JP2010227918A - ハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のハニカムセグメントが接合材で接合一体化された構造を有するハニカム構造体であって、圧力損失を上昇させることなく、軸方向中央部の熱応力緩和能力を高めて、耐熱衝撃性を向上させたものを提供する。
【解決手段】２つの端面１１、１２間を連通する複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカムセグメント３の複数個が、前記セルの軸方向と垂直の方向において、接合材５により接合一体化されてなるハニカム構造体１であって、ハニカム構造体１の前記セルの軸方向と平行な断面上において前記セルの軸方向に延びる接合材５の内の少なくとも一部が、前記セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルター等に好適に使用される、耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体とその製造方法に関する。

排ガス用の捕集フィルター、例えば、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれているスート等の粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））を捕捉して除去するためのディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）として、ハニカム構造体が広く使用されている。

このようなハニカム構造体（フィルター）を長期間継続して使用するためには、定期的にフィルターに再生処理を施す必要がある。すなわち、フィルター内部に経時的に堆積したＰＭにより増大した圧力損失を低減させてフィルター性能を初期状態に戻すため、フィルター内部に堆積したＰＭを燃焼させて除去する必要がある。

ところで、このフィルター再生時には、ＰＭの燃焼によるフィルター各部の温度上昇が不均一になりやすく、このため各部の熱膨張差により熱応力が生じて、クラック等の欠陥を発生させるという問題があった。

こうした問題に対し、ハニカム構造体を複数のハニカム形状のセグメント（ハニカムセグメント）から構成し、各セグメント間を弾性質素材からなる接合材で接合一体化した構造とすることにより、ハニカム構造体に作用する熱応力を分散、緩和する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来、このような複数のハニカムセグメントが接合材で接合一体化された構造を有するハニカム構造体は、まず、複数のハニカムセグメントを個々に作製し、その外周面に所定の厚さに接合材を塗布して重ね合わせ、接合材を硬化させるという方法で作製されており、ハニカムセグメント間の接合材の厚さ（幅）は全体に渡ってほぼ一定であった。

しかしながら、フィルター再生時のハニカムセグメントの熱膨張は、ハニカムセグメントの軸方向における端部に対して中央部が大きくなる傾向にあるため、前記のようにハニカムセグメント間の接合材の厚さが全体に渡ってほぼ一定であるハニカム構造体では、その軸方向中央部において、接合部に発生する熱応力を十分に緩和することができず、接合部にクラックが発生して、ＰＭがこのクラックからハニカム構造体の外部に漏れ出す場合があった。

なお、ハニカムセグメント間の接合材の厚さを全体的に増してやれば、熱応力の緩和能力を向上させることは可能であるが、同一の外形寸法を有するハニカム構造体において、接合材の厚さが全体的に増せば、その分、ハニカム構造体端面における開口面積が減少することになり、ハニカム構造体の圧力損失が上昇してしまうという新たな問題が生じる。

特開平８−２８２４６号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のハニカムセグメントが接合材で接合一体化された構造を有するハニカム構造体であって、圧力損失を上昇させることなく、軸方向中央部の熱応力緩和能力を高めて、耐熱衝撃性を向上させたもの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、以下のハニカム構造体及びその製造方法が提供される。

［１］ ２つの端面間を連通する複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカムセグメントの複数個が、前記セルの軸方向と垂直の方向において、接合材により接合一体化されてなるハニカム構造体であって、当該ハニカム構造体の前記セルの軸方向と平行な断面上において前記セルの軸方向に延びる前記接合材の内の少なくとも一部が、前記セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものであるハニカム構造体。

［２］ 前記セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増す前記接合材において、前記中央部の厚みが１．０〜４．０ｍｍである［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増す前記接合材において、前記端部の厚みをＡ、前記中央部の厚みをＢとしたとき、Ｂ／Ａの値が２〜４である［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

［４］ 一方の端面における所定のセルの開口部と、他方の端面における残余のセルの開口部に目封止が施された［１］〜［３］の何れかに記載のハニカム構造体。

［５］ 成形原料を混練して得た坏土を成形して、２つの端面間を連通する複数のセルが隔壁によって区画形成されたハニカム成形体を作製し、前記ハニカム成形体の一方の端面から他方の端面に向かって、前記他方の端面まで到達しないスリットを複数形成することにより、前記セルの軸方向における前記スリットの形成領域において、前記ハニカム成形体を複数のセグメントに分割してから、前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得、前記ハニカム焼成体の前記スリットに、接合材を充填して硬化させた後、前記ハニカム焼成体の前記スリットが到達していない側の端面から、前記スリットの端部までの部位を除去するハニカム構造体の製造方法。

本発明のハニカム構造体は、当該ハニカム構造体をＤＰＦに使用し、フィルター再生処理を行った際に、特に熱膨張が大きい、ハニカムセグメントのセルの軸方向中央部に接している接合材の厚さ（幅）を厚くしているため、その厚い接合材の弾性により、前記熱膨張で生じる応力を十分に緩和することができ、当該応力による接合部のクラック発生と、それに伴うＰＭのハニカム構造体外部への漏れを防止することができる。また、接合材のセルの軸方向における端部の厚みは、中央部の厚みより薄くなるようにしているので、前記のような熱応力の緩和能力と引き換えに、ハニカム構造体端面における開口面積を減少させて圧力損失を上昇させてしまうことがない。更に、本発明の製造方法によれば、本発明のハニカム構造体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の実施形態の一例を示す端面の概略平面図である。 図１のＩ−Ｉ断面とその要部を拡大して示した概略断面図である。 ハニカム構造体のセルの軸方向と平行な断面上においてセルの軸方向に延びる接合材の内の一部について、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものとした実施形態を示す概略断面図である。 ハニカム構造体のセルの軸方向と平行な断面上においてセルの軸方向に延びる接合材の内の一部について、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものとした実施形態を示す概略断面図である。 所定のセルの開口部に目封止を施したハニカム構造体を示す概略斜視図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法における製造過程の途中で得られるハニカム成形体の概略斜視図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法における製造過程の途中で得られる、スリットが形成されたハニカム成形体の概略斜視図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法における製造過程の途中で得られるハニカム焼成体の概略断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法における製造過程の途中で得られる、スリットに接合材が充填されたハニカム焼成体の概略断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法において、ハニカム焼成体のスリットが到達していない側の端面から、スリットの端部までの部位を除去する過程を示す概略斜視図である。

以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、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。

図１は、本発明のハニカム構造体の実施形態の一例を示す端面の概略平面図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ断面とその要部（点線で囲った部分）を拡大して示した概略断面図である。これらの図に示すように、本発明のハニカム構造体１は、２つの端面１１、１２間を連通する複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカムセグメント３の複数個が、セルの軸方向と垂直の方向において、接合材５により接合一体化されてなるものであり、その主要な特徴として、当該ハニカム構造体１のセルの軸方向と平行な断面上においてセルの軸方向に延びる接合材５の内の少なくとも一部が、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増す構造となっている。

前述のとおり、複数のハニカムセグメントが接合材で接合一体化された構造を有するハニカム構造体を、ＤＰＦに使用し、フィルター再生処理を行った場合、内部に堆積したＰＭの燃焼熱によるハニカムセグメントの熱膨張は、ハニカムセグメントの軸方向における端部に対して中央部が大きくなる傾向にある。

そこで、本発明のハニカム構造体においては、この熱膨張が大きい、ハニカムセグメントのセルの軸方向における中央部に接している接合材の厚さ（幅）を厚くし、その厚い接合材の弾性により、前記熱膨張で生じる応力を十分に緩和することができるようにした。また、本発明のハニカム構造体においては、接合材を全体に渡って厚くするのではなく、接合材のセルの軸方向における端部の厚みは、中央部の厚みより薄くなるようにしているので、前記のような熱応力の緩和能力と引き換えに、ハニカム構造体端面における開口面積を減少させて圧力損失を上昇させてしまうことがない。

なお、本発明においては、図２に示すように、ハニカム構造体１のセルの軸方向と平行な断面上においてセルの軸方向に延びる接合材５の全てが、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものであることが好ましいが、図３や図４に示すように、ハニカム構造体１のセルの軸方向と平行な断面上においてセルの軸方向に延びる接合材の内の一部の接合材５については、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものとし、残りの接合材５’については、従来のようにセルの軸方向における端部から中央部に向かって一定の厚みを持ったものとしてもよい。

本発明のハニカム構造体をＤＰＦに使用する場合、配管のレイアウト等によっては、ハニカム構造体の径方向で温度にバラツキが生じる場合があるので、そのような場合は、特に温度が高くなってセルの軸方向における中央部の熱膨張が大きくなりやすいハニカムセグメントに接している接合材についてのみセルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものとしても、本発明の効果が得られる。

本発明のハニカム構造体１では、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増す接合材５において、中央部の厚みＢが１．０〜４．０ｍｍであることが好ましく、１．５〜４．０ｍｍであることがより好ましく、２．０〜３．０ｍｍであることが更に好ましい。中央部の厚みＢが１．０ｍｍ未満では、ハニカムセグメント３のセルの軸方向における中央部の熱膨張により生じる高い熱応力を十分に緩和できず、接合部にクラックが生じてしまう場合があり、一方、４．０ｍｍを超えると、フィルター再生時に、ハニカムセグメント３内の温度勾配が大きくなって（接合材５による断熱効果で、ハニカムセグメント３外側の温度が上がりにくく、ハニカムセグメント３中央付近の温度との勾配が大きくなる）、ハニカム構造体１の内部応力が高くなってしまい、逆にクラックが入りやすくなる可能性がある。また、圧力損失も悪化する可能性がある。

また、本発明のハニカム構造体１では、熱応力の緩和性能と圧力損失とのバランスの観点から、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増す接合材５において、端部の厚みＡと中央部の厚みＢとの比Ｂ／Ａの値が２〜４であることが好ましく、２〜３．５であることがより好ましく、２〜３であることが更に好ましい。Ｂ／Ａの値が２未満では、十分な熱応力の緩和性能が得られるような中央部の厚みを確保した際に、端部の厚みが厚くなりすぎ、ハニカム構造体の端面における開口面積が減少して、圧力損失が上昇しすぎる場合があり、一方、Ｂ／Ａの値が４を超える場合には、中央部の厚みが過剰になったり、端部の厚みが薄くなりすぎて、端部近傍での熱応力の緩和性能が悪化したりする場合がある。

本発明のハニカム構造体を、ＤＰＦのような集塵用フィルターとして使用する場合には、一方の端面における所定のセルの開口部と、他方の端面における残余のセルの開口部に目封止を施すのが好ましい。具体的には、図５に示すようにハニカム構造体１の、一方の端面において、市松模様を呈するよう所定のセルの開口部を目封止し、他方の端面において、それと相補的な市松模様状を呈するよう残余のセルを目封止するのが好ましい目封止形態である。すなわち、隣接するセルの開口部が互いに反対側の端面にて目封止されるように目封止を施す。

このように目封止が施されたハニカム構造体の一方の端面（入口側端面）側よりスート等のＰＭを含む流体を通気させると、流体は、当該一端面側において開口部が目封止さていないセルよりハニカム構造体の内部に流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して、他方の端面（出口側端面）側が目封止されていない他のセルに入る。そして、この隔壁を通過する際に流体中のＰＭが隔壁に補足され、ＰＭが除去された浄化後の流体が他方の端面より排出される。

本発明のハニカム構造体の外形は、円筒形状、オーバル形状等の所望の形状とすることができる。また、ハニカム構造部の大きさは、例えば、円筒形状の場合、底面の半径が１８〜２５０ｍｍであることが好ましく、５０〜１５０ｍｍであることが更に好ましい。また、ハニカム構造部の中心軸方向の長さは、８０〜４００ｍｍであることが好ましく、１００〜３１０ｍｍであることが更に好ましい。

本発明のハニカム構造体の接合材以外の部分の材質は、セラミックであることが好ましい。より具体的には、強度及び耐熱性に優れることより、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、鉄−クロム−アルミニウム系合金からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、これらの中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が特に好ましい。

また、本発明のハニカム構造体における接合材は、ハニカムセグメント間を接合できる接合性（接着性）と、ハニカムセグメントの熱膨張により生じる応力を緩和できるような弾性を備えることが必要であり、具体的に材質としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子、有機バインダー、発泡樹脂、及び分散剤に水を加えて混練したスラリーをハニカムセグメント間に充填し、乾燥等により硬化させたものが好ましい。

本発明のハニカム構造体は、接合材以外の部分の開気孔率が３０〜８０％であることが好ましく、４０〜６５％であることが更に好ましい。開気孔率をこのような範囲とすることにより、強度を維持しながら圧力損失を小さくできるという利点がある。開気孔率が３０％未満であると、圧力損失が高くなりすぎることがある。一方、開気孔率が８０％を超えると、強度が低下しすぎたり、熱伝導率が低下しすぎたりすることがある。なお、本明細書にいう「開気孔率」は、アルキメデス法により測定した値である。

また、接合材以外の部分の平均細孔径は、５〜５０μｍであることが好ましく、７〜３５μｍであることが更に好ましい。平均細孔径をこのような範囲とすることにより、ＰＭを効果的に捕集できるという利点がある。平均細孔径が５μｍ未満であると、粒子状物質（ＰＭ）により目詰まりを起こしやすくなることがある。平均細孔径が５０μｍを超えると、粒子状物質（ＰＭ）がフィルターに捕集されず通過することがある。なお、本明細書にいう「平均細孔径」は、水銀ポロシメータにより測定した値である。

また、本発明のハニカム構造体は、その外周に外周コートが形成されてもよい。外周コートの材質は特に限定されないが、一例として、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子、有機バインダー、発泡樹脂、分散剤、及び水を混合したものを外周に塗布し、乾燥、焼成して形成したものを挙げることができる。

本発明のハニカム構造体のセル形状（セルの軸方向に対して垂直な断面におけるセル形状）としては、特に制限はなく、例えば、三角形、四角形、六角形、八角形、円形、あるいはこれらの組合せを挙げることができる。

本発明のハニカム構造部の隔壁の厚さは、５０〜２０００μｍであることが好ましい。隔壁の厚さが５０μｍより薄いと、ハニカム構造体の強度が低くなりすぎる場合があり、２０００μｍより厚いと、圧力損失が大きくなりすぎる場合がある。本発明のハニカム構造部のセル密度は、特に制限されないが、０．９〜３１１セル／ｃｍ^２であることが好ましく、７．８〜６２セル／ｃｍ^２であることが更に好ましい。

次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。本発明のハニカム構造体の製造方法においては、まず、成形原料を混練して得た坏土を成形して、図６に示すように、２つの端面間を連通する複数のセルが隔壁によって区画形成されたハニカム成形体２０を作製する。

成形原料は、セラミック原料に、バインダー及び水を添加したものが好ましく、更に必要に応じて、界面活性剤や造孔材などを添加してもよい。

セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、鉄−クロム−アルミニウム系合金からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が特に好ましい。珪素−炭化珪素系複合材料とする場合、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末を混合したものをセラミック原料とする。

バインダーとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダーの含有量は、成形原料全体に対して１〜２０質量％であることが好ましい。

水の含有量は、成形原料全体に対して１８〜４５質量％であることが好ましい。

界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して０〜５質量％であることが好ましい。

造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して０〜１５質量％であることが好ましい。

ＤＰＦとして使用するハニカム構造体を製造しようとする場合には、セラミック原料の平均粒径は５〜１００μｍであることが好ましい。このような平均粒径とすることより、フィルターに好適な気孔率、気孔径に制御しやすいという利点がある。セラミック原料の平均粒径が５μｍより小さいと、気孔径が小さくなり過ぎる場合があり、１００μｍより大きいと気孔率が小さくなり過ぎる場合がある。気孔径が小さ過ぎるとＰＭにより目詰まりを起こしやすく、気孔率が小さすぎると圧力損失が上昇することがある。なお、本明細書にいう「平均粒径」は、ＪＩＳ Ｒ １６２９に準拠して測定した値である。

成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。

坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法も特に制限されず、押出成形、射出成形等の従来公知の成形法を用いることができ、特に、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用い、押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。

次いで、図７に示すように、得られたハニカム成形体２０の一方の端面から他方の端面に向かって、他方の端面まで到達しないスリット１５を複数形成することにより、セルの軸方向におけるスリット１５の形成領域において、ハニカム成形体２０を複数のセグメント３に分割する。なお、スリット１５により複数のセグメント３に分割されているのは、セルの軸方向におけるスリット１５の形成領域のみであり、それらセグメント３はセルの軸方向におけるスリット１５の形成されていない領域（スリット１５が到達していない側の端面近傍部位）を介して一体的に繋がっている。また、形成されたスリット１５の幅は、この時点では、セルの軸方向全体に渡って一定である。

スリット１５の形成には、円盤状マルチ砥石、マルチブレードソー、マルチワイヤーソー、超音波振動ブレード、低周波振動ブレード等を用いることができる。なお。ハニカム成形体は、スリットを形成する前に、乾燥を行うことが好ましい。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０〜９０質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、高周波誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。

続いて、ハニカム成形体２０を焼成する。前記のようなスリット１５が形成されたハニカム成形体２０を焼成すると、スリット１５で区画された各セグメント３のセルの軸方向における中央部が端部よりも大きく焼成収縮し、その結果、図８に示すように、焼成後のスリット１５は、セルの軸方向における端部から中央部に向かって、連続的に幅が広くなった形状となる。このように、各セグメント３のセルの軸方向における中央部が端部よりも大きく焼成収縮するのは、次のような理由による。すなわち、焼成時の熱は各セグメント３の外側から内側に向かって伝わるため、ハニカム成形体２０中に含まれる溶融成分（例えば、珪素−炭化珪素系複合材料からなるハニカム構造体を製造する場合において、骨材である炭化珪素粒子間を結合する金属珪素粉末）は、各セグメント３の中央部よりも端部にて先に溶融を開始し、中央部にて溶融が始まる頃には、端部では既に硬化が始まっているため、中央部の収縮に対し端部は追従できず、結果的に、セグメント３は、セルの軸方向における中央部が端部よりも大きく焼成収縮し、セグメント３間のスリット１５は、凸レンズのように端部から中央部に向かって、連続的に幅が広くなった形状となる。

なお、焼成の前に、ハニカム成形体に含まれるバインダー等を除去するため、仮焼成を行うことが好ましい。仮焼成は大気雰囲気において、４００〜５００℃で、０．５〜２０時間行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。焼成条件は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、１３００〜１５００℃で、１〜２０時間加熱することが好ましい。

次に、図９に示すように、ハニカム焼成体３０のスリット１５に、接合材５を充填して硬化させる。接合材５をスリット１５に充填する方法としては、接合材５を水等の分散媒に分散させてスラリー状にしたものを、スリット１５に充填する方法が挙げられる。スラリー状の接合材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子、有機バインダー、発泡樹脂、及び分散剤に水を加えて混練したスラリー等を挙げることができる。

このようなスラリーをスリット１５に充填する際には、ハニカム焼成体３０の外周からスラリーが漏れないようにテープ等を外周に巻き付けることが好ましい。ハニカム焼成体３０の外周に巻きつけるテープの材質としては、ポリエステル等の透水しない材質を挙げることができる。この場合、ハニカム焼成体３０を静止させた状態でスラリーを充填しようとすると、分散媒が隔壁に吸収されてスラリーがスリット１５内に均一に広がらないことがある。そのため、そのような場合には、ハニカム焼成体３０を振動装置により振動させながら、スラリーを圧入することが好ましい。振動装置としては、例えば、旭製作所社製の小型振動試験機（商品名）等を使用することができる。

また、スラリーを、より容易にスリット１５内に均一に浸入させるために、スリット１５の内壁（セグメント３の外周壁）を撥水処理することが好ましい。撥水処理としては、ＳｉＣ粒子を含むスラリーを噴霧する等を行うことが好ましい。スラリーをスリット１５に充填した後は、１００℃以上で乾燥を行うことが好ましい。乾燥によりスラリーはスリット１５内で硬化し、スリット形状に対応した形状、すなわち、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みが増す形状となる。

次いで、図１０に示すように、ハニカム焼成体３０のスリット１５が到達していない側の端面から、スリット１５の端部までの部位３１を、切り落とすなどして除去する。こうして前記部位３１を除去することにより、接合材５が両端面において露出し、各セグメント３が接合材５により接合一体化された本発明のハニカム構造体１が得られる。前記部位を切り落としにより除去する場合には、円盤状マルチ砥石、マルチブレードソー、マルチワイヤーソー等を用いることが好ましい。

この後に、必要に応じ、ハニカム構造体１に外周コート処理を施してもよい。外周コート処理としては、外周コート材をハニカム構造体１の外周に塗布して、乾燥させる方法を挙げることができる。外周コート材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子、有機バインダー、発泡樹脂、分散剤、水等を混合したものを用いることができる。また、外周コート材を塗布する方法は、特に限定されず、製品をろくろ上で回転させつつ、ゴムへらでコーティングする等の方法を挙げることができる。

なお、前述のように、ハニカム構造体のセルの軸方向と平行な断面上においてセルの軸方向に延びる接合材の内の一部については、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものとし、残りの接合材については、従来のようにセルの軸方向における端部から中央部に向かって一定の厚みを持ったものとしたい場合は、セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増す接合材を形成するためのスラリーを充填するスリットだけハニカム成形体に対して形成し、セルの軸方向における端部から中央部に向かって一定の厚みを持った接合材を形成するためのスラリーを充填するスリットは、ハニカム成形体を焼成した後のハニカム焼成体に対して形成するようにすればよい。

また、前述のように、セルの開口部が目封止されたハニカム構造体を得たい場合は、前記製造方法で得られたハニカム構造体に対して目封止を施してもよいし、前記製造方法における製造過程の何れかの段階で、ハニカム成形体又はハニカム焼成体に対して目封止を施してもよい。ハニカム焼成体のスリットが到達していない側の端面から、スリットの端部までの部位を除去する前に目封止を施す場合には、当該部位を除去した後も目封止状態が維持されている必要が有るため、除去部位の長さ分だけ深く目封止材料が充填されている必要がある。

目封止を施す方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。ハニカム成形体の一方の端面にシートを貼り付けた後、当該シートの目封止をしようとするセルに対応した位置に穴を開ける。そして、目封止の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカム成形体の当該シートを貼り付けた端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの開口端部内に目封止用スラリーを充填する。そして、ハニカム成形体の他方の端面については、一方の端面において目封止を施さなかったセルについて、前記一方の端面に目封止を施した方法と同様の方法で目封止を施す（目封止スラリーを充填する）。目封止の構成材料としては、ハニカム成形体の材料と同じものを用いることが好ましい。

ハニカム成形体に対してではなく、ハニカム焼成体や前記製造方法で得られたハニカム構造体に対して目封止を施す場合も、基本的に同様の方法で目封止することができるが、この場合には、目封止用スラリーを充填した後、再度焼成して目封止部分を焼結させる必要がある。

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。

（実施例１〜４）
セラミックス原料として、ＳｉＣ粉、金属Ｓｉ粉を８０：２０の質量割合で混合し、これに、成形助材としてメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシメチルセルロース、造孔材として澱粉と吸水性樹脂、界面活性剤及び水を添加して真空土練機により混練し、坏土を作製した。

得られた坏土を押出成形機を用いてハニカム形状に成形し、高周波誘電加熱乾燥をした後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥し、隔壁の厚さが３１０μｍ、セル密度が約４６．５セル／ｃｍ^２（３００セル／平方インチ）、底面の半径１４５ｍｍ、長さ１６０ｍｍの円筒状のハニカム成形体を得た。

得られたハニカム成形体について、隣接するセルが互いに反対側の端部で封じられ、両端面が市松模様状を呈するように、各セルの端部を目封止した。目封止用の充填材には、ハニカム成形体と同様の材料を用いた。

目封止後、ハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で５時間乾燥し、その後、スリット加工を行いスリット入りハニカム成形体を形成した。スリット加工は、円盤状マルチ砥石（ＥＬＢ社製、商品名：高速平面研削盤）を用いて行った。図７に示すハニカム成形体２０のように、一方の端面において、３本の平行なスリットと、その３本のスリットに直交する３本の平行スリットを形成し、１６本のセグメント３を形成した。各平行なスリット間の間隔は３６ｍｍとした。各スリットの、ハニカム成形体の軸方向における長さ（スリット深さ）は、１５５ｍｍとした。

スリット形成後、ハニカム成形体を、大気雰囲気にて脱臭装置付き大気炉を用いて約４５０℃で５時間かけて脱脂（仮焼成）してから、Ａｒ不活性雰囲気にて約１４５０℃で５時間焼成して、ＳｉＣ結晶粒子がＳｉで結合された多孔質のハニカム焼成体を得た。

ハニカム焼成体のスリット全体に接合材をスラリー状にして充填し、１５０℃で１時間乾燥させた。接合材としては、アルミノシリケート無機繊維とＳｉＣ粒子の混合物を用いた。接合材を含有するスラリーとしては、接合材１００質量部に対して、水を３０質量部、アルミノシリケートを３０質量部、ＳｉＣ粒子を３０質量部含有するものを用いた。当該スラリーをスリットに充填する際には、ハニカム焼成体を、密閉容器に入れ、外周からスラリーが漏れないようにポリエステル基材のテープを外周に巻き付けた後、スラリーをスリット内に圧入した。

スリットに充填したスラリーが乾燥して接合材が硬化した後、ハニカム焼成体のスリットが到達していない側の端面から、スリットの端部までの部位を、マルチブレードソーを用いて切り落として、スリット端部を端面に露出させ、一方の端面から他方の端面までセグメント間に接合材が存在する状態とした。

以上の手順により、セルの軸方向と平行な断面上においてセルの軸方向に延びる接合材がセルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増し、その端部の厚みＡと中央部の厚みＢとが表１に示す値となる実施例１〜４のハニカム構造体を得た。なお、これらハニカム構造体における端部の厚みＡと中央部の厚みＢは、焼成前にハニカム成形体に形成するスリットの幅を変化させることにより調整した。

（比較例１〜４）
前記実施例１〜４と同様の方法で作製した坏土を押出成形機を用いてハニカム形状に成形し、高周波誘電加熱乾燥をした後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥し、３６ｍｍ角、長さが１５５ｍｍの直方体状のハニカムセグメント成形体（隔壁の厚さが３１０μｍ、セル密度が４６．５セル／ｃｍ^２（３００セル／平方インチ））を各比較例につき１６個作製した。

得られたハニカムセグメント成形体について、隣接するセルが互いに反対側の端部で封じられ、両端面が市松模様状を呈するように、各セルの端部を目封止した。目封止用の充填材には、ハニカムセグメント成形体と同様の材料を用いた。

目封止後、ハニカムセグメント成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で５時間乾燥してから、大気雰囲気にて脱臭装置付き大気炉を用いて約４５０℃で５時間かけて脱脂（仮焼成）し、その後、Ａｒ不活性雰囲気にて約１４５０℃で５時間焼成して、ＳｉＣ結晶粒子がＳｉで結合された、多孔質のハニカムセグメントを得た。

前記実施例１〜４で使用したものと同一成分からなるスラリー状にした接合材を、ハニカムセグメントの外周面に、一定の厚さとなるように塗布し、その上に別のハニカムセグメントを載置する工程を繰り返し、ハニカムセグメントが４個×４個に組み合わされた合計１６個のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積層体を作製した。そして、適宜、外部より圧力を加えるなどして全体を接合させた後、１５０℃で１時間乾燥させて接合材を硬化させ、ハニカムセグメント接合体を得た。その後、このハニカムセグメント接合体の外形が、底面の半径１４５ｍｍ、長さ１５５ｍｍの円筒状になるように、その外周を研削加工した。

以上の手順により、セルの軸方向と平行な断面上においてセルの軸方向に延びる接合材がセルの軸方向全体に渡って同一の厚みを持ち、その厚み（端部の厚みＡ＝中央部の厚みＢ）が表１に示す値となる比較例１〜４のハニカム構造体を得た。なお、これらハニカム構造体における接合材の厚みは、ハニカムセグメントの外周面に塗布するスラリー状にした接合材の厚さによって調整した。

［ハニカム構造体の評価］
前記実施例１〜４及び比較例１〜４の各ハニカム構造体について、以下の方法で、再生限界値及び圧力損失を測定し、その結果を表１に示した。

（再生限界値）
ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、順次、スート（煤）の堆積量を増加させて、再生（スートの燃焼）を行い、クラックが発生する限界を確認する。まず、得られたハニカム構造体の外周に、保持材としてセラミック製無膨張マットを巻き、ＳＵＳ４０９製のキャニング用缶体に押し込んで、キャニング構造体とする。その後、ディーゼル燃料軽油の燃焼により発生させた煤を含む燃焼ガスを、ハニカム構造体の一方の端面より流入させ、他方の端面より流出させることによって、スートをハニカム構造体内に堆積させる。そして、一旦、室温まで冷却した後、ハニカム構造体の前記一方の端面より、６８０℃で一定割合の酸素を含む燃焼ガスを流入させ、ハニカム構造体の圧力損失が低下したときに燃焼ガスの流量を減少させることによって、スートを急燃焼させ、その後のハニカム構造体におけるクラックの発生の有無を確認する。この試験は、スートの堆積量が４ｇ／リットルから始め、クラックの発生が認められるまで、０．１ｇ／リットルずつ増加して、繰り返し行う。表１に示す再生限界値の測定結果は、比較例１のハニカム構造体の測定結果を基準にした値を示している。つまり、各ハニカム構造体についての再生限界値（初期クラック発生時のスート堆積量）の測定結果（各ハニカム構造体についてそれぞれ５回（Ｎ＝５）測定した時の平均値）から、比較例１のハニカム構造体についての再生限界値の測定結果を差し引いた値を示している。

（圧力損失）
ハニカム構造体の圧力損失は、評価基準風洞（特開２００５−１７２６５２号公報に記載されたフィルターの圧力損失測定装置）を用いて測定した。この測定における流体の流量は１０Ｎｍ^３／分とし、実験時温度は２５℃とした。表１に示す圧力損失の測定結果は、比較例１のハニカム構造体の測定結果を基準にした値を示している。つまり、各ハニカム構造体についての圧力損失の測定結果（各ハニカム構造体についてそれぞれ５回（Ｎ＝５）測定した時の平均値）から、比較例１のハニカム構造体についての圧力損失の測定結果を差し引いた値を、比較例１のハニカム構造体についての圧力損失の測定結果に対する比率で表している。

表１に示すとおり、接合材のセルの軸方向における端部の厚みが１．０ｍｍで、中央部の厚みが１．５〜４．０ｍｍ（端部の厚みの１．５〜４倍）である実施例１〜４のハニカム構造体は、接合材の厚みがセルの軸方向全体に渡って１．０ｍｍと一定である比較例１と同等の圧力損失でありながら、より高い再生限界値を示した。一方、接合材の厚みがセルの軸方向全体に渡って２．０ｍｍと一定である比較例２と、接合材の厚みがセルの軸方向全体に渡って３．０ｍｍと一定である比較例３と、接合材の厚みがセルの軸方向全体に渡って４．０ｍｍと一定である比較例４は、比較例１より高い再生限界値を示すものの、圧力損失の悪化が見られた。

本発明は、例えばＤＰＦ等の集塵用フィルターとして好適に使用することができる。

１：ハニカム構造体、３：ハニカムセグメント、５：接合材、５’：接合材、１１：端面、１２：端面、１５：スリット、２０：ハニカム成形体、３０：ハニカム焼成体、３１：除去部位。

Claims (5)

1. ２つの端面間を連通する複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカムセグメントの複数個が、前記セルの軸方向と垂直の方向において、接合材により接合一体化されてなるハニカム構造体であって、
   当該ハニカム構造体の前記セルの軸方向と平行な断面上において前記セルの軸方向に延びる前記接合材の内の少なくとも一部が、前記セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増すものであるハニカム構造体。
2. 前記セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増す前記接合材において、前記中央部の厚みが１．０〜４．０ｍｍである請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記セルの軸方向における端部から中央部に向かって連続的に厚みを増す前記接合材において、前記端部の厚みをＡ、前記中央部の厚みをＢとしたとき、Ｂ／Ａの値が２〜４である請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 一方の端面における所定のセルの開口部と、他方の端面における残余のセルの開口部に目封止が施された請求項１〜３の何れか一項に記載のハニカム構造体。
5. 成形原料を混練して得た坏土を成形して、２つの端面間を連通する複数のセルが隔壁によって区画形成されたハニカム成形体を作製し、
   前記ハニカム成形体の一方の端面から他方の端面に向かって、前記他方の端面まで到達しないスリットを複数形成することにより、前記セルの軸方向における前記スリットの形成領域において、前記ハニカム成形体を複数のセグメントに分割してから、前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得、
   前記ハニカム焼成体の前記スリットに、接合材を充填して硬化させた後、前記ハニカム焼成体の前記スリットが到達していない側の端面から、前記スリットの端部までの部位を除去するハニカム構造体の製造方法。

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