JP2010082485A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】再生処理等を行い、熱応力が加わった場合であっても、クラック等が発生することのないハニカム構造体を提供する。
【解決手段】多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着剤層を介して複数個結束されてなるハニカム構造体であって、前記ハニカム焼成体のうち前記ハニカム構造体を前記長手方向に垂直な断面で切断した切断面の中心部に位置する中心部ハニカム焼成体同士の、３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ａは０．０２〜０．２ＭＰａであり、かつ、前記接着強度Ａは、前記ハニカム焼成体のうち前記ハニカム構造体の外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体同士の３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ｂよりも低いことを特徴とするハニカム構造体。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。

これまで、排ガス浄化フィルタ又は触媒担体として、長手方向に多数のセルが並設された柱状のハニカム焼成体を複数個組み合わせてなる集合型ハニカム構造体が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような集合型ハニカム構造体では、各ハニカム焼成体の側面に接着剤層が形成されており、上記接着剤層を介してハニカム焼成体同士が接着されている。
そして、このようなハニカム構造体においては、ハニカム焼成体を結束したハニカム構造体の形状が崩れることを防止するために、ハニカム焼成体同士は強固に接着されている。

しかし、このようにハニカム焼成体同士が強固に接着された集合型ハニカム構造体においては、排ガス浄化フィルタとして使用し、再生処理を行った際に熱応力が加わることによってハニカム構造体の中心部にクラックが発生することがあり、問題となっていた。
特開２００５−１５４２０２号公報

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、再生処理等を行い、熱応力が加わった場合であっても、クラック等が発生することのないハニカム構造体を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１に記載のハニカム構造体は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着剤層を介して複数個結束されてなるハニカム構造体であって、
上記ハニカム焼成体のうち上記ハニカム構造体を上記長手方向に垂直な断面で切断した切断面の中心部に位置する中心部ハニカム焼成体同士の、３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ａは０．０２〜０．２ＭＰａであり、かつ、
上記接着強度Ａは、上記ハニカム焼成体のうち上記ハニカム構造体の外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体同士の３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ｂよりも低いことを特徴とする。

請求項１に記載のハニカム構造体においては、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａを外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂよりも低くしている。
ハニカム構造体の再生処理の際には、ハニカム構造体の中心部は外周部に比べてより高温になりやすいため、外周部に比べてより大きな熱応力を受けるものと考えられるが、本発明のハニカム構造体では中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａを低くしているため、中心部ハニカム焼成体の受ける熱応力を接着剤層によって緩和することができ、ハニカム構造体の中心部にクラックが生じることを防止することができる。
さらに、本発明のハニカム構造体では、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂを高くしており、外周部ハニカム焼成体同士はハニカム構造体の形状を保持するために充分な接着強度で接着しているため、ハニカム構造体の形状が崩れること、又は、ハニカム焼成体の位置がずれることがない。

また、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａを０．０２ＭＰａ以上としているため、中心部ハニカム焼成体がハニカム構造体から抜けにくくなり、また、上記接着強度Ａを０．２ＭＰａ以下としているため、中心部ハニカム焼成体の受ける熱応力が分散されやすくなり、クラック等が発生しにくくなる。

つまり、本発明のハニカム構造体では、従来のハニカム構造体のように全てのハニカム焼成体間の接着強度を均一に高くするのではなく、中心部のハニカム焼成体間同士の接着強度を特定範囲とし、更に外周部のハニカム焼成体間同士の接着強度と差を設けており、これによって、その形状を保持するのに充分な接着強度をもって形成され、かつ、再生処理時にクラックが生じないハニカム構造体とすることができる。

請求項２に記載のハニカム構造体では、上記中心部ハニカム焼成体同士の３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ａと、上記外周部ハニカム焼成体同士の３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ｂとの差（Ｂ−Ａ）は、０．０２〜０．２ＭＰａである。

請求項２に記載のハニカム構造体では、接着強度の差（Ｂ−Ａ）をこのような範囲とすることによって、中心部とその周辺との接着剤層に関し、熱応力が分散され、再生処理時にクラック等が生じにくくなる。
上記接着強度の差（Ｂ−Ａ）が、０．０２ＭＰａ未満では、その差が小さいため、クラック等が発生しやすくなり、一方、上記接着強度の差（Ｂ−Ａ）が０．２ＭＰａを超えると、外周部の接着強度が強くなりすぎ、外周部に応力集中が発生してクラックが入りやすくなる。

請求項３に記載のハニカム構造体では、上記セルのいずれか一方の端部が封止されており、車両の排ガス中のパティキュレート等を除去する排ガス浄化フィルタとして機能することができる。

請求項４に記載のハニカム構造体では、上記接着剤層の主成分が無機繊維と無機バインダ、無機粒子と無機バインダ、又は、無機繊維と無機粒子と無機バインダであるので、接着剤層を形成した際に応力を緩和しやすく、クラック等がより発生しにくくなる。

（第一実施形態）
以下、本発明の一実施形態である第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明のハニカム構造体の一実施形態を示した縦断面図であり、（ｂ）は、該ハニカム構造体の斜視図であり、図２（ａ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に記載のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体１３を示す斜視図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。

実施形態に係るハニカム構造体１０では、図２（ａ）に示すハニカム焼成体１３を含むハニカム焼成体１１、１２、１３が接着剤層１４を介して複数個結束されてセラミックブロック１５を構成し、さらに、このセラミックブロック１５の外周にシール材層１６が形成されている。
図１(ａ)及び（ｂ）では、ハニカム焼成体１１、１２、１３の輪郭のみが示されているが、ハニカム構造体１０を構成するハニカム焼成体１３等は、図２（ｂ）に示すように、長手方向に多数のセル１３ａが並設され、セル１３ａ同士を隔てるセル壁１３ｂがフィルタとして機能するようになっている。

そして、ハニカム焼成体１３に形成されたセル１３ａは、図２（ｂ）に示すように、排ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが封止材１３ｃにより目封じされ、一のセル１３ａに流入した排ガスは、セル１３ａを隔てるセル壁１３ｂを通過した後、他のセル１３ａから流出するようになっており、排ガスがこのセル壁１３ｂを通過する際、パティキュレートがセル壁１３ｂ部分で捕集され、排ガスが浄化される。なお、ハニカム焼成体１３は、図２（ａ）に示したように四角柱形状であるが、ハニカム焼成体１１、１２は、ハニカム焼成体１３が切削加工されることにより作製されたものである。

本発明のハニカム構造体において、中心部とは、ハニカム構造体を長手方向に垂直に切断した切断面における中心近傍の部位を指す。
従って、縦４個×横４個で計１６個のハニカム焼成体１１、１２、１３を結束してなるハニカム構造体１０において、中心部ハニカム焼成体とは、図１（ａ）に示すように、その長手方向に垂直な断面で切断した切断面の中心の右上、右下、左上及び左下に存在する４個のハニカム焼成体１３をいう。

また、外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体とは、図１（ａ）においては、外周部に形成されたシール材層１６に接している１２個のハニカム焼成体１１、１２をいう。

従って、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａとは、接着剤層１４ａにより接着されているハニカム焼成体１３同士の接着強度をいい、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂとは、接着剤層１４ｂにより接着されているハニカム焼成体１１、１２又はハニカム焼成体１２、１２の接着強度をいう。

図３は、縦５個×横５個で２５個のハニカム焼成体２１、２２、２３、２７を結束してなるハニカム構造体２０の縦断面図である。
このようなハニカム構造体２０における中心部ハニカム焼成体とは、切断面の中心に位置するハニカム焼成体並びにこのハニカム焼成体の上下左右、右上、右下、左上及び左下に存在する８個のハニカム焼成体、すなわち計９個のハニカム焼成体２３をいう。なお、図３中、符号２５は、セラミックブロックである。

また、外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体とは、図３においては、外周部に形成されたシール材層２６に接している１６個のハニカム焼成体２１、２２、２７をいう。

従って、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａとは、接着剤層２４ａにより接着されているハニカム焼成体２３同士の接着強度をいい、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂとは、接着剤層２４ｂにより接着されているハニカム焼成体２１、２２又はハニカム焼成体２２、２７の接着強度をいう。

以上に基づいて考えると、ハニカム焼成体の結束数が偶数個×偶数個である場合は、その数が１６個を超えた場合であっても、結束数が縦４個×横４個のハニカム構造体の場合と同様に４個のハニカム焼成体が中心部ハニカム焼成体となり、ハニカム焼成体の結束数が奇数個×奇数個である場合は、その数が２５個を超えた場合であっても、結束数が縦５個×横５個のハニカム構造体の場合と同様に９個のハニカム焼成体が中心部ハニカム焼成体となる。

そして、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａとは、上述したように、これらの４個又は９個のハニカム焼成体のうち隣接する任意の２個のハニカム焼成体についての３点曲げ試験によって測定された接着強度のことをいう。本発明において、上記接着強度Ａは０．０２〜０．２ＭＰａであり、かつ、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂよりも低い。更に、上記接着強度Ａは上記接着強度Ｂとの差（Ｂ−Ａ）が０．０２〜０．２ＭＰａであることが好ましい。

また、外周部ハニカム焼成体とは、上述したように、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の数に関わらず、ハニカム構造体の外周の一部を構成するハニカム焼成体のことであり、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂとは、隣接する任意の２個の外周部ハニカム焼成体についての３点曲げ試験によって測定された接着強度のことをいう。

上記接着強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準じた方法で行う３点曲げ試験により測定することができる。
すなわち、製造したハニカム構造体より、真ん中の部分の鉛直方向に接着剤層が存在するとともに、接着剤層を挟んだ両側に上述のハニカム焼成体が存在するようにサンプルを切り出し、接着剤層の部分に荷重点がくるように設定し、３点曲げを行う。
３点曲げ強さは、下記の（１）式により算出することができる。
σ＝３Ｐ（Ｌ−Ｌ_１）／２Ｂｈ^２・・・（１）
上記（１）式において、σは３点曲げ強さ、Ｐは荷重、Ｌ−Ｌ_１は支点間距離（単位ｍｍ）、Ｂは試験片の幅（単位ｍｍ）、ｈは試験片の厚さ（高さ、単位ｍｍ）である。

本発明のハニカム焼成体同士を接着する接着剤層の主成分は、無機繊維と無機バインダ、無機粒子と無機バインダ、又は、無機繊維と無機粒子と無機バインダである。
各成分の割合に関し、無機繊維と無機バインダ又は無機粒子と無機バインダを主成分として含む場合、無機バインダの固形分５〜３０重量部に対して、無機繊維又は無機粒子は、７０〜９５重量部が好ましく、無機繊維と無機粒子と無機バインダとを主成分として含む場合には、無機バインダの固形分５〜３０重量部に対して、無機粒子３５〜６５重量部、無機繊維３０〜６０重量部が好ましい。

上記接着剤層は、有機バインダを含んでいてもよいが、車両用排気ガスフィルタとして使用した場合には、高温となるため、分解消失しやすく、接着強度の変動の原因となるため、なるべく少ない量が含有されていることが望ましい。

上記無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。

無機繊維としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。

無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素が望ましい。

接着剤層を挟んだハニカム焼成体同士の接着強度は、接着剤層における無機バインダの種類や含有量、無機粒子や無機繊維の種類及び接着剤層の密度に左右される。

また、ハニカム焼成体同士の接着強度を調整するためには、微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。接着剤層中に空隙が形成されるからである。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。

上記接着剤層の厚さは、０．５〜２．０ｍｍが望ましい。
接着剤層の厚さが０．５ｍｍ未満では接着強度が大きく低下するおそれがあり、また、２．０ｍｍを超えると、セルの開口率が低下するため、排気ガスフィルタとして使用する場合の機能が低下してしまう。また、シール材層の厚さが２．０ｍｍを超えると、圧力損失が大きくなることがある。

次に、複数のハニカム焼成体を結束させてハニカム構造体を製造する方法について説明する。
図４は、接着剤ペースト層を用いて複数のハニカム焼成体を結束させ、大きな角柱状のハニカム焼成体１３の積層体を作製する様子を示す説明図である。
複数のハニカム焼成体を結束させてハニカム構造体１０を製造するには、例えば、図４に示したように、ハニカム焼成体１３が斜めに傾斜した状態で積み上げることができるように、上部の断面がＶ字形状に構成された台１００の上に、ハニカム焼成体１３を傾斜した状態で載置した後、上側を向いた２つの側面１３０ａ、１３０ｂに、接着剤層１４となる接着剤ペーストを均一な厚さで塗布して接着剤ペースト層１４０を形成し、この接着剤ペースト層１４０の上に、順次他のハニカム焼成体１３を積層する工程を繰り返し、所定の大きさの大きな角柱状のハニカム焼成体１３の積層体を作製する。

本発明では、その際に、中心部ハニカム焼成体同士を接着するための接着剤ぺーストとしては、接着強度が０．０２〜０．２ＭＰａとなるように調整した接着剤ペーストを用いて接着剤ペースト層を形成し、一方、外周部ハニカム焼成体同士を接着するための接着剤ぺーストとしては、上記中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着層よりも接着強度が高くなるように調整した接着剤ペーストを用いて接着剤ペースト層を形成する。

中心部ハニカム焼成体と外周部ハニカム焼成体との間の接着剤層（図１（ａ）中１４ｃ、図３中２４ｃ参照）の接着強度は、特に限定されるものではないが、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａと同じであってもよいし、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂと同じであってもよいし、両者の中間の接着強度であってもよい。

次に、このハニカム焼成体１３の積層体を加熱して接着剤ペースト層１４０を乾燥、固化させて接着剤層１４とし、その後、例えば、ダイヤモンドカッター等を用いて、その外周部を図１（ａ）、（ｂ）に示したような円柱形状に切削することで、セラミックブロック１５を作製する。

そして、セラミックブロック１５の外周に上記シール材ペーストを用いてシール材層１６を形成することで、ハニカム焼成体１１、１２、１３が接着剤層１４を介して複数個結束されて構成されたハニカム構造体１０を製造することができる。

なお、上記接着剤層中に含まれる有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。

続いて上記ハニカム構造体の全製造工程について説明する。
まず、セラミック原料として平均粒子径の異なる２種類の炭化ケイ素粉末と有機バインダとを乾式混合して混合粉末を調製するとともに、液状の可塑剤と潤滑剤と水とを混合して混合液体を調製し、続いて、上記混合粉末と上記混合液体とを湿式混合機を用いて混合することにより、成形体製造用の湿潤混合物を調製する。

上記炭化ケイ素粉末の粒径は特に限定されないが、後の焼成工程を経て作成されたハニカム焼成体がハニカム成形体に比べて小さくなる場合が少ないものが好ましく、例えば、０．１〜５０μｍの平均粒径を有する粉末１００重量部と０．１〜１．０μｍの平均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを組み合せたものが好ましい。

続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入する。
上記湿潤混合物を押出成形機に投入すると、湿潤混合物は押出成形により所定の形状のハニカム成形体となる。このハニカム成形体を、所定の長さに切断した後、乾燥機を用いて乾燥させ、乾燥させたハニカム成形体とする。

次いで、ガス流入側端面が開口するセル群のガス流出側の端部、及び、ガス流出側端面が開口するセルのガス流入側の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。このセルの目封じの際には、例えば、ハニカム成形体の端面（すなわち切断工程後の切断面）に目封じ用のマスクを当てて、目封じの必要なセルにのみ封止材ペーストを充填する方法を用いることができる。
このような工程を経て、セル封止ハニカム成形体を作製する。

次に、セル封止ハニカム成形体中の有機物を脱脂炉中で加熱する脱脂工程を行い、焼成炉に搬送し、焼成工程を行ってハニカム焼成体を作製する。
この後は、上述した方法を用い、ハニカム焼成体の側面に所定の接着強度となるように設定した接着剤ペーストを塗布して所定厚さの接着剤ペースト層を形成した後、その上に他のハニカム焼成体を積み重ねる工程を繰り返し、所定の大きさの角柱状のハニカム焼成体１３の積層体を作製した後、乾燥し、円柱状にするための切削加工を行うことによりハニカム構造体を製造する。

以下、本実施形態に係るハニカム構造体の作用効果について列挙する。
（１）ハニカム構造体の再生処理の際には、ハニカム構造体の中心部は外周部に比べてより高温になりやすいため、外周部に比べてより大きな熱応力を受けるものと考えられるが、第一実施形態に係るハニカム構造体では中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａを０．０２〜０．２ＭＰａと低くしているため、中心部ハニカム焼成体の受ける熱応力を接着剤層によって緩和することができ、ハニカム構造体の中心部にクラックが生じることを防止することができる。

（２）さらに、第一実施形態に係るハニカム構造体では、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａと比べて外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂを高くしており、かつ、外周部ハニカム焼成体同士はハニカム構造体の形状を保持するために充分な接着強度を有しているため、ハニカム構造体の形状が崩れることや、ハニカム焼成体の位置がずれることがない。

（３）中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａを０．０２ＭＰａ以上としているため、中心部ハニカム焼成体がハニカム構造体から抜けにくくなり、また、上記接着強度Ａを０．２ＭＰａ以下としているため、中心部ハニカム焼成体の受ける熱応力が分散されやすくなり、クラック等が発生しにくくなる。

以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

以下の実施例及び比較例では、上記実施形態による方法及び従来の方法によりハニカム構造体を製造し、得られたハニカム構造体の中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａ及び外周部ハニカム焼成体同士の接着強度ＢをＪＩＳ Ｒ １６０１に準じた３点曲げ試験により測定した。また、サイクル運転（熱衝撃）に対する耐久性を試験した。

（実施例１）
（１）平均粒径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを湿式混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂２．１重量％、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日本油脂社製 ユニルーブ）２．８重量％、グリセリン１．３重量％、及び、水１３．８重量％を加えて混練して混合組成物を得た後、押出成形を行い、図２（ａ）に示すハニカム焼成体１３の形状と略同様の形状で、目封じされていない生のハニカム成形体を作製した。
なお、上記各組成は、得られる混合組成物に対する割合である。

（２）次に、これらの生のハニカム成形体を、その長手方向の長さが１５０ｍｍとなるように切断し、次いで、マイクロ波乾燥機等を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした後、上記生成形体と同様の組成のペーストを所定のセルに充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。

（３）次に、乾燥させたハニカム成形体を４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下、２２００℃、３時間の条件で焼成を行うことにより、ハニカム焼成体１３を作製した。
製造した炭化珪素焼成体からなるハニカム焼成体１３の大きさは、３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍであり、セル１３ａの数（セル密度）が４６．５個／ｃｍ^２、セル壁１３ａの厚さが０．２５ｍｍ、気孔率４５％であった。

（４）また、中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペースト及び外周部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストとして、平均繊維長２０μｍのアルミナファイバ、平均粒子径０．６μｍの炭化ケイ素粒子、シリカゾル（ゾル中のシリカ含有率３０重量％）、カルボキシメチルセルロース、セラミックバルーン及び水を表１に示した割合で含む耐熱性の接着剤ペーストａ、接着剤ペーストｂ、接着剤ペーストｃ、接着剤ペーストｄ及び接着剤ペーストｅを調製し、本実施例及び下記する実施例２〜５及び比較例１〜４で用いた。
本実施例では、中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペースト及び外周部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストとして、表２に示したものをそれぞれ用い、図４に示したような方法で、その場所に応じた接着剤ペーストをハニカム焼成体１３の側面に同じ厚さとなるように塗布し、ハニカム焼成体１３を積み重ねていくことにより結束させ、大きな角柱状のハニカム焼成体１３の積層体を作製し、１２０℃で乾燥させた。接着剤層の厚さは、１．０ｍｍであった。なお、中心部ハニカム焼成体と外周部ハニカム焼成体とを接着する接着剤ペーストとしては、中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストと同じものを用いた。以下の実施例、比較例においても同様である。

（５）次に、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより円柱状のセラミックブロック１５を作製した。
（６）次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、平均繊維長：１００μｍ）２３．３重量％、無機粒子として平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダとしてシリカゾル（ゾル中のＳｉＯ_２の含有率：３０重量％）７重量％、有機バインダとしてカルボキシメチルセルロース０．５重量％及び水３９重量％となるよう混合、混練してシール材ペーストを調製した。

次に、上記シール材ペーストを用いて、セラミックブロック１５の外周部に厚さ０．２ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱状のハニカム構造体１０を製造した。

（実施例２〜５）
（４）における中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストの組成と外周部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストとして表２に示したものを用いたほかは、実施例１と同様にしてハニカム構造体を製造した。

（比較例１〜４）
（４）における中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストの組成と外周部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストとして表２に示したものを用いたほかは、実施例１と同様にしてハニカム構造体を製造した。

（ハニカム焼成体同士の接着強度の測定）
上述したように、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準じた方法で行う３点曲げ試験により、ハニカム焼成体同士の接着強度を測定した。
すなわち、得られたハニカム構造体から、真ん中の部分の鉛直方向に接着剤層が存在するとともに、接着剤層を挟んだ両側にハニカム焼成体が存在するようにサンプルを切り出し、接着剤層の部分に荷重点がくるように設定し、インストロン試験機（インストロン社製）を用いて３点曲げ試験を行い、下記の式（１）に基づいて曲げ強度を算出した。

σ＝３Ｐ（Ｌ−Ｌ_１）／２Ｂｈ^２・・・（１）
式（１）において、σは、３点曲げ強さである。支点間距離（Ｌ−Ｌ_１）は、５７ｍｍ、試験片の幅Ｂは、３４．３ｍｍ、試験片の厚さ（高さ）ｈは２５ｍｍである。結果を表２に示す。

（サイクル運転に対する耐久性）
まず、実施例１〜５及び比較例１〜４に係るハニカム構造体をそれぞれエンジンの排気通路に配置し、さらにハニカム構造体よりガス流入側に、市販の触媒担持体（直径：１４４ｍｍ、長さ：１００ｍｍ、セル（セル密度）：４００セル／ｉｎｃｈ^２、白金担持量：５ｇ／Ｌ）を設置して排気ガス浄化装置とし、エンジンを回転数３０００ｍｉｎ^−１、トルク５０Ｎｍでパティキュレートを７時間捕集した。パティキュレートの捕集量は、何れも８ｇ／Ｌであった。

その後、エンジンを回転数１２５０ｍｉｎ^−１、トルク６０Ｎｍとし、フィルタの温度が一定となった状態で、１分間保持した後、ポストインジェクションを行い、ガス流入側にある酸化触媒を利用して排気温度を上昇させ、パティキュレートを燃焼させた。
上記ポストインジェクションの条件は、ポストインジェクションを開始して１分間後にハニカム構造体の中心温度が６００℃でほぼ一定になるような条件に設定した。そして、上記工程を１０回繰り返し、ハニカム構造体にクラック等が発生したか否かを観察した。結果を表２に示す。

表２に示した結果より明らかなように、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａが外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂよりも低い実施例１〜５に係るハニカム構造体は、サイクル運転を行ってもハニカム構造体にクラック等が観察されなかったのに対し、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Ａが外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Ｂよりも高いか同じである比較例１〜４に係るハニカム構造体には、接着剤層にクラックが観察された。

（第二実施形態）
第一実施形態においては、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体として、セルのいずれか一端に封止材層が形成されたハニカム焼成体を用いたが、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体は、図２（ａ）に示したハニカム焼成体１３と異なり、セル１３ａのいずれの端部にも封止材層１３ｃが形成されていないハニカム焼成体であってもよい。
このようなハニカム焼成体からなるハニカム構造体は、触媒担体として好適に使用することが出来る。なかでも、貴金属等の触媒を担持することにより、排ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等の有害なガス成分を浄化することができる。

この場合、ハニカム構造体に触媒担持層を形成した後、該触媒担持層上に触媒を担持させることが望ましい。
上記触媒担持層を形成する材料としては、比表面積が高く触媒を高分散させて担持させることのできる材料であることが望ましく、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ等の酸化物セラミックが挙げられる。
これらの材料は、単独で使用してもよいし、２種以上併用してもよい。
この中でも、２５０ｍ^２／ｇ以上の高い比表面積を有するものを選択することが望ましく、γ−アルミナが特に望ましい。

上記アルミナからなる触媒担持層を形成する方法は、特に限定されるものではなく、ハニカム構造体をアルミニウムを含有する金属化合物の溶液、例えば、硝酸アルミニウムの水溶液などに含浸して、ゾル−ゲル法によりセル壁にアルミナ膜を被膜させ、ハニカム構造体を乾燥、焼成する方法を用いてもよい。

上記触媒担持層の表面に担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、このなかでは、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属や、酸化物触媒を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。

（第三実施形態）
図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれハニカム焼成体の一実施形態を示す斜視図である。
上記第一、二実施形態では、製造されるハニカム構造体１０は、ハニカム焼成体１１〜１３が接着剤層１４を介して接着されたものであり、外周にシール材層が形成されていた（図１（ｂ）参照）が、本発明のハニカム構造体は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すようなハニカム焼成体３１、３２、３３が接着剤層を介して接着されて円柱状の集合体を形成し、シール材層が形成されていないハニカム構造体であってもよい。

この場合には、ハニカム焼成体３１が図１（ｂ）に示したハニカム焼成体１１に相当し、ハニカム焼成体３２がハニカム焼成体１２に相当するが、外周に相当する部分にも壁部が形成されているため、シール材層を特には必要としないのである。
また、このような構成のハニカム構造体では、ハニカム焼成体同士を接着することにより大きな四角柱状のハニカム焼成体の積層体を作製した後、切削加工を行って円柱状にする必要がなく、より効率的にハニカム構造体を製造することができる。
ハニカム焼成体３１、３２、３３を用いてハニカム構造体を製造した場合であっても、外周壁の強度を上げる等の必要に応じて、シール材層を形成してもよい。

（その他の実施形態）
本発明のハニカム構造体の形状は、図１（ｂ）に示した円柱状に限定されるものではなく、楕円柱状、多角柱状等の任意の柱形状であればよい。
また、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の数は、上記実施形態のように、１６個や２５個に限定されるものではなく、その他の個数であってもよい。

本発明のハニカム構造体の気孔率は、３０〜７０％であることが望ましい。
上記ハニカム構造体の強度を維持することが可能であるとともに、排ガスがセル壁を通過する際の抵抗を低く保つことができるからである。

これに対し、気孔率が３０％未満であると、セル壁が早期に目詰まりを起こすことがあり、一方、上記気孔率が７０％を超えるとハニカム構造体の強度が低下して容易に破壊されることがある。
なお、上記気孔率は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等、従来公知の方法により測定することができる。

上記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、３１．０個／ｃｍ^２（２００個／ｉｎ^２）、望ましい上限は、９３．０個／ｃｍ^２（６００個／ｉｎ^２）、より望ましい下値は、３８．８個／ｃｍ^２（２５０個／ｉｎ^２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ^２（５００個／ｉｎ^２）である。

上記ハニカム構造体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、他のセラミック原料として、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、金属と窒化物セラミックの複合体、金属と炭化物セラミックの複合体等であってもよい。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料として挙げられる。

上記ハニカム構造体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素が特に望ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。
また、炭化ケイ素に金属ケイ素が配合されたもの（ケイ素含有炭化ケイ素）も望ましい。

湿潤混合物を調製する際に使用する有機バインダは特に限定されず、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。このなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。有機バインダの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部が望ましい。

湿潤混合物を調製する際に使用する可塑剤や潤滑材は、特に限定されず、可塑剤としては、例えば、グリセリン等が挙げられる。また、潤滑剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。
潤滑剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、湿潤混合物に含まれていなくてもよい。

また、湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよく、分散媒液としては、例えば、水や、メタノール等のアルコール、ベンゼン等の有機溶媒等が挙げられる。
さらに、湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。
成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。

さらに、湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。

また、湿潤混合物中の有機分の含有量は１０重量％以下であることが望ましく、水分の含有量は８〜３０重量％であることが望ましい。

セルを封止する封止材ペーストとしては特に限定されないが、後工程を経て製造される封止材の気孔率が３０〜７５％となるものが望ましく、例えば、湿潤混合物と同様のものを用いることができる。

セルのいずれかの端部が封止され、フィルタとして機能するハニカム構造体の場合にも、触媒を担持することができる。これにより、触媒担体の場合と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、セルの何れかの端部に封止材層が形成されたハニカム焼成体からなるハニカム構造体に酸化物触媒等を担持することにより、パティキュレートの燃焼温度を低下させることができ、パティキュレートを効率良く燃焼させることができる。また、貴金属等の触媒を担持することにより、排ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等の有害なガス成分を浄化することができる。

図１（ａ）は、本発明のハニカム構造体の一実施形態を示した縦断面図であり、（ｂ）は、該ハニカム構造体の斜視図である。 図２（ａ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示したハニカム構造体を構成するハニカム焼成体１３を示す斜視図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。 図３は、縦５個×横５個で２５個のハニカム焼成体２１、２２、２３、２７を結束してなるハニカム構造体２０の縦断面図である。 図４は、接着剤ペースト層を用いて複数のハニカム焼成体を結束させ、大きな角柱状のハニカム焼成体１３の積層体を作製する様子を示す説明図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の一実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１０、２０ ハニカム構造体
１１、１２、１３、３１、３２、３３ ハニカム焼成体
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）、２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）、接着剤層
１５、２５ セラミックブロック
１６、２６ シール材層
１３ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ セル
１３ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ セル壁
１３ｃ 封止材
１３０ａ、１３０ｂ 側面

Claims (4)

1. 多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着剤層を介して複数個結束されてなるハニカム構造体であって、
   前記ハニカム焼成体のうち前記ハニカム構造体を前記長手方向に垂直な断面で切断した切断面の中心部に位置する中心部ハニカム焼成体同士の、３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ａは０．０２〜０．２ＭＰａであり、かつ、
   前記接着強度Ａは、前記ハニカム焼成体のうち前記ハニカム構造体の外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体同士の３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ｂよりも低いことを特徴とするハニカム構造体。
2. 前記中心部ハニカム焼成体同士の３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ａと、前記外周部ハニカム焼成体同士の３点曲げ強さ試験により測定した接着強度Ｂとの差（Ｂ−Ａ）は、０．０２〜０．２ＭＰａである請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記セルのいずれか一方の端部が封止されている請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 前記接着剤層は、主成分が無機繊維と無機バインダ、無機粒子と無機バインダ、又は、無機繊維と無機粒子と無機バインダである請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体。

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