JP2007283755A - 目封止ハニカム構造体の製造方法及び目封止ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】作業環境上の制約がなく、短時間で、安価に欠陥のない目封止ハニカム構造体を製造することができ、産業廃棄物の量を低減することも可能な目封止ハニカム構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】ハニカム構造体２端面の画像データに基づいて、光造形法により、目封止すべきセル１９ａと連通し得る孔部３３と、目封止すべきではないセル１９ｂに嵌合し得る凸部３５とを有する目封止部形成用マスク３０を作製し、それをハニカム構造体２の端面に固定した後、上部に目封止部形成用マスク３０が嵌合可能な開口部を有し、目封止用スラリー５０が収容された容器２０に、目封止部形成用マスク３０を固定したハニカム構造体２をセットし、目封止用スラリー５０を、目封止部形成用マスク３０の孔部３３を通じて目封止すべきセル１９ａの開口端内部に充填することにより目封止部を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルター等の微粒子状物質を濾過するフィルターや、セルを区画形成している多孔質の隔壁の細孔表面に触媒成分を担持させ、当該隔壁の細孔内を排ガスが通過するようにすることでＨＣ、ＮＯ_x、ＣＯなどの有害な排ガス中成分を浄化する触媒の担体等に使用される目封止ハニカム構造体に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガスには、環境汚染の原因となるような炭素を主成分とするパティキュレート（粒子状物質）が多量に含まれているため、それらの排気系には、パティキュレートを捕集（濾過）するためのフィルターが搭載されることが一般的ある。

通常、このような目的で使用されるフィルターには、図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、多孔質の隔壁７によって、二つの端面の間を連通する複数のセル９が区画形成されたハニカム構造体２と、前記各セル９の二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように、ハニカム構造体２の一端面側と他端面側とで相補的な市松模様状に配設された目封止部１１とを備える目封止ハニカム構造体１が用いられる。

排ガスは、このような目封止ハニカム構造体１からなるフィルターの一方の端面３から内部に流入し、ガス中に含まれるパティキュレート等が除去された後、他方の端面５から流出する。具体的には、まず排ガスは、このフィルターの一方の端面３において端部が封止されておらず他方の端面５において端部が封止されたセル９ｂに流入し、多孔質の隔壁７を通って、一方の端面３において端部が封止され他方の端面５において端部が封止されていないセル９ａに移動し、このセル９ａから排出される。そして、この際に隔壁７が濾過層となり、ガス中のパティキュレートが隔壁７に捕捉され隔壁７上に堆積する。

上記のような目封止ハニカム構造体の製造方法として、ハニカム成形体の一方の端面に、粘着シート等を貼着し、画像処理を利用したレーザ加工等によりその粘着シート等の目封止すべきセル（目封止セル）に対応する部分のみに孔開けをしてマスクとし、そのマスクが貼着されたハニカム成形体の端面を封止用スラリー中に浸漬し、ハニカム成形体の目封止セルにスラリーを充填して目封止部を形成し、これと同様の工程をハニカム成形体の他方の端面についても行った後、乾燥し、焼成することにより目封止ハニカム構造体を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の製造方法として、セラミック材料からなる未乾燥のシート状生成形体に、市松模様状（千鳥格子状）に貫通孔を形成し、このシート状生成形体をハニカム状乾燥体の端面に圧着して一体焼成することにより目封止ハニカム構造体を得る方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−３００９２２号公報 特開２００２−１５９８１１号公報

ところで、最近においては、このような目封止ハニカム構造体を前記のような微粒子状物質を濾過するためのフィルターの他、セルを区画形成している多孔質の隔壁の細孔表面に触媒成分を担持させ、ハニカム構造体内に流入した排ガスが当該隔壁の細孔内を通過するようにすることでＨＣ、ＮＯ_x、ＣＯなどの有害な排ガス中成分を浄化する触媒（以下、このような触媒を「ウォールフロー型触媒」と称する。）として利用しようとする試みもなされている。

このような目封止ハニカム構造体の用途の拡大に伴い、今後、目封止ハニカム構造体の需要が一層高まることが予想されるが、前記特許文献１に記載の製造方法を利用して目封止ハニカム構造体を量産しようとする場合には、（ｉ）各ハニカム構造体の両端面について、全て粘着シートの貼着、画像処理、孔開け、粘着シートの剥離という工程を行う必要があり、マスクの作製等に時間を要することに加え、使用後に剥離された粘着シートが大量の産業廃棄物となる、（ii）粘着シートは、比較的高価であり生産コスト上昇の原因になるとともに、ゴミや塵を嫌うことからクリーンな環境で貼着作業を行う必要があり、作業環境上の制約があるといった問題を解決する必要があった。すなわち、前記従来の製造方法は、比較的少量の目封止ハニカム構造体の製造には有効な方法であるものの、量産適応性という観点からみると十分に満足できる方法とは言えなかった。

また、前記特許文献２に記載の製造方法では、ハニカム状乾燥体と未乾燥のシート状生成形体との乾燥収縮差により、シートの亀裂や剥離が発生しやすく、また、ハニカム構造体の最外周に位置するセルの内、目封止されているべきセルが、目封止され難いという問題があった。

本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、量産に適した目封止ハニカム構造体の製造方法、より具体的には、作業環境上の制約がなく、短時間で、安価に欠陥のない目封止ハニカム構造体を製造することができ、産業廃棄物の量を低減することも可能な目封止ハニカム構造体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の目封止ハニカム構造体の製造方法及び目封止ハニカム構造体が提供される。

［１］ 多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体の製造方法であって、前記ハニカム構造体の端面を撮像して、目封止すべきセルと目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定し得る画像データを取得し、前記画像データに基づいて、光造形法により、前記目封止すべきセルと連通し得る孔部と、前記目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する目封止部形成用マスクを作製し、前記凸部を前記目封止すべきではないセルに嵌合させることにより、前記目封止部形成用マスクを、前記ハニカム構造体の端面に固定した後、上部に前記目封止部形成用マスクが嵌合可能な開口部を有し、前記目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリーが収容された容器に、前記目封止部形成用マスクを固定した前記ハニカム構造体を、前記開口部に前記目封止部形成用マスクを嵌合させることによりセットし、前記容器内の前記目封止用スラリーを、前記目封止部形成用マスクの前記孔部を通じて前記目封止すべきセルの開口端内部に充填することにより前記目封止部を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。

［２］ 多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体の製造方法であって、前記ハニカム構造体の端面を撮像して、目封止すべきセルと目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定し得る画像データを取得し、前記画像データに基づいて、光造形法により、前記目封止すべきセルと連通し得る孔部と、前記目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する目封止部形成用マスクを作製し、上部に前記目封止部形成用マスクが嵌合可能な開口部を有し、前記目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリーが収容された容器に、前記目封止部形成用マスクを、前記開口部に嵌合させることによりセットした後、前記目封止部形成用マスクの前記凸部が前記目封止すべきではないセルに嵌合するように、前記ハニカム構造体の端面を前記目封止部形成用マスクに固定し、前記容器内の前記目封止用スラリーを、前記目封止部形成用マスクの前記孔部を通じて前記目封止すべきセルの開口端内部に充填することにより前記目封止部を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。

［３］ 多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体の製造方法であって、前記ハニカム構造体の端面を撮像して、目封止すべきセルと目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定し得る画像データを取得し、前記画像データに基づいて、光造形法により、前記目封止すべきセルと連通し得る孔部と、前記目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する目封止部形成用マスクを作製し、前記凸部を前記目封止すべきではないセルに嵌合させることにより、前記目封止部形成用マスクを、前記ハニカム構造体の端面に固定した後、前記ハニカム構造体の前記目封止部形成用マスクが固定された端面を、容器内に収容された前記目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリーに浸漬し、前記目封止用スラリーを前記目封止部形成用マスクの前記孔部を通じて前記目封止すべきセルの開口端内部に充填することにより前記目封止部を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。

［４］ 前記目封止部形成用マスクを、予め多穴構造のマスク支持部材へ固定してから、前記ハニカム構造体の端面に固定する前記［１］又は［３］に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。

［５］ 前記目封止部形成用マスクを、予め多穴構造のマスク支持部材へ固定してから、前記容器にセットする前記［２］に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。

［６］ 前記凸部が先端先細り形状となっている前記［１］〜［５］の何れかに記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。

［７］ 前記凸部の内の一部の凸部において、その最大外径部の外径が、嵌合すべきセルの内寸よりも大きくなっている前記［６］に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。

［８］ 前記凸部の内、前記ハニカム構造体の最外周に位置するセルであって、当該セルよりも内側に位置する他のセルと形状が異なるセルに嵌合する凸部の外径が、他の凸部の外径よりも小さくなっている前記［１］〜［７］の何れかに記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。

［９］ 多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体であって、当該ハニカム構造体の最外周に位置するセルの内、目封止されているべきセルが、前記目封止部により確実に目封止されている目封止ハニカム構造体。

［１０］ 前記［１］〜［８］の何れかに記載の製造方法により製造された前記［９］に記載の目封止ハニカム構造体。

［１１］ 前記ハニカム構造体の端面に前記目封止部形成用マスクを固定する際の位置合わせの基準となった突起又は溝が外周部に形成されている前記［１０］に記載の目封止ハニカム構造体。

［１２］ 前記ハニカム構造体の一方の端面においてのみ前記セルが前記目封止部により目封止されている前記［９］〜［１１］の何れかに記載の目封止ハニカム構造体。

本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法は、作業環境上の制約がなく、短時間で、安価に欠陥のない目封止ハニカム構造体を製造することができ、産業廃棄物の量を低減することが可能であり、量産に適した方法である。また、実際のハニカム構造体の画像データに基づいて目封止部形成用マスクを作製するため、成形時の変形等により設計形状通りのハニカム構造体が得られなかった場合でも、その形状に適合した形状精度の高いマスクを作製することができる。したがって、セル密度が高い（セル数の多い）ハニカム構造体についても、ずれを生じることなく正確な位置に目封止部を形成することが可能である。更に、本発明の目封止ハニカム構造体は、市松模様状に貫通孔を形成した未乾燥のシート状生成形体をハニカム状乾燥体の端面に圧着して一体焼成する従来の製造方法で製造された目封止ハニカム構造体では目封止され難い最外周に位置するセルについても、目封止部されているべきセルは、目封止部により確実に目封止されているため、フィルターやウォールフロー型触媒用の担体として用いた場合に高い性能を発揮する。

以下、本発明の代表的な実施形態について具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。なお、本明細書において、単に「ハニカム構造体」というときは、目封止部を有していないハニカム構造体を意味するものとする。

本発明の目封止ハニカム構造体の製造方法においては、ハニカム構造体に目封止部を設けるに際し、目封止すべきセルと連通し得る孔部と、目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する目封止部形成用マスクを作製し、ハニカム構造体に目封止部を設ける際にそれを使用する。この目封止部形成用マスクを作製するに当たっては、まず、ハニカム構造体の端面を撮像し、当該端面上における目封止すべきセルと目封止するべきではないセルの形状及び位置を特定し得る画像データを取得する。

ハニカム構造体は、通常、セラミック坏土の押出成形により製造されるため、セル形状、隔壁厚さ、セル密度等が一様ではなく、歪みを生じている場合もあり得るが、前記のように、ハニカム構造体の端面を撮像し、目封止すべきセルと目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定し得る画像データを取得することにより、そのハニカム構造体の構造に適合した目封止部形成用マスクを作製することができる。

より具体的に説明すると、目封止部形成用マスクの凸部を正確な位置に適正な形状で形成することができるため、その凸部をハニカム構造体の目封止すべきではないセルに容易に嵌合させることができ、目封止部形成用マスクをハニカム構造体の端面に確実に固定することが可能となる。なお、凸部を先端先細り形状としておくと、凸部がセル内に入りやすくなり、嵌合がより容易となる。また、この場合、複数の凸部の内の一部の凸部において、その最大外径部（凸部の底部付近）の外径が、嵌合すべきセルの内寸よりも大きくなるようにすることで、目封止部形成用マスクをハニカム構造体の端面により確実に固定できる。また、目封止部形成用マスクの孔部についても同様に正確な位置に適正な形状で形成し得るため、目封止用スラリーをハニカム構造体の目封止すべきセルの端内部に確実に導入することができ、目封止すべきセルに正確に目封止部を形成することが可能となる。

通常、ハニカム構造体において、その最外周に位置するセルは、外壁と接しているため、当該セルよりも内側に位置する他のセルと形状が異なっている。具体的には、その一部が外壁の内面に沿った形状を有し、開口面積も他のセルより小さくなっている。このように、ハニカム構造体の最外周に位置し、当該セルよりも内側に位置する他のセルと形状が異なるセル（以下、「パーシャルセル」と言う。）は、他のセルに比して、目封止部が形成しにくく、目封止部を形成し損なうことがあるため、目封止部の形成工程を行った後、外壁を加工除去してパーシャルセルを露出させ、セラミックコート材料を塗布して、パーシャルセルを埋めるとともに外壁を再形成するという技術が知られている。

このように、最終的にパーシャルセルをセラミックコート材料で埋めて外壁と一体化してしまう場合には、パーシャルセルを必ずしも目封止する必要はないので、パーシャルセルに嵌合すべき凸部は不要だが、それ以外の場合においては、パーシャルセルに嵌合する凸部が必要である。ここで、パーシャルセルに嵌合する凸部の外径を、パーシャルセル以外のセルに嵌合する他の凸部の外径よりも小さくしておくと、開口面積の小さいパーシャルセルにも凸部が入りやすくなり、凸部を確実に嵌合し固定できるので好ましい。

なお、ハニカム構造体の端面の撮像は、必ずしも各々のハニカム構造体について行う必要はない。既述の如く、ハニカム構造体は、通常、セラミック坏土の押出成形により製造されるため、セル形状、隔壁厚さ、セル密度等の歪み具合は、セラミック坏土の組成や混練・押し出し等の条件が同じであれば基本的に同様のものとなるからである。すなわち、これらの条件が同じロットについては、一つのハニカム構造体について一度画像データを取得すれば、その画像データに基づいて作製した目封止部形成用マスクは、他のハニカム構造体に使用することも可能（すなわち、目封止部形成用マスクの再利用が可能）であるため、本発明の製造方法は量産にも適した方法である。

ハニカム構造体の端面を撮像するための撮像装置については、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）カメラやＸ線ＣＴ（computed tomography）スキャナー等を好適に用いることができる。中でも、Ｘ線ＣＴスキャナーは、ハニカム構造体の端面のみならず、ハニカム構造体の内部（セルの内部形状等）をも撮像することができるため、そのハニカム構造体の構造により適合した目封止部形成用マスクを作製可能である点において好ましい。また、ハニカム構造体の断層形状を直接撮像することができるので、光造形法で必要となる目封止部形成用マスクの断層形状データ（スライスデータ）を作成し易いという利点もある。

前記のようにして取得された画像データに基づいて、光造形法により、ハニカム構造体の目封止すべきセルと連通し得る孔部と目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する目封止部形成用マスクを作製する。

ここで、光造形法とは、未硬化の光硬化成分組成物の表面に描画的に光照射して硬化樹脂層を形成し、その硬化樹脂層の上面に、同様にして新たな硬化樹脂層を形成し、積層していく操作を繰り返して光硬化樹脂組成物から構成された立体的な造形物を得る方法であり、金型成形や押出成形等の従来の成形法では作製することが困難であった複雑な立体形状の造形物を簡便かつ迅速に得ることができるという利点がある。したがって、前記のように目封止部形成用マスクを光造形法により作製する方法は、目封止部形成用マスクが複雑な立体形状（例えば、セル形状、隔壁厚さ、セル密度等が一様ではなく、歪みを生じている場合等）であったとしても、これを簡便かつ迅速に得ることが可能であり、その形状変更も容易であるという利点がある。なお、作製しようとする目封止部形成用マスクが薄ければ、１回の硬化樹脂層の形成によりマスクが作製できる場合もある。

本明細書にいう「目封止部形成用マスク」は、ハニカム構造体の目封止すべきセルと連通し得る孔部と、ハニカム構造体の目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有し、光硬化樹脂組成物から構成されるものである。前記の条件を満たす限り、目封止部形成用マスクの全体形状は特に限定されないが、例えば、図８に示す目封止部形成用マスク３０のように、ハニカム構造体の端面を被覆し得る面積を有する板状のマスク本体３１に、前記孔部３３と、前記凸部３５とが形成されたものを好適に用いることができる。

前記孔部３３は、ハニカム構造体の目封止すべきセルと連通し得るように形成されており、この孔部を通じてハニカム構造体の目封止すべきセルの端内部に目封止用スラリーを導入することによって、ハニカム構造体の目封止すべきセルに目封止部を形成することができるようになっている。

前記孔部３３は、ハニカム構造体の目封止すべきセルの内部に目封止用スラリーを導入することができる限りにおいて、必ずしも目封止すべきセルと完全に一致する形状である必要はなく、その形状について特に制限はない。例えば、ハニカム構造体のセル形状が四角形である場合に、前記孔部の形状が円形であってもよい。

また、各孔部の開孔面積についても、ハニカム構造体の目封止すべきセルの内部に目封止用スラリーを導入することができる限りにおいて、特に限定はされるものではなく、導入する目封止用スラリーの粘度（セル内への導入のし易さ）等に応じて適宜設定すればよい。

前記凸部３５は、ハニカム構造体の目封止すべきではないセルに嵌合し得る形状に形成されており、この凸部を目封止すべきではないセルに嵌合させることによって、目封止部形成用マスクをハニカム構造体の端面に固定することができるようになっている。

本明細書における「光硬化成分」とは、光照射により反応し、架橋構造を形成し得る官能基を分子中に１個以上有するオリゴマーやモノマー等（いわゆるプレポリマー）を意味し、複数のプレポリマーの混合物も当然に含まれる。

前記オリゴマーとしては、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エン・チオール系樹脂等のラジカル重合型光硬化性樹脂、あるいは、エポキシ系樹脂等のカチオン重合型光硬化性樹脂のオリゴマーが挙げられる。また、前記モノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類等のラジカル重合性モノマー、エポキシ含有化合物等のカチオン重合性モノマーが挙げられる。なお、本明細書において「光硬化成分組成物」というときは、前記光硬化成分を構成成分として含有する組成物を意味するものとする。

前記のような目封止部形成用マスクを、取得された画像データに基づいて、光造形法により作製する方法としては、例えば、以下に掲げるような方法が挙げられる。

まず、ＣＣＤカメラにより、ハニカム構造体の端面を撮像し、表面画像のデータを取得する。次いで、その表面画像データを二値化処理することにより、目封止すべきセル及び目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定する。そして、凸部及び孔部が、ハニカム構造体に対して正確な位置に適正な形状で形成されるように、目封止部形成用マスクの立体形状データを作成する。

ただし、撮像装置についてはＣＣＤカメラに限定されるものではなく、Ｘ線ＣＴスキャナーを用いてもよい。具体的には、Ｘ線ＣＴスキャナーにより、ハニカム構造体（端面の他、セルの内部形状等）を撮像し、その表面画像を含む断層画像のデータを取得し、その断層画像データを二値化処理することによっても、目封止すべきセル及び目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定し、目封止部形成用マスクの立体形状データを作成することができる。

なお、本明細書にいう「二値化処理」とは、画像データを２５６階調に色分けし、閾値を境界として、これより輝度の高い部分を白、低い部分を黒とする白黒のみの二値画像に変換する処理を意味する。これにより、ハニカム構造体の隔壁部分（黒）とセル部分（白）とを識別することができる。

前記の立体形状データをＣＡＤ（computer-aided design）データに変換し、そのＣＡＤデータから目封止部形成用マスクの立体形状を多数層に断層してなる断層形状データ（スライスデータ）を作成する。このスライスデータに従って、未硬化の光硬化成分組成物の表面に描画的に光照射することにより、その断層形状の硬化樹脂層を形成する。この硬化樹脂層の上面に、未硬化の光硬化成分組成物を一層分だけ追加供給し、再度その表面に描画的に光照射することにより、先に形成された硬化樹脂層と連続する新たな硬化樹脂層を形成し、積層して行く操作を所定回数繰り返すことにより、光硬化樹脂組成物からなる目封止部形成用マスクを作製する。なお、通常、目封止ハニカム構造体においては、多数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部とが互い違いに目封止されている必要があることから、目封止部形成用マスクは各端面について各々作製する必要がある点に留意すべきである。

光硬化成分を硬化させるために照射される光としては、使用する光硬化成分を硬化させ得る特異的な波長を含む光、例えば、紫外線、可視光線等を用いる必要があり、特に、紫外線を好適に用いることができる。したがって、光照射装置としては、ＮＣ（numerical control）制御が可能な紫外線レーザ等を好適に用いることができる。現在では、そのような光照射装置の他、光硬化成分を供給する供給装置、光硬化成分を貯留する貯留槽、光照射によって形成された硬化樹脂層を一層単位で昇降させ得る昇降装置等を備えた光造形装置が市販されている（例えば、ＳＬＡ７０００（商品名：（株）インクス製）等）。本発明の製造方法においては、このような市販の光造形装置を用いることによって、より簡便かつ迅速に目封止部形成用マスクを作製することが可能となる。

本発明の製造方法においては、図１に示すように、まず、前記のようにして作製した目封止部形成用マスク３０の凸部３５を目封止すべきではないセル１９ｂに嵌合させることにより、目封止部形成用マスク３０を、ハニカム構造体２の端面に固定する。図１に示すように、凸部３５は、目封止すべきではないセル１９ｂに嵌合しやすいように先端先細り形状とすることが好ましい。なお、図１では、凸部３５が、目封止部形成用マスク３０の底面（凸部３０が形成されている側の面）から垂直方向に延びるストレート部を経て山形部に連なる形状となっているが、凸部３５は、このような形状に限定されるものではない。例えば、図２に示すように、凸部３５を、緩やかに先細って行くような台形状の形状としても良い。

また、図９に示す目封止部形成用マスク３０の底面と凸部３５との隅部３９に、Ｒ又はＣ面を形成することにより、凸部３５をセル１９ｂに嵌合した時、隅部３５とハニカム構造体２の隔壁とが接触し、目封止部のシール性を確保することが容易となる。この場合、目封止部形成用マスク３０の材質を軟質として、ハニカム構造体２の隔壁が隅部３５との接触により損傷しないよう配慮することが望ましい。また、隅部３９の寸法を調整することにより、目封止部形成用マスク３０がハニカム構造体２の端面から若干浮いた状態とすることができ、それによって、目封止用スラリー５０がセル１９ａ内に充填された際に、目封止用スラリー５０をハニカム構造体２の端面から若干突出させたり、目封止用スラリー５０で隔壁の端面を覆ったりすることができる。凸部３５の寸法は、その高さｈと底部幅ｂとの比（ｈ／ｂ）が、０．１〜３．０となるようにすることが好ましく、０．５〜２．０となるようにすることが更に好ましい。

また、前述したように、複数の凸部３５の内の一部の凸部において、その最大外径部（凸部の底部付近）の外径が、嵌合すべきセル１９ｂの内寸よりも大きくなるようにすることで、目封止部形成用マスク３０をハニカム構造体２の端面により確実に固定できる。このように、その最大外径部（凸部の底部付近）の外径が、嵌合すべきセル１９ｂの内寸よりも大きくなるようにした凸部は、ハニカム構造体２の端面中央部のセル１９ｂに対応する位置に少なくとも１箇所と、ハニカム構造体２の外周近傍部のセル１９ｂに対応する位置に均等な間隔で少なくとも２箇所設けられることが好ましい。このような外径の大きな凸部は、目封止部形成用マスク３０に多く存在するほど、ハニカム構造体２の端面に対する目封止部形成用マスク３０の固定が確実になるが、多すぎると目封止部形成用マスク３０をハニカム構造体２の端面から取り外す際に外れにくくなるので、ハニカム構造体２のセルの構造や寸法に応じて、適当に数や配置を設定する必要がある。

なお、ハニカム構造体２の端面に目封止部形成用マスク３０を固定する際の位置合わせをしやすいように、ハニカム構造体２の外周部と目封止部形成用マスク３０とに、位置合わせの基準となるような突起や溝を設けておくことが好ましい。これは、特に前記位置合わせ作業を自動化する場合に好適であり、例えば画像処理等を利用して前記突起や溝の位置座標を認識し、位置決め制御を行うことが可能となる。また、本発明においては、一体構造の目封止部形成用マスク３０でハニカム構造体２の端面全体をカバーするのが好ましいが、ハニカム構造体２の端面が直径で２５０ｍｍを超えるような大きい寸法のものであるような場合には、目封止部形成用マスク３０を分割構造としてもよく、それにより嵌合を容易にすることが可能となる。

次いで、図３に示すように、上部に目封止部形成用マスク３０が嵌合可能な開口部を有し、目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリー５０が収容された容器２０に、目封止部形成用マスク３０を固定したハニカム構造体２を、前記開口部に目封止部形成用マスク３０を嵌合させることによりセットする。

その後、図４に示すように、容器２０内の目封止用スラリー５０を、目封止部形成用マスク３０の孔部３３を通じて、目封止すべきセル１９ａの開口端内部に、圧入又は吸引することにより充填する。

圧入により充填する場合は、例えば、容器２０の底面２１をピストン機構等により上下動可能に構成しておき、充填時に、底面２１を上動させて容器２０内の体積を容器２０内に収容した目封止用スラリー５０の体積より小さくして行くことで、目封止用スラリー５０を容器２０内からセル１９ａの開口端内部に押し込んで充填する。また、吸引により充填する場合には、ハニカム構造体２の目封止部形成用マスク３０が固定されている側の端面と反対側の端面からポンプ等で吸引することにより、容器２０内の目封止用スラリー５０をセル１９ａの開口端内部に吸い上げて充填する。なお、充填を行う際には、目封止用スラリー５０の漏洩を防止するため、図４のように、ハニカム構造体２の目封止部形成用マスク３０が固定されている側の端面と反対側の端面から板状の押圧手段４０で軽く押しつけ、ハニカム構造体２の端面と目封止部形成用マスク３０の上面とが密着するようにするのが好ましい。

こうして目封止用スラリー５０を目封止すべきセル１９ａの開口端内部に充填し、図５に示すように、目封止用スラリー５０にて目封止部１１を形成した後、目封止部形成用マスク３０を容器２０の開口部から離脱させる。その後、目封止部形成用マスク３０をハニカム構造体２から外し、同様の目封止工程をハニカム構造体２の他方の端面についても行い、更に必要に応じて乾燥及び／又は焼成することにより目封止用ハニカム構造体を得る。

なお、前記の例では、ハニカム構造体２の端面に目封止部形成用マスク３０を固定してから、目封止部形成用マスク３０を容器２０にセットしているが、目封止部形成用マスク３０を先に容器２０にセットして、その後、目封止部形成用マスク３０にハニカム構造体２の端面を固定するようにしてもよい。すなわち、目封止部形成用マスク３０が嵌合可能な開口部を有し、目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリー５０が収容された容器２０に、目封止部形成用マスク３０を、前記開口部に嵌合させることによりセットした後、目封止部形成用マスク３０の凸部３５が目封止すべきではないセル１９ｂに嵌合するように、ハニカム構造体２の端面を目封止部形成用マスク３０に固定し、容器２０内の目封止用スラリー５０を、目封止部形成用マスク３０の孔部３３を通じて目封止すべきセル１９ａの開口端内部に充填することにより目封止部１１を形成する。

また、本発明の製造方法の他の実施形態として、前記図１のように、目封止部形成用マスク３０の凸部３５を目封止すべきではないセル１９ｂに嵌合させることにより、目封止部形成用マスク３０を、ハニカム構造体２の端面に固定した後、図６に示すように、ハニカム構造体２の目封止部形成用マスク３０が固定された端面を、容器２５内に収容された目封止用スラリー５０に浸漬し、目封止用スラリー５０を目封止部形成用マスク３０の孔部３３を通じて目封止すべきセル１９ａの開口端内部に充填するようにしてもよい。なお、充填を行う際には、図６のように、ハニカム構造体２の目封止部形成用マスク３０が固定されている側の端面と反対側の端面から板状の押圧手段４０で軽く押しつけ、容器２５内の目封止用スラリー５０が目封止すべきセル１９ａの開口端内部に確実に圧入されるようにするのが好ましい。

こうして目封止用スラリー５０を目封止すべきセル１９の開口端内部に充填し、図７に示すように、目封止用スラリー５０にて目封止部１１を形成した後、ハニカム構造体２の目封止部形成用マスク３０が固定された端面を容器２５から引き上げる。その後、目封止部形成用マスク３０をハニカム構造体２から外し、同様の目封止工程をハニカム構造体２の他方の端面についても行い、更に必要に応じて乾燥及び／又は焼成することにより目封止用ハニカム構造体を得る。

なお、目封止部形成用マスク３０は樹脂製のため軟質であり容易に変形することから、ハニカム構造体２の端面への固定、あるいは容器２０の開口部へのセットが困難な場合がある。このような場合には、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すような多穴構造のマスク支持部材３６を用意し、目封止部形成用マスク３０を、予め、この多穴構造のマスク支持部材３６へ固定して変形しにくい状態にしておいてから、図１１のようにハニカム構造体２の端面へ固定したり、あるいは、図１２のように容器２０の開口部へセットしたりすることが好ましい。多穴構造のマスク支持部材３６としては、金網３７の周囲をリング部材３８で固定した構造のものが好適に利用できる。この場合、目封止用スラリー５０の通過を極力妨げないように、金網３７の線径を細くして開孔率を大きくすることが好ましい。

本発明の製造方法に用いるハニカム構造体（目封止前のハニカム構造体）は、多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたものである。ハニカム構造体を構成する材質については特に制限はないが、隔壁が多孔質であることが必要であるため、通常は、セラミック（例えば、コージェライト等）からなるものが好適に用いられる。形状についても特に限定されず、例えば、円筒状、四角柱状、三角柱状等の各種形状を採用することができる。ハニカム構造体のセル形状は、四角形が最も一般的であるが、他に三角形、六角形、八角形などの多角形や丸形、あるいはそれらの組み合わせでもよい。

ハニカム構造体の隔壁の厚さは、１００〜２０００μｍが好適であり、２００〜１０００μｍであることがより好ましく、３００〜７００μｍであることが更に好ましい。隔壁の厚さが１００μｍ未満であると、強度が不足して耐熱衝撃性が低下する場合があり、一方、隔壁の厚さが２０００μｍ超であると、圧力損失が増大する傾向にあるからである。

ハニカム構造体のセル密度は、２０〜６００セル／ｉｎ²（ｃｐｓｉ）が好適であり、５０〜４００ｃｐｓｉであることがより好ましく、１００〜３００ｃｐｓｉであることが更に好ましい。セル密度が２０ｃｐｓｉ未満であると、ウォールフロー型触媒の担体等に用いた場合に、排ガスとの接触効率が不足する傾向にあり、一方、セル密度が６００ｃｐｓｉ超であると、圧力損失が増大する傾向にあるからである。なお、「ｃｐｓｉ」は「ｃｅｌｌｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈ」の略であり、１平方インチ当りのセル数を表す単位である。例えば１０ｃｐｓｉは、約１．５５セル／ｃｍ²である。

ハニカム構造体の気孔率は３０〜９０％が好適であり、４５〜８０％であることがより好ましく、５０〜７０％であることが特に好ましい。気孔率を３０〜９０％とすることにより、圧力損失を低減した上で、熱容量を低減し、構造体としての機械的強度を保持できるからである。

ハニカム構造体の平均気孔径（細孔径）は５〜５００μｍが好適である。平均気孔径が５μｍ未満であると、圧力損失が上昇する傾向にあり、一方、平均気孔径が５００μｍ超であると、フィルターに用いた場合に捕集効率が低下したり、また、ウォールフロー型触媒の担体等に用いた場合に、排ガスと触媒層との接触面積を十分に確保できなくなるおそれがある。また、気孔が大きくなることで、気孔内を通過する排ガスの成分と、気孔内面の触媒層と、の接触確率が小さくなるという影響もある。

このようなハニカム構造体の製造方法は特に限定されないが、例えば、適当な粘度に調整したセラミック坏土を、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度（セルピッチ）を有する口金を用いて押出成形し、乾燥することによりハニカム構造体を得るといった方法等により製造することができる。

目封止用スラリーは、例えば、セラミックス粉末と分散媒（例えば水等）を混合することにより調製することができる。更に、必要により、結合剤、解膠剤、発泡樹脂等の添加剤を加えてもよい。セラミックス粉末の材質は特に限定されないが、ハニカム構造体と同材質とすることが好ましい。結合剤としては、ポリビニルアルコールやメチルセルロースなどが好適に使用できる。

本発明の製造方法は、前述の従来の製造方法のように、ハニカム構造体の端面への粘着シートの貼着、画像処理、孔開け、粘着シートの剥離といった多くの工程を要せず、より少ない工程で簡潔に欠陥の無い目封止ハニカム構造体を製造できる。また、高価で、かつ、クリーンな環境での貼着作業を必要とする粘着シートが不要であることにより、生産コストを抑えることができるとともに、作業環境上の制約がなく、産業廃棄物の低減も可能である。

本発明の目封止ハニカム構造体は、多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体であって、当該ハニカム構造体の最外周に位置するセルの内、目封止されているべきセルが、目封止部により確実に目封止されていることを、その特徴とするものである。

ハニカム構造体の端面において目封止部が市松模様状に配設された目封止ハニカム構造体を、前述の特許文献２（特開２００２−１５９８１１号公報）に記載された方法、すなわち、市松模様状に貫通孔を形成した未乾燥のシート状生成形体をハニカム状乾燥体の端面に圧着して一体焼成するという方法で製造した場合には、図１４に示すように、ハニカム構造体の最外周に位置するセルの内、目封止されているべきセル（図中の点線で囲まれたセル）が、目封止されていなかったり、目封止が不完全であったりするものが得られやすい。このような目封止ハニカム構造体を、例えば微粒子状物質を濾過除去するフィルターにそのまま使用した場合には、一部の微粒子状物質が濾過されることなくそのまま排出される等の不具合が生じるため、ハニカム構造体の端面にリング状の部材を装着するなどして、最外周に位置するセルの開口部を当該部材で覆うというような処置が必要であった。この場合、最外周に位置するセルはフィルター等としての役割を果たさないことになり、その分、有効面積が減少する。

本発明の目封止ハニカム構造体は、図１３に示すように、ハニカム構造体の最外周に位置するセルの内、目封止部されているべきセル（例えば、ハニカム構造体端面において市松模様状を呈するように目封止部が配設された目封止ハニカム構造体を得ようとする場合は、図中の点線で囲まれたセル）が、目封止部１１により確実に目封止されているため、ディーゼルパティキュレートフィルター等の微粒子状物質を濾過するフィルターや、ウォールフロー型触媒の担体として用いる場合に、前述のような処置は不要であり、また当該処置による有効面積の減少も無いので、高い性能を発揮する。

このような目封止ハニカム構造体は、前述の本発明の製造方法を用いて製造することができる。なお、本発明の製造方法により製造したものである場合には、図１５に示すように、製造時において、ハニカム構造体の端面に目封止部形成用マスクを固定する際の位置合わせの基準となった突起６０あるいは溝といった構造物が、目封止ハニカム構造体１の外周部に形成されていてもよい。また、本発明の目封止ハニカム構造体は、その一方の端面においてのみセルが目封止部により目封止されているものであってもよい。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

タルク、カオリン、アルミナを主原料とするコージェライト化原料に、水、バインダー、界面活性剤を加え、混合、混練して得られた成形原料を、土練機により円柱状に押出し、それを押出成形機により押出成形して、ハニカム構造の成形体（ハニカム成形体）を得た。こうして得られた成形体を乾燥させてハニカム構造体とし、その端面をＣＣＤカメラで撮像して画像データを取得し、これを二値化処理することにより、目封止すべきセルと目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定した。

更に、同じ画像データから、前記ハニカム構造体のセルの中心座標、セル密度（セル間ピッチ）を算出した。そして、凸部及び孔部が、前記ハニカム構造体に対して正確な位置に適正な形状で形成されるように、目封止部形成用マスクの立体形状データを作成した。この立体形状データをＣＡＤデータに変換し、そのＣＡＤデータから目封止部形成用マスクの立体形状を多数層に断層してなるスライスデータを作成した。

このスライスデータに従って、未硬化の光硬化成分組成物の表面に描画的に光照射することにより、その断層形状の硬化樹脂層を形成した。この硬化樹脂層の上面に、未硬化の光硬化成分組成物を一層分だけ追加供給し、再度その表面に描画的に光照射することにより、先に形成された硬化樹脂層と連続する新たな硬化樹脂層を形成し、積層していく操作を所定回数繰り返すことにより、目封止すべきセルと連通し得る孔部と、目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する、光硬化樹脂組成物からなる目封止部形成用マスクを作製した。この際、照射光としては紫外線レーザから照射される紫外線を使用した。また、光造形装置としては、ＳＬＡ７０００（商品名：（株）インクス製）を使用した。

こうして作製した目封止部形成用マスクを、その凸部がハニカム構造体の目封止すべきではないセルに嵌合するようにして、ハニカム構造体の一方の端面に固定した。次に、上部に前記目封止部形成用マスクが嵌合可能な開口部を有し、目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリーが収容された容器に、目封止部形成用マスクを固定したハニカム構造体を、前記開口部に目封止部形成用マスクを嵌合させることによりセットした。なお、前記容器は、その底面が上下動可能で、上動により容器内体積が減少する構造となったものである。この容器の底面を上動させて、容器内体積を、容器内に収容された目封止用スラリーの体積より小さくすることにより、目封止用スラリーを容器内から目封止部形成用マスクの孔部を通じて目封止すべきセルの開口端部内に押し込んで、ハニカム構造体の端面から約１０ｍｍの深さまで充填させ、目封止部を形成した。

その後、ハニカム構造体の端面から目封止部形成用マスクを取り外し、これと同様の工程をハニカム構造体の他方の端面についても行ってから、目封止部を乾燥させ、更にハニカム構造体全体を焼成して目封止ハニカム構造体を得た。こうして得られた目封止ハニカム構造体は、その各端面において、目封止されているべきセルが、パーシャルセルも含めて、すべて目封止部により確実に目封止されているものであった。

本発明は、ＤＰＦ等の微粒子状物質を濾過するフィルターや、ウォールフロー型触媒の担体等に使用するハニカム構造体及びその製造方法として好適に使用することができるものである。

本発明に係る製造方法の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る製造方法の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る製造方法の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る製造方法の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る製造方法の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係る製造方法の実施形態の他の一例を示す概略図である。 本発明に係る製造方法の実施形態の他の一例を示す概略図である。 本発明の製造方法に用いられる目封止部形成用マスクの実施形態を示す概略図である。 本発明の製造方法に用いられる目封止部形成用マスクの実施形態を示す概略図である。 マスク支持部材の構造を示す概略図で（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 目封止部形成用マスクを、予めマスク支持部材へ固定してから、ハニカム構造体の端面に固定する例を示す概略図である。 目封止部形成用マスクを、予めマスク支持部材へ固定してから、容器にセットする例を示す概略図である。 本発明に係る目封止ハニカム構造体の一部を示す概略図である。 従来の目封止ハニカム構造体の一部を示す概略図である。 本発明に係る目封止ハニカム構造体の実施形態の一例を示す概略図である。 目封止ハニカム構造体の基本的な構造を示す概略図で、（ａ）が一端面側から見た平面図、（ｂ）が断面図である。

符号の説明

１：目封止ハニカム構造体、２：ハニカム構造体、３：端面、５：端面、７：隔壁、９：セル、１１：目封止部、１９ａ：目封止すべきセル、１９ｂ：目封止すべきではないセル、２２：容器、２１：底面、２５：容器、３０：目封止部形成用マスク、３１：マスク本体、３３：孔部、３５：凸部、３６：マスク支持部材、３７：金網、３８：リング部材、３９：隅部、４０：押圧手段、５０：目封止用スラリー、６０：突起。

Claims (12)

1. 多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体の製造方法であって、
   前記ハニカム構造体の端面を撮像して、目封止すべきセルと目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定し得る画像データを取得し、前記画像データに基づいて、光造形法により、前記目封止すべきセルと連通し得る孔部と、前記目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する目封止部形成用マスクを作製し、
   前記凸部を前記目封止すべきではないセルに嵌合させることにより、前記目封止部形成用マスクを、前記ハニカム構造体の端面に固定した後、
   上部に前記目封止部形成用マスクが嵌合可能な開口部を有し、前記目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリーが収容された容器に、前記目封止部形成用マスクを固定した前記ハニカム構造体を、前記開口部に前記目封止部形成用マスクを嵌合させることによりセットし、
   前記容器内の前記目封止用スラリーを、前記目封止部形成用マスクの前記孔部を通じて前記目封止すべきセルの開口端内部に充填することにより前記目封止部を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
2. 多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体の製造方法であって、
   前記ハニカム構造体の端面を撮像して、目封止すべきセルと目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定し得る画像データを取得し、前記画像データに基づいて、光造形法により、前記目封止すべきセルと連通し得る孔部と、前記目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する目封止部形成用マスクを作製し、
   上部に前記目封止部形成用マスクが嵌合可能な開口部を有し、前記目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリーが収容された容器に、前記目封止部形成用マスクを、前記開口部に嵌合させることによりセットした後、
   前記目封止部形成用マスクの前記凸部が前記目封止すべきではないセルに嵌合するように、前記ハニカム構造体の端面を前記目封止部形成用マスクに固定し、
   前記容器内の前記目封止用スラリーを、前記目封止部形成用マスクの前記孔部を通じて前記目封止すべきセルの開口端内部に充填することにより前記目封止部を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
3. 多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体の製造方法であって、
   前記ハニカム構造体の端面を撮像して、目封止すべきセルと目封止すべきではないセルの形状及び位置を特定し得る画像データを取得し、前記画像データに基づいて、光造形法により、前記目封止すべきセルと連通し得る孔部と、前記目封止すべきではないセルに嵌合し得る凸部とを有する目封止部形成用マスクを作製し、
   前記凸部を前記目封止すべきではないセルに嵌合させることにより、前記目封止部形成用マスクを、前記ハニカム構造体の端面に固定した後、
   前記ハニカム構造体の前記目封止部形成用マスクが固定された端面を、容器内に収容された前記目封止部の材料をスラリー化した目封止用スラリーに浸漬し、
   前記目封止用スラリーを前記目封止部形成用マスクの前記孔部を通じて前記目封止すべきセルの開口端内部に充填することにより前記目封止部を形成する目封止ハニカム構造体の製造方法。
4. 前記目封止部形成用マスクを、予め多穴構造のマスク支持部材へ固定してから、前記ハニカム構造体の端面に固定する請求項１又は３に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
5. 前記目封止部形成用マスクを、予め多穴構造のマスク支持部材へ固定してから、前記容器にセットする請求項２に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
6. 前記凸部が先端先細り形状となっている請求項１〜５の何れか一項に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
7. 前記凸部の内の一部の凸部において、その最大外径部の外径が、嵌合すべきセルの内寸よりも大きくなっている請求項６に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
8. 前記凸部の内、前記ハニカム構造体の最外周に位置するセルであって、当該セルよりも内側に位置する他のセルと形状が異なるセルに嵌合する凸部の外径が、他の凸部の外径よりも小さくなっている請求項１〜７の何れか一項に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法。
9. 多孔質の隔壁によって、二つの端面の間を連通する複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、前記各セルの二つの開口端のうちの何れか一方を目封止するように配設された目封止部とを備える目封止ハニカム構造体であって、
   当該ハニカム構造体の最外周に位置するセルの内、目封止されているべきセルが、前記目封止部により確実に目封止されている目封止ハニカム構造体。
10. 請求項１〜８の何れか一項に記載の製造方法により製造された請求項９に記載の目封止ハニカム構造体。
11. 前記ハニカム構造体の端面に前記目封止部形成用マスクを固定する際の位置合わせの基準となった突起又は溝が外周部に形成されている請求項１０に記載の目封止ハニカム構造体。
12. 前記ハニカム構造体の一方の端面においてのみ前記セルが前記目封止部により目封止されている請求項９〜１１の何れか一項に記載の目封止ハニカム構造体。

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