することが見出された。

【0030】

本発明の１つの主要な利点は、モノリス物品、例えばフィルタ壁内に触媒を含有するフィルタが、触媒がフィルタ上に担持された後に、無機コーティングがフィルタ壁内及び／又はフィルタ壁上の触媒に干渉しないように処理され得ることである。更に、本発明者らは、本明細書に記載されるシリコーン樹脂が、触媒に有害であり得る高温処理を必要とせず、無機粒子をより効果的に保持し、物品チャネルに付着させることを可能にすることを見出した。

【0031】

シリコーン樹脂は公知であり、分枝状のかご状オリゴシロキサン及びポリシロキサンである。シリコーン樹脂中の分岐は、それぞれＲＳｉＯ_３及びＳｉＯ_４単位（Ｒはアルキル又はアリール基である）を指す、樹脂中のいわゆる「Ｔ」及び／又は「Ｑ」単位の存在から生じ、更なるケイ素単位が酸素原子に結合している。「Ｍ」単位、すなわちＲ_３ＳｉＯ単位は、酸素原子が樹脂主鎖への結合を提供する末端単位である。同様に、「Ｄ」単位、すなわち、Ｒ_２ＳｉＯ_２単位は、２個の酸素原子にわたって線形結合性を提供する。１つのよく知られている非分岐鎖状及び直鎖状ポリシロキサンは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、すなわち、（Ｍｅ_２ＳｉＯ）_ｎ）である。

【0032】

理解されるように、無機粒子及びシリコーン樹脂が乾燥微粒子エアロゾルとして噴霧される要件は、シリコーン樹脂が固体微粒子であるものであることを必要とする。したがって、本明細書では、シリコーン樹脂をシリコーン樹脂粒子と呼ぶことがある。好ましくは、シリコーン樹脂は室温（例えば、約２５℃）で固体である。したがって、シリコーン樹脂は、好ましくは、２５℃超、好ましくは３０℃超、より好ましくは３５℃超の融点を有する。好ましくは、シリコーン樹脂の融点は、１００℃未満、好ましくは９５℃未満、９０℃未満、８５℃未満又は８０℃未満である。ＰＤＭＳなどの非分岐ポリシロキサンは、典型的には、分岐しているシリコーン樹脂よりも低い融点を有する。例えば、ＰＤＭＳの融点は約－４０℃である。国際公開第２０１１／１５１７１１号は、十分に高い温度で加水分解されたときにシリカを形成するポリジメチルシロキサンで処理することによって粉末を適所に結合することを開示している。

【0033】

同様に、本発明者らは、シリコーン樹脂が、３０℃超、好ましくは３５℃超、及び／又は１００℃未満、好ましくは８０℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが好ましいことを見出した。理論に束縛されるものではないが、本発明者らは、このような融点及び／又はガラス転移温度を有するシリコーン樹脂は、粉体コーティングプロセスに特に適しており、すなわち、無機粒子と共にモノリス物品上に効果的に微粒子を分散させるのに特に適しているが、低温焼成を可能にするのに十分に低く、それによって無機粒子をチャネル壁のガス接触表面に効果的かつ効率的に付着させると考える。

【0034】

好ましくは、無機粒子は、ゼオライト、耐火性酸化物、及びこれらの混合物からなる群から選択される。好適なゼオライトの例としては、ケイ酸塩ゼオライト、アルミノケイ酸塩ゼオライト、金属置換アルミノケイ酸塩ゼオライト、ＡｌＰＯ、ＭｅＡｌＰＯ、ＳＡＰＯ、ＭｅＡＰＳＯなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、第１及び第２のゼオライトは、アルミノシリケート、ボロシリケート、ガロシリケート、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、ＭｅＡＰＳＯ、及びＭｅＡＰＯゼオライトから独立して選択される。いくつかの実施形態において、ゼオライトは、ＡＢＷ、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＥＮ、ＡＥＴ、ＡＦＧ、ＡＦＩ、ＡＦＮ、ＡＦＯ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＦＹ、ＡＨＴ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＳＴ、ＡＳＶ、ＡＴＮ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＡＴＴ、ＡＴＶ、ＡＶＬ、ＡＷＯ、ＡＷＷ、ＢＣＴ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＩＫ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＲＥ、ＣＡＮ、ＣＡＳ、ＳＣＯ、ＣＦＩ、ＳＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＡ、ＣＨＩ、ＣＬＯ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＦＯ、ＤＦＴ、ＤＯＨ、ＤＯＮ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＥＩ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＥＳＶ、ＥＴＲ、ＥＵＯ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＦＲＡ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＦＲ、ＩＦＹ、ＩＨＷ、ＩＲＮ、ＩＳＶ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＩＴＷ、ＩＷＲ、ＩＷＷ、ＪＢＷ、ＫＦＩ、ＬＡＵ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＩＴ、ＬＯＳ、ＬＯＶ、ＬＴＡ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＥＬ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＭＷＦ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＮＰＯ、ＮＰＴ、ＮＳＩ、ＯＢＷ、ＯＦＦ、ＯＳＩ、ＯＳＯ、ＯＷＥ、ＰＡＲ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＰＯＮ、ＲＨＯ、ＲＯＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＲＷＲ、ＲＷＹ、ＳＡＯ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＯ、ＳＦＷ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＯＳ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＨＯ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＵＯＺ、ＵＳＩ、ＵＴＬ、ＶＥＴ、ＷＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＩＥ、ＷＥＮ、ＹＵＧ、ＺＯＮ、又はそれらの組み合わせから選択される骨格型を有する。いくつかの実施形態において、ゼオライトは、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＶ、ＡＦＸ、ＡＶＬ、ＢＥＡ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＥＡＢ、ＥＥＩ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＦＥＲ、ＩＦＹ、ＩＲＮ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＥＲ、ＭＯＲ、ＭＷＦ、ＭＦＩ、ＮＰＴ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＩＥ、ＲＴＨ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＴＳＣ、及びＵＦＩから選択される骨格型を有する。

【0035】

別の好ましい実施形態において、無機粒子は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、セリア、クロミア、マグネシア、カルシア、チタニア、及びそれらの任意の２つ以上の混合酸化物からなる群から選択される酸化物に基づくことができる耐火性酸化物粒子である。好ましくは、耐火性酸化物粒子は、アルミン酸カルシウム、ヒュームドアルミナ、ヒュームドシリカ、ヒュームドチタニア、ヒュームドジルコニア、ヒュームドセリア、アルミナエアロゲル、シリカエアロゲル、チタニアエアロゲル、ジルコニアエアロゲル、セリアエアロゲル、又はこれらの混合物を含む。１つ以上のヒュームド耐火性粉末（耐火性酸化物粒子）は、発熱性のプロセス、例えば火炎熱分解によって生成され得る。

【0036】

無機粒子の一例は、ケイ酸である。

【0037】

好ましくは、無機粒子及び／又はシリコーン樹脂粒子は、０．２μｍ超、好ましくは０．５μｍ超、及び／又は５０μｍ未満、好ましくは２５μｍ未満、好ましくは２０μｍ未満、好ましくは１５μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の体積によるｄ_５０を有する。

【0038】

好ましくは、乾燥粒子エアロゾルは、１．５ｇ／ｃｍ^３未満のタップ密度を有する乾燥粒子組成物から形成される。乾燥微粒子組成物は、乾燥微粒子粉末と呼ぶことができる。乾燥粒子状組成物は、無機粒子及び／又はシリコーン樹脂からなることが好ましい。いくつかの好ましい実施形態において、無機粒子は、０．１ｇ／ｃｍ^３未満のタップ密度を有する（典型的には、ヒュームド耐火性酸化物について）。他の好ましい実施形態では、無機粒子は、０．１ｇ／ｃｍ^３を超える、好ましくは０．２ｇ／ｃｍ^３を超えるタップ密度を有する。例えば、Ｃｕ置換ゼオライトなどのゼオライト粒子は、好ましくは約０．２５ｇ／ｃｍ^３のタップ密度を有することができる。他の好ましい実施形態では、耐火性酸化物粒子などの無機粒子は、１．４ｇ／ｃｍ^３未満、好ましくは１．３ｇ／ｃｍ^３未満、好ましくは１．２ｇ／ｃｍ^３未満のタップ密度を有してもよい。ほんの一例として、アルミン酸カルシウムは、約１ｇ／ｃｍ^３のタップ密度を有し得る。したがって、無機粒子は、好ましくは、０．１ｇ／ｃｍ^３～１．４ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．２ｇ／ｃｍ^３～１．２ｇ／ｃｍ^３のタップ密度を有し得る。シリコーン樹脂粒子は、０．３ｇ／ｃｍ^３～０．９ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ^３～０．７ｇ／ｃｍ^３のタップ密度を有してもよい。無機粒子とシリコーン樹脂との混合物からなる乾燥粒子状組成物は、好ましくは、無機粒子又はシリコーン樹脂のいずれかについて個々に記載されたものと同じタップ密度を有し得る。いくつかの好ましい実施形態において、乾燥微粒子組成物のタップ密度は、０．５～１．４ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．７ｇ／ｃｍ^３～１．２ｇ／ｃｍ^３である。

【0039】

好ましい一実施形態では、噴霧ステップは、無機粒子を第１の乾燥粒子エアロゾルとしてガス接触表面上に噴霧して無機粒子層を形成する第１の噴霧ステップと、次いで、第２の噴霧ステップにおいて、シリコーン樹脂を第２の乾燥粒子エアロゾルとして無機粒子層上に噴霧してコーティング層を形成する第２の噴霧ステップとを含む。したがって、無機粒子は、シリコーン樹脂が無機粒子でコーティングされたチャネル上に別個に噴霧される前に、モノリス物品のチャネル上に噴霧される。

【0040】

更により好ましくは、無機粒子とシリコーン樹脂との混合物を乾燥粒子エアロゾルとしてガス接触表面上に噴霧して、コーティング層を形成する。したがって、無機粒子とシリコーン樹脂との緊密な混合物が、チャネルのガス接触表面上にコーティングされ、シリコーン樹脂の焼成時に無機粒子のチャネル壁への接着を強化する。

【0041】

無機粒子とシリコーン樹脂との混合物を乾燥粒子エアロゾルとしてガス接触表面上に噴霧してコーティング層を形成する場合（好ましくは、乾燥粒子組成物が無機粒子とシリコーン樹脂とからなる場合）、混合物中の無機粒子とシリコーン樹脂との重量比は、好ましくは０．５超（換言すれば０．５：１超）、好ましくは０．７超、好ましくは０．９超、及び／又は４未満、好ましくは３未満、好ましくは２．５未満である。例えば、この比は約１又は約２であることが好ましい場合がある。好ましくは、この比は０．５～４、好ましくは０．７～３、好ましくは０．９～２．５、好ましくは１～２である。

【0042】

好ましくは、シリコーン樹脂は、１，０００を超える、好ましくは２，０００を超える、好ましくは５，０００を超える、好ましくは１０，０００を超える分子量、及び／又は５００，０００未満、好ましくは２００，０００未満の分子量を有する。

【0043】

本明細書で使用される場合、分子量は、当該技術分野における任意の従来の手段を使用して測定され得る重量平均分子量（Ｍ_Ｗ）を指す。いくつかの実施形態、特にシリコーン樹脂がヒドロキシ官能基を含む本明細書に記載の実施形態では、ヒドロキシ官能基によって提供される水素結合が、十分に高い融点及び／又はガラス転移温度を有するシリコーン樹脂を提供するため、分子量は比較的低くてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、シリコーン樹脂の分子量は、１，０００～１０，０００、好ましくは１，０００～５，０００、好ましくは１，２００～３，５００、例えば１，５００～２，０００であり得る。１，０００未満の分子量を有するシリコーン樹脂は、典型的には液体であり、乾式噴霧に適さないか、又はモノリス物品への無機粒子の結合を強化すると考えられるより大きな分子ほど多くの分岐を有さないため、あまり好ましくない。

【0044】

それにもかかわらず、シリコーン樹脂の分子量は、好ましくは１５，０００～１５０，０００、好ましくは２０，０００～１２０，０００、好ましくは６０，０００～１００，０００であってよい。いくつかの好ましい樹脂は、８，０００～１５，０００のＭｗを有し、いくつかは２０，０００～６０，０００、他は８０，０００～１２０，０００のＭｗを有する。

【0045】

シリコーン樹脂が式［Ｒ_ｘＳｉＸ_ｙＯ_ｚ］_ｎを有することが特に好ましく、式中、Ｒはアルキル基又はアリール基であり、Ｘはケイ素に結合した官能基であり、ｚは１より大きく２未満である。理解されるように、ｎは、シリコーン樹脂、特に室温で固体である樹脂に必要なオリゴマー又はポリマーを提供するように大きい。Ｒ基及びＸ基の分子量に依存するが、ｎが１０より大きい場合、１，０００より大きいＭ_Ｗを達成することができ、ｎが１００より大きい場合、１０，０００より大きいＭ_Ｗを達成することができ、ｎが１，０００より大きい場合、１００，０００より大きいＭ_Ｗを達成することができる。したがって、ｎは、好ましくは１０超、１００超、１，０００超であってもよい。

【0046】

理解されるように、Ｒはケイ素に結合したアルキル又はアリールであり、Ｘはケイ素に結合した非炭化水素官能基である。同様に、ケイ素は四価原子であるため、ｘ＋ｙ＋２ｚ＝４であることが理解されるであろう。ｚは２未満である。これは、ｚ＝２、ｘ及びｙ＝０で、シリカ（すなわち、二酸化ケイ素、（ＳｉＯ_２）_ｎ）を提供することによる。同様に、ｚは１より大きい。これは、ｚ＝１、ｘ＋ｙ＝２で、線状樹脂（例えば、－Ｏ－（ＳｉＲＸ）－Ｏ－（ＳｉＲＸ）－Ｏ－）を提供する「Ｄ」単位からなる置換ポリシロキサン（例えば、（ＲＸＳｉＯ）_ｎ）を提供することによる。一例は、ポリジメチルシロキサンである。したがって、Ｏは、シリコーン樹脂のポリマー主鎖中の２つのケイ素原子を架橋する酸素を指す。

【0047】

好ましくは、０＜ｘ＋ｙ＜２、好ましくは０＜ｘ＋ｙ≦１．５、好ましくは０＜ｘ＋ｙ≦１である。好ましくは、ｘ、ｙ及び／又はｘ＋ｙは、０．１より大きく、好ましくは０．２より大きい。１つの好ましい実施形態において、ｘ＋ｙは１で、一般にポリシルセスキオキサンとして知られるシリコーン樹脂を提供する。好ましくは、ｙは１未満であり、及び／又はｙはｘ未満である。更により好ましくは、２ｙ≦ｘ、好ましくは５ｙ≦ｘ、好ましくは１０ｙ≦ｘである。一実施形態において、ｙは０である。例えば、ポリシルセスキオキサンがポリメチルシルセスキオキサン（ＭｅＳｉＯ_３／２）_ｎなどのポリアルキルシルセスキオキサンである場合、ｙは０である。

【0048】

典型的には、存在する場合、Ｘは、Ｈ、ヒドロキシ（ＯＨ）、Ｃｌ及びＣ_１～Ｃ_６アルコキシの１つ以上、好ましくはＯＨ及びＣ_１～Ｃ_６アルコキシの１つ以上であり、好ましくは、Ｃ_１～Ｃ_６アルコキシは、メトキシ（ＯＣＨ_３）及びエトキシ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）から選択される。特に好ましい実施形態において、Ｘは、ＯＨ及びエトキシの一方又は両方である。しかしながら、Ｘは、アミニル（ＮＨ_２、ＮＲ_２）、エポキシ、アクリレート、及びビニルなどの反応性官能基であってもよい官能基であるが、ヒドロキシ基又はアルコキシ基の存在が焼成中により効果的な架橋を提供すると考えられるため、これらはあまり好ましくない。上記のように、末端官能基中に存在する任意の酸素は、ケイ素架橋酸素原子を指す上記式中の「Ｏ_ｚ」に寄与しない。

【0049】

本発明者らは、本明細書に記載されるシリコーン樹脂が、向上した耐水性の有利な利益を有するコーティングされたモノリス物品を提供することを見出した。シリコーン樹脂は、無機粒子をモノリス物品に結合するのに特に有利であることが見出されている。理論に束縛されるものではないが、本発明者らは、シリコーン樹脂の分岐構造及び物理的特性により、本明細書に記載の焼成ステップ中に樹脂が最初に溶融し、チャネルのガス接触表面上の無機粒子と結合した後に（その上に密接に又は堆積して）硬化し始めることが可能になると考えている。樹脂が硬化するにつれて、樹脂は追加の－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－架橋／結合を形成し、その分岐状構造を更に増加させる。更に、本発明者らは、そのような結合はまた、例えば－Ｓｉ－Ｏ－Ａｌ－結合を形成することによって、物品中の適所に粒子を更に接合する無機粒子と共に、ガス接触表面（すなわち、モノリス物品自体）と形成され得ると考える。焼成中の温度が上昇し続けるにつれて、Ｒ及びＸ基は酸化されてシリカ（ＳｉＯ_２）骨格を残す。したがって、ケイ素及び／又はアルミニウム含有無機粒子、例えば、ゼオライト、アルミン酸カルシウム、アルミナ及び／又はシリカが好ましい場合がある。

【0050】

好ましくは、シリコーン樹脂は、５５％超、好ましくは６０％超、より好ましくは６５％超の架橋度、及び／又は８５％未満、好ましくは８０％未満の架橋度を有する。

【0051】

本明細書に記載されるように、式［Ｒ_ｘＳｉＸ_ｙＯ_ｚ］_ｎによって記載されるものなどのシリコーン樹脂のケイ素原子は、ケイ素の四価の性質を考慮して４つの配位環境、すなわち、それぞれ「Ｍ」、「Ｄ」、「Ｔ」、及び「Ｑ」として当技術分野で公知のＳｉＯ（Ｒ／Ｘ）_３、ＳｉＯ_２（Ｒ／Ｘ）_２、ＳｉＯ_３（Ｒ／Ｘ）、又はＳｉＯ_４のうちの１つにあってもよい。したがって、上記の式は、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、架橋度が［（ａ＋２ｂ＋３ｃ＋４ｄ）／４］＊１００によって定義されるａＭｂＤｃＴｄＱによって記載され得る。各配位環境におけるケイ素原子の数の相対比は、標準的な分光技術、例えば、多核ＮＭＲ分光法、特に^２９Ｓｉ ＮＭＲ分光法を使用して決定することができる。あるいは、市販のシリコーン樹脂については、架橋度をテクニカルデータシートに提供してもよい。

【0052】

換言すれば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）は、各ケイ素原子が４つの接続酸素原子に結合している「Ｑ」ＳｉＯ_４単位から完全に形成されている。したがって、ｄが１である場合、これは二酸化ケイ素に１００％の架橋度を与える。一方、一例として、ＰＤＭＳは、全体が「Ｄ」Ｓｉ（Ｍｅ）_２Ｏ_２から形成される。したがって、ｂが１である場合、これはポリジメチルシロキサンに５０％の架橋度を与える。結果として、シリコーン樹脂は、好ましくは、これらの２つの極値の間の架橋度を有し、このような単位の混合物を含む。したがって、シリコーン樹脂は、好ましくは、ＭＤＴ単位、ＭＴＱ単位、ＤＴＱ単位又はＤＴ単位からなることができる。

【0053】

好ましくは、Ｒは、Ｃ_１～Ｃ_６アルキル又はフェニル基の１つ以上である。シリコーン樹脂のオリゴマー性又はポリマー性に起因して、モノマー単位の数は典型的に大きい。Ｒ基及びＸ基の両方の例が多数存在し得、その結果、単一のモノマー単位によって記載されるようなシリコーン樹脂は、複数の異なる基を含み得る。官能基Ｘに関して上述したように、Ｘは好ましくはＯＨ及びエトキシの両方であってもよい。同様に、Ｒは、２つ以上のＣ_１～Ｃ_６アルキル及び／又はフェニルを含んでもよい。したがって、ＲがＲ’及びＲ’’などの２つ以上の基によって記載される場合、シリコーン樹脂の式は、［Ｒ’_ｘ’Ｒ’’_ｘ’’ＳｉＸ_ｙＯ_ｚ］_ｎであってもよく、式中、ｘ’＋ｘ”＝ｘである。これは、官能基Ｘにも同様に適用される。

【0054】

好ましくは、Ｒは、直鎖又は分岐アルキル及びフェニルの１つ以上、直鎖アルキル及びフェニルの１つ以上、より好ましくはメチル及びフェニルの１つ又は両方である。Ｒがメチル及びフェニルの両方であるいくつかの好ましい実施形態において、フェニル対メチル比は、２未満、好ましくは１．５未満、好ましくは１未満、好ましくは０．５未満である。いくつかの実施形態において、Ｒはフェニルである。より好ましくは、Ｒはメチルである（すなわち、比は０である）。

【0055】

Ｒ及びＸ基についてのメチル、メトキシ及びエトキシなどのより小さい有機基は、出発シリコーン樹脂のＳｉＯ_２含有量を増加させ、焼成中の重量損失を減少させるため、特に好ましい。更に、焼成中の発煙及び揮発性物質（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２及び他の揮発性有機物など）の損失が低減される。

【0056】

したがって、シリコーン樹脂の二酸化ケイ素含有量は、５０重量％超、好ましくは６０重量％超、好ましくは７０重量％超、好ましくは８０重量％超であることが好ましい。二酸化ケイ素含有量は、出発シリコーン樹脂の重量による完全酸化後に残っている生成物（この場合、生成物は二酸化ケイ素である）の重量である灰分含有量とも呼ばれ得る。例えば、酸化は１０００℃で行われてもよい。あるいは、二酸化ケイ素含有量は、適切な市販のシリコーン樹脂の技術データシートから入手可能であってもよい。あるいは、二酸化ケイ素含有量は、ケイ素の二酸化ケイ素への完全酸化及び樹脂の化学式に基づいて計算され得る。ほんの一例として、ポリメチルシルセスキオキサン（ＭｅＳｉＯ_３／２）_ｎは、６６．１の式量及び２８．１のケイ素の原子量に基づくシリコーン樹脂の重量で、約４２．７重量％のケイ素である。二酸化ケイ素は６０．１の式量を有し、これはケイ素の式量より約２．１倍大きい。したがって、ポリメチルシルセスキオキサンの二酸化ケイ素含有量は、２．１＊４２．７＝８９．７重量％（すなわち、シリコーン樹脂の重量による）である。

【0057】

本発明の方法における使用のための１つの特に好ましいシリコーン樹脂は、約８２重量％の二酸化ケイ素含有量及び３５℃～５５℃の融点を有する高度に架橋されたエトキシル化ポリ（ジメチルシロキサン）である。

【0058】

本方法は、コーティング層を焼成して、コーティングされたモノリス物品を提供することを更に含む。すなわち、本方法は、複数のチャネルのガス接触表面上に噴霧された無機粒子及びシリコーン樹脂を有する多孔質モノリス物品を焼成することを含む。

【0059】

好ましくは、焼成ステップは、少なくとも２００℃、好ましくは少なくとも３００℃、より好ましくは少なくとも４００℃の温度、及び／又は最大で６００℃、好ましくは最大で５５０℃、より好ましくは最大で５３０℃の温度に加熱することを含む。したがって、焼成は、好ましくは、２００℃～６００℃、好ましくは３００℃～５５０℃、好ましくは４００℃～５３０℃、より好ましくは４００℃～５００℃、更により好ましくは４００℃～４５０℃の温度に加熱することを含む。

【0060】

このような温度は、コーティングされたモノリス物品にその有利な水耐性を与える有効なバインダーを形成するのに最も適していることが見出されている。このような温度は、触媒効率に悪影響を与えることなく（すなわち、触媒物品を劣化させることなく）シリコーン樹脂を焼成して架橋二酸化ケイ素にすることができるため、多孔質モノリス物品が触媒ウォールフローフィルタなどの触媒物品である場合に特に有利である。ＰＤＭＳなどの線状シロキサンは、無機粒子を効果的に結合し、物品に付着するのに必要な分岐を提供しないだけでなく、ＳｉＯ_２への完全な分解には、５５０℃を超える温度、更には６００℃を超える温度が必要であると考えられる。理想的には、焼成温度は、モノリス物品中に存在する任意の触媒の触媒活性に影響を及ぼす可能性を低減するために、可能な限り低く保たれる。

【0061】

本発明の更なる態様において、排気ガスの処理のためのモノリス物品を形成する際に使用するための未焼成多孔質モノリス物品が提供され、未焼成多孔質モノリス物品は、複数のチャネルを含み、無機粒子及びシリコーン樹脂を含む乾燥粒子組成物を含み、乾燥粒子組成物は、前述の未焼成多孔質モノリスのチャネル及び／又は細孔内に位置する。

【0062】

したがって、未焼成多孔質モノリス物品は、排気ガスの処理に使用され得るモノリス物品を形成する際の使用に好適である。好ましくは、未焼成多孔質モノリス物品は、モノリス物品を形成する際に使用するためのものであり、好ましくは、モノリス物品は、排気ガスの処理に使用されるものである。未焼成多孔質モノリス物品は、第１の態様に関して本明細書に記載されるように、複数のチャネルを含み、無機粒子及びシリコーン樹脂を含む乾燥粒子状組成物を含む。乾燥微粒子組成物は、未焼成多孔質モノリスのチャネル及び／又は細孔内に位置する、すなわち、組成物は、チャネルのガス接触表面をコーティングする。

【0063】

乾燥微粒子組成物を含む焼成されていない多孔質モノリス物品は、焼成によってモノリス物品に形成されてもよく、それによって、好ましくは本明細書に記載の温度に加熱することによって、乾燥微粒子組成物のシリコーン樹脂を二酸化ケイ素に分解する。

【0064】

好ましくは、乾燥微粒子組成物の質量充填量は、５０ｇ／Ｌ未満、好ましくは３０ｇ／Ｌ未満である。好ましくは、無機粒子の質量充填量は、少なくとも５ｇ／Ｌ及び／又は２５ｇ／Ｌ未満である。好ましくは、シリコーン樹脂の質量充填量は、少なくとも５ｇ／Ｌ、及び／又は２５ｇ／Ｌ未満である。好ましい一実施形態では、無機粒子の質量充填量は５ｇ／Ｌ～１５ｇ／Ｌであり、及び／又はシリコーン樹脂の質量充填量は５ｇ／Ｌ～１５ｇ／Ｌである。例として、無機粒子対シリコーン樹脂の重量比が１：１である場合、無機粒子の充填量は１０ｇ／Ｌであってもよく、シリコーン樹脂の充填量は１０ｇ／Ｌであってもよく、乾燥微粒子組成物の総充填量は２０ｇ／Ｌとなる。例として、比が２：１である場合、無機粒子充填量は１０ｇ／Ｌであってもよく、シリコーン樹脂充填量は５ｇ／Ｌであってもよく、１５ｇ／Ｌの総充填量を与える。

【0065】

更なる態様において、排気ガスの処理のためのモノリス物品を形成する際に使用するための未焼成多孔質モノリス物品が提供され、モノリス物品は、
排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供するステップであって、各チャネルはガス接触表面を有する、ステップと、
ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップと、を含む方法によって得ることができる。

【0066】

別の態様において、第１の態様に関して本明細書に記載される方法によって得ることができる排気ガスの処理のためのコーティングされたモノリス物品が提供される。コーティングされたモノリス物品は、既知のコーティングされたモノリス物品よりも向上した耐水性を有し、本明細書に記載されるように、物品は、好ましくは触媒物品及び／又はウォールフローフィルタである。このような物品は、排気ガス、特に車両の排気ガスの処理に特に適している。本発明者らは、コーティングされたモノリス物品中に存在する高度に架橋された二酸化ケイ素が、無機粒子を多孔質モノリス物品のチャネルのガス接触表面に結合するのに非常に有効であることを見出した。

【0067】

本発明の更なる態様において、コーティングされたモノリス物品を含む車両排気システムが提供される。

【0068】

実施例Ａ
比較試料Ａ－１
５０ｇ／Ｌのウォッシュコート充填量を有するＧＰＦフィルタを、米国特許出願公開第２０２００３０６６９２（Ａ１）号の実施例１の手順に従って、コージエライト基材、３００／８、１．３Ｌ型から調製した。

【0069】

比較試料Ａ－２
比較試料Ａ－１と同様にしてＧＰＦフィルタを作製した。

【0070】

次に、国際公開第２０２１／０２８６９２号に記載されている以下の方法及び装置を使用して、調製したＧＰＦフィルタに０．５ｇ／Ｌのヒュームドアルミナ粉末（ｄ_５０＝６μｍ、ｄ_９０＝１２μｍ）を充填した。流導管の直径は、フィルタの入口面と同じであった。５５０ｍ^３／ｈの空気の一次ガス流を、下流の渦流ブロワを使用してフィルタに通した。フィルタの下に配置されたＷｉｋａ（登録商標）Ｐ３０圧力伝送器によって背圧を監視した。耐火性粉末を、ＳＴＡＲ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ重力供給噴霧ガン１．４ｍｍ、部品番号ＳＴＡ２５９１１００Ｃを使用して、一次ガス流に分散させた。１５ＳＴＡＲ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ重力供給噴霧ガンは、フィルタの入口面から１００ｍｍに装着された。背圧を使用して、耐火性粉末の噴霧の停止点を決定した。充填が完了した後、フィルタを５００℃で１時間にわたって焼成した。

【0071】

試料Ａ－１
試料Ａ－１は、チャバザイトゼオライト粉末（ｄ_５０＝２．４μｍ、ｄ_９０＝４．１μｍ）と高度に架橋されたエトキシル化ポリ（ジメチルシロキサン）粉末（二酸化ケイ素含有量８２重量％、融点３５℃～５５℃、ｄ_５０＝３４μｍ、ｄ_９０＝１１５μｍ）との混合物を２：１の重量比で充填することを除いて、比較試料Ａ－２と同じ方法で調製した。焼成前の粉末充填量は８ｇ／Ｌであった。

【0072】

試料Ａ－２
１００ｇ／Ｌのウォッシュコート充填量を有するＧＰＦフィルタを、米国特許出願公開第２０２００３０６６９２（Ａ１）号の実施例１の手順に従って、コージエライト基材、３００／８、１．３Ｌ型から調製した。

【0073】

試料Ａ－２は、アルミン酸カルシウム粉末（ｄ_５０＝５３μｍ、ｄ_９０＝１１８μｍ）と高度に架橋されたエトキシル化ポリ（ジメチルシロキサン）粉末（二酸化ケイ素含有量８２重量％、融点３５℃～５５℃、ｄ_５０＝３４μｍ、ｄ_９０＝１１５μｍ）との重量比１：１の混合物を、比較試料Ａ－２の添加手順に従って充填することによって調製した。粉末充填量は、焼成前に１３．８ｇ／Ｌであった。

【0074】

試料Ａ－３
試料Ａ－３は、ベータゼオライト粉末（ｄ_５０＝６．４μｍ、ｄ_９０＝４１μｍ）と高度に架橋されたエトキシル化ポリ（ジメチルシロキサン）粉末（二酸化ケイ素含有量８２重量％、融点３５℃～５５℃、ｄ_５０＝３４μｍ、ｄ_９０＝１１５μｍ）との重量比１：１の混合物を充填することを除いて、比較試料Ａ－２と同じ方法で調製した。焼成前の粉末充填量は２０．７ｇ／Ｌであった。

【0075】

濾過試験
ＲＤＥサイクルのエンジンベンチ上で、新鮮なものと、１セットのコールドスタートアイドル試験後のものとの両方について、試料を濾過効率について試験した。ここで、フィルタ試料は、水がフィルタ上に蓄積される５０回のコールドスタート／アイドルの繰り返しに供された。結果を表１に示す。表１の濾過効率は、全駆動サイクルにわたって除去された煤微粒子である。

【0076】

【表1】

【0077】

結果は、比較試料Ａ－２と比較して、試料Ａ－１、Ａ－２及びＡ－３について、新鮮な状態から５０×コールドスタートまでの濾過効率の低下がはるかに低いことを示す。

【0078】

実施例Ｂ
比較試料Ｂ－１
１１６ｇ／Ｌのウォッシュコート充填量を有するＳＣＲＦフィルタを、米国特許第８，７８９，３５６号の実施例１の手順に従って、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基材、ＮＧＫ ＭＳＣ－１８ ３００／１２、３Ｌ型から調製した。ウォッシュコートは、Ｖａｌｉａｎｔ製の銅担持ＡＥＩゼオライト、酢酸ジルコニウム、及びアルミナ結合剤を含有する（ゼオライト対アルミナの重量比＝９０：１０、ジルコニウム＝４０ｇ／ｆｔ^３）。入口コーティング長さは、基材長さの約２０％である。出口コーティング長さは、基材長さの約８０％である。コーティングされたフィルタを１１０℃で乾燥させ、５００℃で１時間焼成した。

【0079】

比較試料Ｂ－２
比較試料Ｂ－１と同様にしてＳＣＲＦフィルタを作製した。次いで、国際公開第２０２１／０２８６９２号の方法及び装置を使用して、調製したＳＣＲＦフィルタにヒュームドアルミナ粉末（ｄ_５０＝６μｍ、ｄ_９０＝１２μｍ）を充填した。流導管の直径は、フィルタの入口面と同じであった。３００ｍ^３／ｈの空気の一次ガス流を、下流の渦流ブロワを使用してフィルタに通した。フィルタの下に配置されたＷｉｋａ（登録商標）Ｐ３０圧力伝送器によって背圧を監視した。粉末を、ＳＴＡＲ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ重力供給噴霧ガン１．４ｍｍ、部品番号ＳＴＡ２５９１１００Ｃを使用して、一次ガス流に分散させた。１５ＳＴＡＲ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ重力供給噴霧ガンは、フィルタの入口面から１００ｍｍに装着された。背圧パラメータを使用して、耐火性粉末の噴霧の停止点を決定した。焼成前の粉末充填量は４ｇ／Ｌであった。充填が完了した後、フィルタを５００℃で１時間にわたって焼成した。

【0080】

試料Ｂ－１
試料Ｂ－１は、噴霧乾燥されたＣｕ－チャバザイト（３．３重量％のＣｕ、ｄ_９０＝１０～１２μｍ）と高度に架橋されたエトキシ化ポリ（ジメチルシロキサン）粉末（二酸化ケイ素含有量８２重量％、融点３５℃～５５℃、ｄ_５０＝３４μｍ、ｄ_９０＝１１５μｍ）との重量比１：１の混合物を充填することを除いて、比較試料Ｂ－２と同じ方法で調製した。焼成前の粉末充填量は１５ｇ／Ｌであった。

【0081】

試料Ｂ－２
試料Ｂ－２は、比較試料Ｂ－２と同様の方法で調製した。噴霧乾燥したＣｕ－チャバザイト（３．３重量％Ｃｕ、ｄ_９０＝１０～１２μｍ）と高度に架橋したエトキシ化ポリ（ジメチルシロキサン）粉末（二酸化ケイ素含有量８２重量％、融点３５℃～５５℃、ｄ_５０＝３４μｍ、ｄ_９０＝１１５μｍ）との重量比１：１の混合物１５ｇ／Ｌを充填し、１１０℃のオーブンに１５分間入れ、次いで室温に冷却した。次いで、チャバザイトゼオライト（ｄ_９０＝４．９μｍ）と同じシリコーン樹脂粉末との重量比１：１の混合物５ｇ／Ｌを充填した。焼成前の粉末総充填量は２０ｇ／Ｌであった。

【0082】

濾過効率
Ｃａｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｌｔｄ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、英国）から入手可能なＣａｍｂｕｓｔｉｏｎ（登録商標）Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍを使用して、以下の試験条件でフィルタ試料を試験した。
ａ）安定化－２５０ｋｇ／時間の質量流量、５０℃、５分
ｂ）ウォームアップ－２５０ｋｇ／時間の質量流量、２４０℃、５分
ｃ）秤量－フィルタをリグから取り外し、秤量する
ｄ）ウォームアップ－フィルタをリグに戻す。２５０ｋｇ／時間の質量流量、２４０℃、５分
ｅ）充填段階－２５０ｋｇ／時間の質量流量、２４０℃、充填速度：２ｇ／Ｌの煤充填量に達するまで２ｇ／時間
ｆ）秤量－フィルタをリグから取り外し、秤量する。

【0083】

試験中に使用される燃料は、Ｃａｒｃａｌ ＲＦ－０６－０８Ｂ５である。

【0084】

試験中、粒子カウンタは、フィルタの下流で連続的に試料採取する。フィルタのバッチが試験される直前及び試験された直後に、「上流」試験をリグ上で実行して、粒子カウンタがリグからの生の煤生成を試料採取することを可能にする。上流試験は、２０分間の長さであり、上記の充填段階と同じ条件を使用する。２つの上流試験（フィルタ試験前及びフィルタ試験後）の平均をフィルタ試験の充填段階からのデータと比較することにより、濾過効率が得られる。

【0085】

新鮮な試料及び水浸漬処理後の試料の両方を濾過する。水浸漬処理では、フィルタを水に３０秒間浸漬した後、１１０℃で０．５時間乾燥させた。

【0086】

試験開始から５０秒後に収集した濾過効率データを表２にまとめる。その結果によると、ゼオライト粉末とシリコーン樹脂との混合物を充填した試料Ｂ－１及びＢ－２は、比較試料２に比べて耐水性が大幅に向上した。

【0087】

【表2】

【0088】

実施例Ｃ
比較試料Ｃ－１
ＣＳＦフィルタを、炭化ケイ素フィルタ基材、３００／６、２．４４Ｌ型から調製した。基材を、ＰＧＭ充填量が３ｇ／ｆｔ^３、及びＰｔ：Ｐｄ重量比が２：１、及びウォッシュコート充填量が０．２ｇ／ｉｎ^３を有するアルミナ担体を有するＣＳＦ触媒組成物でウォッシュコートした。

【0089】

試料Ｃ－１
比較試料Ｃ－１と同様にしてＣＳＦフィルタを作製した。

【0090】

アルミナ（ｄ_５０＝３０μｍ、密度＝２００ｇ／Ｌ）と高度に架橋されたエトキシ化ポリ（ジメチルシロキサン）粉末（二酸化ケイ素含有量８２重量％、融点３５℃～５５℃、ｄ_５０＝３４μｍ、ｄ_９０＝１１５μｍ）との重量比１：１の混合物を、国際公開第２０２１／０２８６９２号に記載の方法及び装置を用いてＣＳＦフィルタに適用した。流導管の直径は、フィルタの入口面と同じであった。混合粉末は、約１３ｍ／ｓの空気流を作り出す連続真空下で適用された。フィルタの下に配置されたＷｉｋａ（登録商標）Ｐ３０圧力伝送器によって背圧を監視した。粉末を、ＳＴＡＲ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ重力供給噴霧ガン１．４ｍｍ、部品番号ＳＴＡ２５９１１００Ｃを使用して、一次ガス流に分散させた。１５ＳＴＡＲ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ重力供給噴霧ガンは、フィルタの入口面から１００ｍｍに装着された。背圧を使用して、耐火性粉末の噴霧の停止点を決定した。フィルタに２０ｇ／Ｌの粉末を充填した。調製したフィルタを、空気中で５００℃で１時間焼成した。

【0091】

試料Ｃ－２
試料Ｃ－２は、ベーマイト（ｄ_５０＝３０μｍ、密度＝５００ｇ／Ｌ）と高度に架橋されたエトキシル化ポリ（ジメチルシロキサン）粉末（二酸化ケイ素含有量８２重量％、融点３５℃～５５℃、ｄ_５０＝３４μｍ、ｄ_９０＝１１５μｍ）との重量比１：１の混合物をフィルタに塗布したこと以外は、試料Ｃ－１と同様にして調製した。フィルタに２０ｇ／Ｌの粉末を充填した。次に、このようにして調製したフィルタを空気中５００℃で１時間焼成した。

【0092】

試料Ｃ－３
試料Ｃ－１と同様にして試料Ｃ－３を作製した。

【0093】

試料Ｃ－４
試料Ｃ－２と同様にして試料Ｃ－４を作製した。

【0094】

試料Ｃ－５
試料Ｃ－５は、ケイ酸（８０メッシュ）と高度に架橋されたエトキシル化ポリ（ジメチルシロキサン）粉末（二酸化ケイ素含有量８２重量％、融点３５℃～５５℃、ｄ_５０＝３４μｍ、ｄ_９０＝１１５μｍ）との重量比１：１の混合物をフィルタに適用したこと以外は、試料Ｃ－１と同様に調製した。フィルタには２０ｇ／Ｌの粉末を充填した。次に、このようにして調製したフィルタを空気中５００℃で１時間焼成した。

【0095】

背圧
試料Ｃ－１及びＣ－２を、約６Ｌの脱イオン水の容器中に約１０秒間完全に沈めた後、水から取り出し、部品を振盪して過剰な水を除去し、１１５℃のオーブン中で約４５分間乾燥させた。

【0096】

試料Ｃ－１及び試料Ｃ－２を用いて、６００ｍ^３／ｈの流量での水浸処理の前後でコールドフロー背圧試験を行った。結果を表３に示す。

【0097】

【表3】

【0098】

表３は、水浸が試料Ｃ１及びＣ－２の背圧にわずかな変化しか引き起こさなかったことを示している。

【0099】

濾過効率
濾過試験は、市販のＣａｍｂｕｓｔｉｏｎディーゼル微粒子発生器（ＤＰＧ）リグを使用し、上流ＰＮベースラインを使用して実施し、続いて、実施例Ｂに記載されるように、試験中に下流ＣＳＦ後測定を行い、濾過効率が各実施例について計算されることを可能にした。

【0100】

図１は、比較試料Ｃ－１、新鮮な試料Ｃ－１、及び水浸処理後の試料Ｃ－１の濾過効率データを比較する。

【0101】

図２は、比較試料Ｃ－１、新鮮な試料Ｃ－２、及び水浸処理後の試料Ｃ－２の濾過効率データを比較する。

【0102】

図１及び図２は、ＣＳＦフィルタへの耐火性酸化物粉末の添加によって、はるかに高い濾過効率が達成されたことを示す。試料Ｃ－１及び試料Ｃ－２を水中に沈めた後に、濾過効率のわずかな低下のみが観察された。

【0103】

ガス摩耗試験
試料Ｃ－３、試料Ｃ－４、及び試料Ｃ－５について、高圧空気ノズルを用いてガス摩耗試験を実施した。高圧空気ノズルは、流量４２５Ｌ／分、フィルタの面から０．５インチの距離で動作し、フィルタの面全体にわたってジグザグパターンで６．７ｍｍ／ｓでフィルタの面表面にわたって移動した。フィルタの入口面及び出口面の両方から磨砕処理を行った。摩耗処理の前後に１１５℃のオーブンで３０分間乾燥させた後に、試料を秤量した。

【0104】

試料Ｃ－３及び試料Ｃ－４について、流量６００ｍ^３／ｈでの水浸処理の前後におけるコールドフロー背圧を測定した。結果を表４に示す。

【0105】

【表4】

【0106】

図３は、新鮮な試料Ｃ－５及び磨砕処理後の試料Ｃ－５の濾過効率データを比較する。試料Ｃ－５が磨砕処理を受けた後、濾過効率のわずかな減少のみが観察された。

【0107】

本明細書において、「乾燥粉末」という用語は、液体中に懸濁又は溶解されない微粒子組成物を指す。このことは、全ての水分子が完全に存在しないことを必ずしも意味するものではない。乾燥粉末は、好ましくは易流動性である。

【0108】

本明細書では、「タップ密度」という用語は、欧州薬局方７．０のセクション２．９．３５の方法１に従って、１２５０回のタップで測定された粉末のタップ密度を指す。

【0109】

本明細書では、「ｇ／Ｌ」という用語（グラム／リットル）は、乾燥粉末の質量をフィルタの体積で割ったものを指す。

【0110】

本明細書では、粉末の量を指す場合の「充填量」及び「質量充填量」という用語は、フィルタに添加された粉末の質量を指すものであり、フィルタへの粉末の添加前及び添加後にフィルタを秤量することによって測定され得るものである。

【0111】

本明細書では、「ｄ_５０（体積による）」という用語は、Ｍａｌｖｅｒｎ ＰａｎａｌｙｔｉｃｓＬｔｄ，（Ｍａｌｖｅｒｎ，ＵＫ）から入手可能なＡｅｒｏ ｓ分散ユニット付きのＭａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ（登録商標）３０００によって測定されたｄ_５０（体積による）測定値を指す。分散条件：空気圧＝２ｂａｒｇ、供給速度＝６５％、ホッパー間隙＝１．２ｍｍ。Ｍａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ（登録商標）３０００ Ｕｓｅｒ Ｍａｎｕａｌに提供されている指示に従って、屈折率及び吸収パラメータを設定する。

【0112】

本明細書で使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を示さない限り、複数の指示対象を含む。「含む（comprising）」という用語の使用は、そのような特徴を含むが他の特徴を除外しないものとして解釈されることが意図され、また、記載されたものに必然的に限定される特徴の選択肢を含むことが意図される。換言すれば、この用語はまた、文脈が明らかに他を示さない限り、「本質的に～からなる」（特定の更なる構成要素が、記載された特徴の本質的な特性に実質的に影響を及ぼさないという条件で存在し得ることを意味することが意図される）及び「～からなる」（構成要素がそれらの割合によるパーセンテージとして表された場合、これらが合計して１００％になる一方で、任意の不可避不純物を説明するが、他の特徴が含まれ得ないことを意味することが意図される）限定を含む。

【0113】

前述の詳細な説明は、説明及び例示の目的で提供されており、添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書に示される現時点で好ましい実施形態の多くの変形例は、当業者には明らかであり、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に留まる。

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスの処理のためにモノリス物品上に無機酸化物コーティングを形成する方法であって、
排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供するステップであって、各チャネルはガス接触表面を有する、ステップと、
前記ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップと、
前記コーティング層を焼成して、コーティングされたモノリス物品を提供するステップと、を含む、方法。

【請求項2】

前記モノリス物品は、モノリスフィルタ、好ましくはウォールフローフィルタ、及び／又は触媒物品、好ましくは触媒ウォールフローフィルタである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の方法であって、
（ｉ）前記無機粒子は、第１の乾燥粒子エアロゾルとして前記ガス接触表面上に噴霧されて、無機粒子層を形成し、次いで、前記シリコーン樹脂は、第２の乾燥粒子エアロゾルとして前記無機粒子層上に噴霧されて、前記コーティング層を形成し、又は
（ｉｉ）前記無機粒子とシリコーン樹脂との混合物を、乾燥粒子エアロゾルとして前記ガス接触表面上に噴霧して、前記コーティング層を形成する、のいずれかである、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記シリコーン樹脂は、１，０００超、好ましくは２，０００超、好ましくは５，０００超、好ましくは１０，０００超の分子量、及び／又は５００，０００未満、好ましくは２００，０００未満の分子量を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記シリコーン樹脂は、３０℃超、好ましくは３５℃超、及び／又は１００℃未満、好ましくは８０℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記シリコーン樹脂は、式［Ｒ_ｘＳｉＸ_ｙＯ_ｚ］_ｎを有し、式中、Ｒはアルキル又はアリールであり、Ｘはケイ素に結合した官能基であり、ｚは１より大きく２未満である、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

ｙは１未満であり、及び／又はｙはｘ未満である、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記シリコーン樹脂は、５５％超、好ましくは６０％超、より好ましくは６５％超の架橋度、及び／又は８５％未満、好ましくは８０％未満の架橋度を有する、請求項６又は７に記載の方法。

【請求項9】

Ｒは、Ｃ_１～Ｃ_６アルキル及びフェニルの１つ以上、好ましくは直鎖アルキル及びフェニルの１つ以上、好ましくはメチル及びフェニルの一方又は両方、より好ましくはメチルである、請求項６に記載の方法。

【請求項10】

Ｘは、Ｈ、ＯＨ、Ｃｌ及びＣ_１～Ｃ_６アルコキシの１つ以上、好ましくはＯＨ及びＣ_１～Ｃ_６アルコキシの１つ以上、より好ましくはＯＨ及びエトキシの一方又は両方である、請求項６に記載の方法。

【請求項11】

前記シリコーン樹脂の二酸化ケイ素含有量が、５０重量％超、好ましくは６０重量％超、好ましくは７０重量％超、好ましくは８０重量％超である、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記無機粒子は、ゼオライト、耐火性酸化物、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記無機粒子は、アルミン酸カルシウム、ヒュームドアルミナ、ヒュームドシリカ、ヒュームドチタニア、ヒュームドジルコニア、ヒュームドセリア、アルミナエアロゲル、シリカエアロゲル、チタニアエアロゲル、ジルコニアエアロゲル、セリアエアロゲル、又はこれらの混合物を含む耐火性酸化物粒子である、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記無機粒子は、０．２μｍ超及び／又は５０μｍ未満、好ましくは２５μｍ未満の体積によるｄ_５０を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

焼成が、少なくとも２００℃、好ましくは少なくとも３００℃、より好ましくは少なくとも４００℃の温度、及び／又は最大で６００℃、好ましくは最大で５５０℃、より好ましくは最大で５３０℃の温度に加熱することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記モノリス物品は、１種以上の白金族金属を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記乾燥粒子エアロゾルは、１．５ｇ／ｃｍ^３未満のタップ密度を有する乾燥粒子組成物から形成される、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記無機粒子とシリコーン樹脂との混合物が、乾燥粒子エアロゾルとして前記ガス接触表面上に噴霧されて、前記コーティング層を形成し、前記混合物において、シリコーン樹脂に対する無機粒子の重量比が、０．５超、好ましくは０．７超、好ましくは０．９超、及び／又は４未満、好ましくは３未満、好ましくは２．５未満である、請求項１に記載の方法。

【請求項19】

排気ガスの処理のためのモノリス物品を形成する際に使用するための未焼成多孔質モノリス物品であって、前記未焼成多孔質モノリス物品は、複数のチャネルを含み、無機粒子及びシリコーン樹脂を含む乾燥粒子組成物を含み、前記乾燥粒子組成物は、前記未焼成多孔質モノリスの前記チャネル及び／又は細孔内に位置する、未焼成多孔質モノリス物品。

【請求項20】

前記乾燥微粒子組成物の質量充填量は、５０ｇ／Ｌ未満、好ましくは３０ｇ／Ｌ未満である、請求項１９に記載の未焼成多孔質モノリス物品。

【請求項21】

排気ガスの処理のためのモノリス物品を形成する際に使用するための未焼成多孔質モノリス物品であって、前記モノリス物品は、
排気ガスの通過のための複数のチャネルを含む多孔質モノリス物品を提供するステップであって、各チャネルはガス接触表面を有する、ステップと、
前記ガス接触表面上に、無機粒子及びシリコーン樹脂を乾燥粒子エアロゾルとして噴霧してコーティング層を形成するステップと、を含む方法によって得ることができる、未焼成多孔質モノリス物品。

【請求項22】

請求項１に記載の方法によって得ることができる排気ガス処理のためのコーティングされたモノリス物品。

【請求項23】

請求項２２に記載のコーティングされたモノリス物品を備える、車両排気システム。

【国際調査報告】