JP2009220426A - ハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い成形性を実現するとともに、口金基体を構成する二枚の板状部材が剥がれ難いハニカム構造体成形用口金を提供する。
【解決手段】本発明のハニカム構造体成形用口金１は、成形原料を導入するための裏孔６が形成された第一の板状部材２３と、成形原料を格子状に成形するためのスリット５が形成された第二の板状部材２４と、を有する口金基体２２を備え、第一の板状部材２３は、第二の板状部材２４との接合面２８側に、スリット５の形状に対応したスリット状の溝部７によって少なくとも一部が区画された複数の柱状部８を有し、柱状部８は、接合面２８側の端面における最小幅Ｔに対する、柱状部８の高さＬの割合（Ｌ／Ｔ）が、１／３〜３．５の範囲となるように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法に関する。更に詳しくは、高い成形性を実現するとともに、口金基体を構成する二枚の板状部材が剥がれ難いハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法に関する。

セラミック質のハニカム構造体の製造方法としては、従来から、成形原料（坏土）を導入する裏孔と、この裏孔に連通する格子状等のスリットとが形成された口金基体を備えたハニカム構造体成形用口金（以下、単に「口金」ということがある）を用いて押出成形する方法が広く行われている。この口金は、通常、口金基体の一方の面に、ハニカム構造体の隔壁厚さに対応する幅のスリットが格子状等に設けられており、その反対側の面（他方の面）に、スリットと連通する裏孔が大きな面積で開口して設けられている。そして、この裏孔は、通常、格子状等のスリットが交差する位置に対応して設けられ、両者は、口金基体内部で連通している。したがって、裏孔から導入されたセラミック原料等の成形原料は、比較的内径の大きな裏孔から、幅の狭いスリットへと移行して、このスリットの開口部からハニカム構造の成形体（ハニカム成形体）として押出される。

このようなハニカム構造体成形用口金を構成する口金基体としては、例えば、ステンレス合金や超硬合金等の一種類の合金から構成された板状部材からなるものや、異なる二種類の板状部材、例えば、スリットを形成するための板状部材と裏孔を形成するための板状部材とを積層して接合させた口金基体等が用いられている（例えば、特許文献１及び２）。

また、裏孔を形成するための板状部材としては、接合後に好適にスリットの加工を行うことができるように、上記スリットの形状に対応した溝を形成する工程を備えたハニカム構造体成形用口金の製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、このようなハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、二枚の板状部材を接合材（ろう材）を用いて接合する際に、この接合材が融解する温度以上に加熱するとともに、加熱雰囲気の圧力をろう材の蒸気圧よりも低い圧力まで減圧して口金基体を製造する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。このような製造方法によれば、口金基体内への接合材の残留を低減することができる。

特開２０００−３２６３１８号公報 特開２００３−２８５３０８号公報 特開２００６−５１６８２号公報 特開２００７−１８１９７６号公報

しかしながら、上述した特許文献３及び４のように、裏孔を形成するための板状部材に溝を形成した場合には、接合した二枚の板状部材が剥がれ易くなり、接合不良が生じ易くなるという問題があった。

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、高い成形性を実現するとともに、口金基体を構成する二枚の板状部材が剥がれ難いハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法を提供する。

本発明者らは、前記のような従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、上述したように、裏孔を形成するための板状部材に溝を形成する場合において、その溝によって区画される柱状部の最小幅と、この柱状部の高さとを特定の範囲に規定することによって、上記課題を解決することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明により、以下のハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法が提供される。

［１］ 成形原料を導入するための裏孔が形成された第一の板状部材と、前記成形原料を格子状に成形するためのスリットが形成された第二の板状部材と、を有する口金基体を備え、前記第一の板状部材は、前記第二の板状部材との接合面側に、前記スリットの形状に対応したスリット状の溝部によって少なくとも一部が区画された複数の柱状部を有し、前記柱状部は、前記接合面側の端面における最小幅Ｔに対する、前記柱状部の高さＬの割合（Ｌ／Ｔ）が、１／３〜３．５の範囲となるように構成されているハニカム構造体成形用口金。

［２］ 前記柱状部は、前記裏孔の外周縁と前記溝部とによって区画されたものであり、前記最小幅Ｔは、最近接する二つの前記裏孔の中心間の距離Ｑから、それぞれの前記裏孔の半径ｒを減じた値（Ｑ−２ｒ）である前記［１］に記載のハニカム構造体成形用口金。

［３］ 前記第二の板状部材が、炭化タングステン基超硬合金から構成されたものである前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体成形用口金。

［４］ 前記第一の板状部材が、オーステナイト相の冷却によってマルテンサイト変態、ベイナイト変態、及びパーライト変態からなる群より選択される少なくとも一つの相変態を起こし得る金属又は合金から構成されたものである前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体成形用口金。

［５］ 金属又は合金からなる第一の板状部材の一方の表面に、格子状の溝部を形成する工程（１）と、前記第一の板状部材の前記一方の表面に、金属又は合金からなる第二の板状部材を配置し、前記第一の板状部材と前記第二の板状部材とを接合して口金基体を得る工程（２）と、前記第二の板状部材の前記第一の板状部材との接合面とは反対側の表面から、前記溝部の形状に対応したスリットを形成してハニカム構造体成形用口金を得る工程（３）と、を備え、得られる前記ハニカム構造体成形用口金は、前記口金基体を構成する前記第一の板状部材の前記一方の表面側に、前記溝部によって少なくとも一部が区画された複数の柱状部を有するものであり、前記工程（１）において、前記柱状部の最小幅Ｔに対する、前記柱状部の高さＬの割合（Ｌ／Ｔ）が、１／３〜３．５の範囲となるように前記溝部を形成するハニカム構造体成形用口金の製造方法。

［６］ 前記第二の板状部材として、炭化タングステン基超硬合金から構成されたものを用いる前記［５］に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。

［７］ 前記第一の板状部材として、オーステナイト相の冷却によってマルテンサイト変態、ベイナイト変態、及びパーライト変態からなる群より選択される少なくとも一つの相変態を起こし得る金属又は合金から構成されたものを用いる前記［５］又は［６］に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。

［８］ 前記工程（１）において、前記第一の板状部材に、成形時に成形原料を導入するための裏孔を形成する前記［５］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。

本発明のハニカム構造体成形用口金は、第一の板状部材に、上述した割合（Ｌ／Ｔ）が特定の範囲となるような溝部が形成されているため、柱状部と第二の板状部材との接合部分における剥離強度が高く、口金基体を構成する二枚の板状部材が剥がれ難くなっている。

また、上記した溝部によって、接合に使用する接合材の余剰分を、接合時の加熱によって蒸発させて除去することができ、上記接合材の裏孔等への残留を有効に防止することができる。これにより、高い成形性を実現することができる。

また、本発明のハニカム構造体成形用口金の製造方法は、このような本発明のハニカム構造体成形用口金を簡便且つ低コストに製造することができる。

以下、図面を参照して、本発明のハニカム構造体成形用口金（以下、単に「口金」ということがある）、及びその製造方法の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

［１］ハニカム構造体成形用口金：
まず、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態について具体的に説明する。図１は、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す口金の表面を示す拡大平面図であり、図３は、図１に示す口金を構成する第一の板状部材の接合面側の表面を示す拡大平面図である。また、図４は、図２に示す口金をＡ−Ａ’線に沿って切断した断面を示す概略断面図であり、図５は、図２に示す口金をＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面を示す概略断面図である。

図１〜図５に示すように、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金１は、成形原料を導入するための裏孔６が形成された第一の板状部材２３と、この成形原料を格子状に成形するためのスリット５が形成された第二の板状部材２４と、を有する口金基体２２を備えた口金である。

第一の板状部材２３は、第二の板状部材２４との接合面側に、スリット５の形状に対応したスリット状の溝部７が形成されており、この第一の板状部材２３は、前記溝部７によって少なくとも一部が区画された複数の柱状部８を有している。なお、この溝部７は、裏孔６がその交差点に位置するように形成されている。

そして、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金１においては、上記柱状部８が、第一の板状部材２３の接合面２８側の端面における最小幅Ｔに対する、柱状部８の高さＬの割合（Ｌ／Ｔ）が、１／３〜３．５の範囲となるように構成されている。

このように構成することによって、口金基体２２を構成する二枚の板状部材２３，２４が剥がれ難く、且つ口金基体２２に対するスリット５の加工を良好に行うことができる。また、この溝部７を通じて、板状部材２３，２４の接合に際して使用する接合材（具体的には、ろう金属）の余剰分を、接合時の加熱によって蒸発させて除去することができ、上記接合材の裏孔６等への残留を有効に防止することができる。

第一の板状部材２３と第二の板状部材２４との接合は、柱状部８の先端と、第二の板状部材２４の表面とが接合することによって行われており、第一の板状部材２３の表面の溝部７及び裏孔６に対応する部位については実質的な接合が行われていない。

例えば、図６に示すように、第一の板状部材２３と第二の板状部材２４との接合界面２８ａに、図面の左側から右側に向けて、この接合界面２８ａに平行な荷重Ｐが掛かった場合、接合界面２８ａに平行なせん断荷重Ｐ１と、接合界面２８ａに垂直（即ち、柱状部８の軸方向）の剥離荷重Ｐ２が生じる。

通常、図６に示すような接合の場合には、剥離荷重Ｐ２よりも、せん断荷重Ｐ１の方がより大きな荷重に耐えることができる。このため、せん断荷重Ｐ１の作用する柱状部の最小幅Ｔと、剥離荷重Ｐ２の作用する柱状部の高さＬとの割合（Ｌ／Ｔ）を最適な範囲とすることによって、接合界面２８ａにおいて耐え得る剥離荷重とせん断荷重のバランスをとり、口金基体２２を構成する二枚の板状部材２３，２４を剥がれ難く、且つ破損し難くすることができる。この最適な割合（Ｌ／Ｔ）が、上述した１／３〜３．５の範囲である。

例えば、上記割合（Ｌ／Ｔ）が３．５を超えると、図７に示すように、最小幅Ｔに対して高さＬが大きくなりすぎ、荷重Ｐに対して、極めて大きな剥離荷重Ｐ２が生じ、口金基体２２を構成する二枚の板状部材２３，２４が剥がれ易くなってしまう。

一方、上記割合（Ｌ／Ｔ）が１／３未満であると、図８に示すように、最小幅Ｔに対して高さＬが小さくなりすぎ、荷重Ｐに対して、極めて大きなせん断荷重Ｐ１が生じることとなる。この場合には、二枚の板状部材２３，２４は剥がれ難くなるが、溝部７が小さくなりすぎて、上述した接合材の除去の効果が得られなくなってしまう。

なお、この割合（Ｌ／Ｔ）は、０．５〜３の範囲であることが好ましく、０．９〜２．５の範囲であることが更に好ましい。このように構成することによって、板状部材を剥がれ難くする効果と、接合材の除去の効果との双方に優れた口金とすることができる。

なお、柱状部の「最小幅Ｔ」とは、第一の板状部材の接合面側において、柱状部の端面の中心を通過し、その端面の面積を二等分する線分の長さのうち最小の長さのことをいう。また、柱状部の「高さＬ」とは、柱状部の端面から溝部の底面までの長さのことをいう。

なお、裏孔の内径（直径）が、溝部の幅よりも小さい場合や、例えば、図９に示すハニカム構造体成形用口金１ａのように、裏孔６が第一の板状部材２３の一方の表面２８までは貫通していない場合、即ち、裏孔６が、溝部７の底面までには達している止まり穴の場合には、上記柱状部８は、溝部７によってのみ区画されることとなる。このような場合には、隣接して平行する溝部相互間の距離が、柱状部８の最小幅Ｔとなる。ここで、図９は、本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態の断面を示す概略断面図であり、図５に示す断面と同様の断面を示している。

一方、例えば、図１〜図５に示すように、裏孔６の内径が、溝部７の幅よりも大きくなると、柱状部８は、裏孔６の外周縁と溝部７とによって区画されるものとなる。このような場合には、裏孔６の内径や、格子状の溝部７のピッチ（即ち、隣接する溝部の相互間の距離）により、柱状部８の最小幅Ｔとなる部位の位置が変化することがある。

例えば、図３〜図５に示すように、柱状部８が、裏孔６の外周縁と溝部７とによって区画される場合において、最近接する二つの裏孔６の中心間の距離Ｑから、それぞれの裏孔６の半径ｒを減じた値（Ｑ−２ｒ）が、隣接して平行する溝部相互間の距離Ｓよりも小さい場合（Ｑ−２ｒ＜Ｓ）には、この値（Ｑ−２ｒ）が、柱状部８の最小幅Ｔ（Ｔ＝Ｑ−２ｒ）となる。

一方、図１０に示すハニカム構造体成形用口金１ｂのように、最近接する二つの裏孔の中心間の距離Ｑから、それぞれの裏孔６の半径ｒを減じた値（Ｑ−２ｒ）が、隣接して平行する溝部相互間の距離Ｓよりも大きい場合（Ｑ−２ｒ＞Ｓ）には、上記溝部相互間の距離Ｓが、柱状部８の最小幅Ｔ（Ｔ＝Ｓ）となる。

ここで、図１０は、本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態を構成する第一の板状部材の接合面側の表面を示す拡大平面図である。

通常、ハニカム構造体成形用口金においては、成形原料の導入量を多くし、成形性を向上させるために、裏孔の内径が大きくなるような設計がなされることが多く、本発明のハニカム構造体成形用口金においては、図３に示すような形状、即ち、最近接する二つの裏孔６の中心間の距離Ｑから、それぞれの裏孔６の半径ｒを減じた値（Ｑ−２ｒ）が、隣接して平行する溝部相互間の距離Ｓよりも小さく、上記値（Ｑ−２ｒ）が、柱状部８の最小幅Ｔとなることが好ましい。このように構成することによって、口金基体２２を構成する二枚の板状部材２３，２４が剥がれ難く、且つ成形性に優れた口金１とすることができる。

本実施の形態のハニカム構造体成形用口金は、例えば、図１１に示すように、多孔質の隔壁１３を備え、この隔壁１３によって流体の流路となる複数のセル１４が区画形成されたハニカム構造体１２を押出成形するための口金である。なお、図１１に示すハニカム構造体１２は、内燃機関、ボイラー、化学反応機器及び燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担体や、排気ガス中の微粒子を捕集するフィルター（微粒子捕集フィルター）等に好適に用いることができる。

図１〜図５に示すハニカム構造体成形用口金１のスリット５は、図１１に示すハニカム構造体１２の隔壁１３の部分を成形するためのものであり、この隔壁１３の形状に対応して、図１に示すように格子状に形成されている。

なお、図１〜図５においては、円板状の各板状部材２３，２４の中央部の略四角形の領域にスリット５、裏孔６、及び溝部７が形成された場合の例を示しているが、スリット等の形成される領域については、上記に限定されることはなく、例えば、図１１に示すようなハニカム構造体１２を押出成形するための口金として機能するものであれば、例えば、各板状部材の中央部の円形の領域等にスリット等が形成されたものであってもよい。

ハニカム構造体成形用口金１の裏孔６は、成形原料を導入するための貫通孔である。裏孔６の形状については、導入された成形原料をスリット５に導くことができるような形状であれば特に制限はない。図１〜図５に示すハニカム構造体成形用口金１においては、スリット５における交点となる位置に形成されている。このように構成することによって、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金１を用いて押出成形を行う際に、裏孔６に導入した成形原料をスリット５全体に均一に広げることができ、高い成形性を実現することができる。なお、図１〜図５に示す口金１においては、裏孔６が、スリット５（又は溝部７）の交点に対して一つ置きに形成されている。

裏孔６の開口径の大きさ等については、ハニカム構造体成形用口金１の大きさや、押出成形するハニカム構造体１２（図１１参照）の形状等によって適宜決定することができるが、例えば、裏孔６の開口径の大きさは、１０〜０．１ｍｍであることが好ましく、３〜０．５ｍｍであることが更に好ましい。このような裏孔６は、例えば、電解加工（ＥＣＭ加工）、放電加工（ＥＤＭ加工）、レーザ加工、ドリル等の機械加工等による従来公知の方法によって形成することができる。

また、第一の板状部材２３の接合面２８側に形成された溝部７は、裏孔６から導入した成形原料をスリット５に導くための緩衝部分（バッファ）としても機能するため、ハニカム構造体の押出成形を行う際に、裏孔６から導入した成形原料を支障なく滑らかに移動させることができ、高精度にハニカム構造体を成形することができる。

なお、図５においては、第一の板状部材２３の溝部７と、第二の板状部材２４のスリット５とが、同程度の幅に構成されたものであるが、例えば、図１２に示すハニカム構造体成形用口金１ｃのように、第一の板状部材２３の溝部７の幅は、第二の板状部材２４のスリット５の幅よりも広いものであってもよい。ここで、図１２は、本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態の断面を示す概略断面図であり、図５に示す断面と同様の断面を示している。

また、特に限定されることはないが、図１〜図５に示すような本実施の形態のハニカム構造体成形用口金１においては、第一の板状部材２３が、オーステナイト相の冷却によってマルテンサイト変態、ベイナイト変態、及びパーライト変態からなる群より選択される少なくとも一つの相変態を起こし得る金属又は合金から構成されたものであることが好ましい。

このような第一の板状部材２３を構成する金属又は合金としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属又は合金を挙げることができる。また、第一の板状部材２３を構成する金属又は合金は、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の添加剤を更に含んだものあってもよい。

上記した第一の板状部材２３を構成する合金としては、ステンレス合金、例えば、ＳＵＳ６３０（Ｃ；０．０７以下，Ｓｉ；１．００以下，Ｍｎ；１．００以下，Ｐ；０．０４０以下，Ｓ；０．０３０以下，Ｎｉ；３．００〜５．００，Ｃｒ；１５．５０〜１７．５０，Ｃｕ；３．００〜５．００，Ｎｂ＋Ｔａ；０．１５〜０．４５，Ｆｅ；残部（単位は質量％））を好適例として挙げることができる。このようなステンレス合金は、裏孔６の形成するための機械加工が比較的に容易であるとともに、安価な材料である。

また、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金１においては、第二の板状部材２４が、炭化タングステン基超硬合金から構成されたものであることが好ましい。

炭化タングステン基超硬合金は、少なくとも炭化タングステンを含む合金であり、炭化タングステンを、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、及びクロム（Ｃｒ）からなる群より選択される少なくとも一つの金属で焼結した合金であることが好ましい。

このように、上記群より選択される少なくとも一つの金属を結合材として使用した炭化タングステン基超硬合金は、耐摩耗性や機械的強度に特に優れている。このような炭化タングステン基超硬合金としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）を結合材として使用した炭化タングステン基超硬合金を挙げることができる。具体的には、コバルトの含有率が０．１〜５０質量％の炭化タングステン基超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ）等を挙げることができる。

第一の板状部材２３及び第二の板状部材２４の厚みについては特に制限はなく、例えば、スリット５と裏孔６との一般的な形状を考慮して適宜決定することができる。例えば、一般的なハニカム構造体成形用口金１を製造する場合には、第二の板状部材２４の厚みに対する、第一の板状部材２３の厚みの割合が、０．１〜２００であることが好ましく、１〜１０であることが更に好ましい。

また、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金１においては、第一の板状部材２３と第二の板状部材２４との間に接合材（ろう材）が配置され、第一の板状部材２３と第二の板状部材２４とが接合されたものであることが好ましい。

このような接合材は、異なる二種の金属や合金を接合する際に用いられている従来公知のろう材（例えば、ろう金属）を用いることができる。

なお、従来の口金においては、このような接合材を用いた場合に、接合材の余剰分が裏孔の内部に残留し、口金の成形性を低下させてしまうことがある。本発明の口金においては、接合時の加熱によって、余剰分の接合材を蒸発させ、第一の板状部材に形成された溝部を通じて外部に排出させることができるため、裏孔等の内部に接合材の余剰分が残留することがない。

接合材としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも一つを含む金属又は合金からなるろう材を好適に用いることができる。なお、銅（Ｃｕ）又は銅（Ｃｕ）を含んだ合金は、第一の板状部材として好適に使用可能なステンレス合金に対しての浸透性が高いため、特に好適に用いることができる。

また、このような接合材は、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、ケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、リン（Ｐ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ホウ素（Ｂ）等の添加剤を更に含んだものであってもよい。このような添加剤を更に含んだものは、接合信頼性を向上させることができる。

［２］ハニカム構造体成形用口金の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体成形用口金の製造方法の一の実施の形態について、図１３〜図１５を参照しつつ具体的に説明する。本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法は、図１〜図５に示す本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態（ハニカム構造体成形用口金１）、即ち、口金基体２２を構成する第一の板状部材２３の一方の表面２８側に、溝部７によって少なくとも一部が区画された複数の柱状部８を有するハニカム構造体成形用口金１を製造する方法である。ここで、図１３〜図１５は、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法における各工程を説明する説明図である。なお、図１３〜図１５は、図５と同様の断面を示している。

本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、まず、図１３に示すように、金属又は合金からなる第一の板状部材２３の一方の表面（図１における接合面２８側）に、格子状の溝部７を形成する（工程（１））。

この工程（１）においては、最終製品として得られる、例えば、図１〜図５に示すようなハニカム構造体成形用口金１の柱状部８の最小幅Ｔに対する、この柱状部８の高さＬの割合（Ｌ／Ｔ）が、１／３〜３．５の範囲となるように、第一の板状部材２３の一方の表面２８側に溝部７を形成する。

なお、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、特に限定されることはないが、上記割合（Ｌ／Ｔ）が、０．５〜３の範囲であることが好ましく、０．９〜２．５の範囲であることが更に好ましい。

第一の板状部材２３は、主に口金基体２２（図１参照）における裏孔６が形成される部分を構成するものであり、従来公知のハニカム構造体成形用口金に用いられる金属又は合金から構成されたものを用いることができる。特に、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、この第一の板状部材として、オーステナイト相の冷却によってマルテンサイト変態、ベイナイト変態、及びパーライト変態からなる群より選択される少なくとも一つの相変態を起こし得る金属又は合金から構成されたものを好適に用いることができる。

このような金属又は合金としては、ハニカム構造体成形用口金の一の実施形態にて好適例として挙げた金属又は合金を用いることができる。

溝部７を形成する方法としては、例えば、ダイヤモンド砥石による研削加工や放電加工（ＥＤＭ加工）等の従来公知の方法を好適に用いることができる。

また、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、第一の板状部材２３の一方の表面に溝部７を形成する前、又は溝部７を形成した後に、第一の板状部材２３の他方の表面から溝部７へと連通する裏孔６を形成してもよい。例えば、図３〜図５に示す口金１においては、柱状部８が、裏孔６と溝部７とによって区画されるため、この工程（１）において、上記溝部７とともに裏孔６を形成することが好ましい。

裏孔を形成する方法については特に制限はないが、例えば、電解加工（ＥＣＭ加工）、放電加工（ＥＤＭ加工）、レーザ加工、ドリル等の機械加工等による従来公知の方法を好適に用いることができる。

この裏孔は、図１３に示すように、第一の板状部材２３の一方の表面２８側まで第一の板状部材２３を貫通する貫通孔としてもよいし、図９に示す口金１ａのように、止まり穴としてもよい。

なお、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、上記工程（１）では裏孔を形成せずに、これ以降の工程、例えば、口金基体を作製した後の工程（３）等にて裏孔を形成することもできる。なお、このように、工程（１）以降の工程で裏孔を形成する場合には、第一の板状部材に形成される裏孔の位置、及び裏孔の内径等を考慮して溝部を形成する必要がある。例えば、裏孔を形成することによって、上記柱状部の最小幅の大きさに影響を与える場合には、裏孔形成後の形状を考慮して溝部を形成する。

次に、図１４に示すように、溝部７を形成した第一の板状部材２３の一方の表面２８に、金属又は合金からなる第二の板状部材２４を積層し、第一の板状部材２３と第二の板状部材２４とを接合して口金基体２２を得る（工程（２））。

この第二の板状部材２４は、主に口金基体２２（図１参照）におけるスリット５（図１参照）が形成される部分を構成するものであり、例えば、炭化タングステン基超硬合金から構成されたものを好適に用いることができる。このような超硬合金は、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態にて好適例として挙げた合金を用いることができる。

また、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、第一の板状部材２３の一方の表面２８に第二の板状部材２４を積層する際に、第一の板状部材２３と第二の板状部材２４との間に接合材を配し、板状部材２３，２４を接合してもよい。このような接合材としては、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態にて説明したろう材を好適に用いることができる。

第一の板状部材２３と第二の板状部材２４とを積層して接合する際には、第一の板状部材２３と第二の板状部材２４とを、第一の板状部材２３がオーステナイト変態を起こす温度以上に加熱して接合することが好ましい。このように構成することによって、第一の板状部材２３と第二の板状部材２４とを良好に接合することができる。

また、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、得られた口金基体２２を、上記した少なくとも一つの相変態が開始される温度まで降温して、第一の板状部材２３を構成する金属組織又は合金組織を相変態させてもよい。このように第一の板状部材２３を相変態させることによって、第一の板状部材２３の寸法を変化させることができ、第一の板状部材２３と第二の板状部材２４との接合面２８における残留応力を小さくすることができる。

本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、接合させた第一の板状部材２３と第二の板状部材２４とを、０．１〜１００℃／ｍｉｎの降温速度にて、上記した少なくとも一つの相変態が開始される温度まで降温することが好ましい。

次に、図１５に示すように、第二の板状部材２４の第一の板状部材２３との接合面２８とは反対側の表面から、上記溝部７の形状に対応したスリット５を形成してハニカム構造体成形用口金１を得る（工程（３））。

スリット５を形成する方法については特に制限はないが、例えば、ダイヤモンド砥石による研削加工や放電加工（ＥＤＭ加工）等の従来公知の方法を好適に用いることができる。また、図１に示すハニカム構造体成形用口金１は、スリット５の形状が四角形の格子状のものであるが、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、第二の板状部材２４に形成するスリット５の形状は四角形の格子状に限定されることはなく、その他の多角形の格子状であってもよい。

また、第二の板状部材２４に形成するスリット５の幅については、成形するハニカム構造体１２（図１１参照）の形状によって適宜決定することができる。なお、例えば、一般的なハニカム構造体を押出成形するためのハニカム構造体成形用口金１を製造するためには、スリット５の幅が５〜５０００μｍであることが好ましく、１０〜５００μｍであることが更に好ましい。

以上のようにして、図１〜図５に示すような、成形原料を導入するための裏孔６と、成形原料を格子状に形成するためのスリット５とが形成されたハニカム構造体成形用口金１を製造することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
成形原料を導入するための裏孔と、成形原料を格子状に形成するためのスリットとが形成され、裏孔に導入した成形原料をスリットから押出してハニカム構造体を成形するハニカム構造体成形用口金を製造した。

実施例１においては、ＳＵＳ６３０（Ｃ；０．０７以下，Ｓｉ；１．００以下，Ｍｎ；１．００以下，Ｐ；０．０４０以下，Ｓ；０．０３０以下，Ｎｉ；３．００〜５．００，Ｃｒ；１５．５０〜１７．５０，Ｃｕ；３．００〜５．００，Ｎｂ＋Ｔａ；０．１５〜０．４５，Ｆｅ；残部（単位は質量％））から構成された第一の板状部材と、コバルトの含有率が１６質量％の炭化タングステン基超硬合金から構成された第二の板状部材とを接合して口金基体を得、得られた口金基体を用いてハニカム構造体成形用口金の製造を行った。

第一の板状部材は、その面の大きさが直径２１５ｍｍの円盤形状で、厚みが２０ｍｍであり、第二の板状部材は、その面の大きさが直径２１０ｍｍの円盤形状で、厚みが２．５ｍｍである。

まず、第一の板状部材に、深さが１．５（ｍｍ）の格子状の溝部と、開口径１．４ｍｍの裏孔とを電解加工（ＥＣＭ加工）によって形成した。なお、溝部の幅は０．３ｍｍとし、溝部のピッチは１．３７ｍｍとした。実施例１においては、接合面側の端面における柱状部の最小幅Ｔが０．５３ｍｍであり、柱状部の高さＬが１．５ｍｍであり、最小幅Ｔに対する高さＬの割合（Ｌ／Ｔ）が２．８２である。

次に、第一の板状部材と第二の板状部材とを、その間にろう材を配して積層した後に１１２０℃に加熱して、第一の板状部材と第二の板状部材とを接合させて口金基体を得た。

このようにして得られた口金基体について、第一の板状部材と第二の板状部材における接合面の剥離についての評価を行った。評価結果を表１に示す。接合面の剥離は、超音波探傷映像装置によって超音波探傷法により確認した。なお、接合面に剥離が確認されなかった場合を「○」、接合面に剥離が確認された場合を「×」とした。

次に、得られた口金基体を常温まで降温した後、第二の板状部材にスリットを形成してハニカム構造体成形用口金を得た。スリットは、ダイヤモンド砥石によって四角形の格子状に形成した。スリットの幅は０．１ｍｍ、スリットのピッチは１．３７ｍｍとした。

（実施例２〜１５）
裏孔の開口径、溝部の深さ、溝部のピッチを表１及び表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法によって、実施例２〜１５のハニカム構造体成形用口金を製造した。裏孔の開口径、溝部の深さ、溝部のピッチ、柱状部の最小幅Ｔ、柱状部の高さＬ、及び割合（Ｌ／Ｔ）を表１及び表２に示す。

また、この実施例２〜１５のハニカム構造体成形用口金についても、実施例１と同様の方法によって、口金基体を構成する第一の板状部材と第二の板状部材における接合面の剥離についての評価を行った。評価結果を表１及び表２に示す。

（実施例１６〜１９）
実施例１に用いたものと同様の第一の板状部材及び第二の板状部材を用い、表３に示すような溝部を形成してハニカム構造体成形用口金を製造した。この実施例１６〜１９においては、第一の板状部材の裏孔を、図９に示すような止まり穴とし、この止まり穴に達するような溝部を形成した。本実施例においては、隣接して平行する溝部相互間の距離（即ち、溝部のピッチから溝幅を減した値）が柱状部の最小幅となっている。

また、この実施例６〜１９のハニカム構造体成形用口金についても、実施例１と同様の方法によって、口金基体を構成する第一の板状部材と第二の板状部材における接合面の剥離についての評価を行った。評価結果を表３に示す。

（比較例１〜６）
裏孔の開口径、溝部の深さ、溝部のピッチを表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法によって、比較例１〜６のハニカム構造体成形用口金を製造した。裏孔の開口径、溝部の深さ、溝部のピッチ、柱状部の最小幅Ｔ、柱状部の高さＬ、及び割合（Ｌ／Ｔ）を表４に示す。

また、この比較例１〜６の口金についても、実施例１と同様の方法によって、口金基体を構成する第一の板状部材と第二の板状部材における接合面の剥離についての評価を行った。評価結果を表４に示す。

（結果）
本実施例１〜１９のハニカム構造体成形用口金は、口金基体を構成する二枚の板状部材の接合面に剥離が確認されず、二枚の板状部材が強固に接合されていた。上記した接合面における接合強度は、ハニカム構造体の押し出し成形時における圧力に十分耐え得るものであり、総押し出し距離が１万ｍ以上となっても、口金基体を構成する二枚の板状部材の接合面に剥離は生じなかった。更に、このハニカム構造体成形用口金は、成形性に優れたものであり、ハニカム構造体（ハニカム成形体）を良好に成形することができた。

一方、比較例１〜６の口金は、口金基体の接合面の剥離の評価において、その接合面に剥離が確認された。このため、口金基体にスリットを形成する際に、口金基体を構成する二枚の板状部材が剥がれてしまったり、スリットの形成時には剥がれが生じなかったものでも、ハニカム構造体の押し出し成形時の圧力には耐えられず、上記二枚の板状部材が剥れてしまったりした。

本発明のハニカム構造体成形用口金は、内燃機関、ボイラー、化学反応機器及び燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担体や、排気ガス中の微粒子捕集フィルター等を成形する際に用いることができる。また、本発明のハニカム構造体成形用口金の製造方法は、上記したハニカム構造体成形用口金を簡便に製造することができる。

本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態を模式的に示す斜視図である。 図１に示すハニカム構造体成形用口金の表面を示す拡大平面図である。 図１に示すハニカム構造体成形用口金を構成する第一の板状部材の接合面側の表面を示す拡大平面図である。 図２に示すハニカム構造体成形用口金をＡ−Ａ’線に沿って切断した断面を示す概略断面図である。 図２に示すハニカム構造体成形用口金をＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面を示す概略断面図である。 ハニカム構造体成形用口金を説明する断面図である。 ハニカム構造体成形用口金を説明する断面図である。 ハニカム構造体成形用口金を説明する断面図である。 本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態の断面を示す概略断面図であり、図５と同様の断面を示している。 本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態を構成する第一の板状部材の接合面側の表面を示す拡大平面図である。 図１に示す口金によって押出成形されたハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態の断面を示す概略断面図であり、図５と同様の断面を示している。 本発明のハニカム構造体成形用口金の製造方法の一の実施の形態における、工程（１）を示す説明図であり、図５と同様の断面を示している。 本発明のハニカム構造体成形用口金の製造方法の一の実施の形態における、工程（２）を示す説明図であり、図５と同様の断面を示している。 本発明のハニカム構造体成形用口金の製造方法の一の実施の形態における、工程（３）を示す説明図であり、図５と同様の断面を示している。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ：ハニカム構造体成形用口金（口金）、５：スリット、６：裏孔、７：溝部、８：柱状部、１２：ハニカム構造体、１３：隔壁、１４：セル、２２：口金基体、２３：板状部材（第一の板状部材）、２４：板状部材（第二の板状部材）、２８：接合面、２８ａ：接合界面、Ｐ：荷重、Ｐ１：せん断荷重、Ｐ２：剥離荷重。

Claims (8)

1. 成形原料を導入するための裏孔が形成された第一の板状部材と、前記成形原料を格子状に成形するためのスリットが形成された第二の板状部材と、を有する口金基体を備え、
   前記第一の板状部材は、前記第二の板状部材との接合面側に、前記スリットの形状に対応したスリット状の溝部によって少なくとも一部が区画された複数の柱状部を有し、
   前記柱状部は、前記接合面側の端面における最小幅Ｔに対する、前記柱状部の高さＬの割合（Ｌ／Ｔ）が、１／３〜３．５の範囲となるように構成されているハニカム構造体成形用口金。
2. 前記柱状部は、前記裏孔の外周縁と前記溝部とによって区画されたものであり、
   前記最小幅Ｔは、最近接する二つの前記裏孔の中心間の距離Ｑから、それぞれの前記裏孔の半径ｒを減じた値（Ｑ−２ｒ）である請求項１に記載のハニカム構造体成形用口金。
3. 前記第二の板状部材が、炭化タングステン基超硬合金から構成されたものである請求項１又は２に記載のハニカム構造体成形用口金。
4. 前記第一の板状部材が、オーステナイト相の冷却によってマルテンサイト変態、ベイナイト変態、及びパーライト変態からなる群より選択される少なくとも一つの相変態を起こし得る金属又は合金から構成されたものである請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体成形用口金。
5. 金属又は合金からなる第一の板状部材の一方の表面に、格子状の溝部を形成する工程（１）と、
   前記第一の板状部材の前記一方の表面に、金属又は合金からなる第二の板状部材を配置し、前記第一の板状部材と前記第二の板状部材とを接合して口金基体を得る工程（２）と、
   前記第二の板状部材の前記第一の板状部材との接合面とは反対側の表面から、前記溝部の形状に対応したスリットを形成してハニカム構造体成形用口金を得る工程（３）と、を備え、
   得られる前記ハニカム構造体成形用口金は、前記口金基体を構成する前記第一の板状部材の前記一方の表面側に、前記溝部によって少なくとも一部が区画された複数の柱状部を有するものであり、
   前記工程（１）において、前記柱状部の最小幅Ｔに対する、前記柱状部の高さＬの割合（Ｌ／Ｔ）が、１／３〜３．５の範囲となるように前記溝部を形成するハニカム構造体成形用口金の製造方法。
6. 前記第二の板状部材として、炭化タングステン基超硬合金から構成されたものを用いる請求項５に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。
7. 前記第一の板状部材として、オーステナイト相の冷却によってマルテンサイト変態、ベイナイト変態、及びパーライト変態からなる群より選択される少なくとも一つの相変態を起こし得る金属又は合金から構成されたものを用いる請求項５又は６に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。
8. 前記工程（１）において、前記第一の板状部材に、成形時に成形原料を導入するための裏孔を形成する請求項５〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。

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