JP2013146687A - ハニカム構造体の封口方法及びハニカムフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通孔が封口されたことを容易に確認することができるハニカム構造体の封口方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の封口方法は、グリーンハニカム成形体４００の複数の流路４１０における端部に封口ペーストを充填して封口部４３０を形成する封口工程と、流路４１０の軸方向に延びる開口が封口部４３０におけるグリーンハニカム成形体４００の一端面４００ａ側の端部４３０ａに形成されていない状態で、封口部４３０に対して一端面４００ａ側から熱風Ｗを吹きつける工程と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、ハニカム構造体の封口方法及びハニカムフィルタの製造方法に関する。

従来より、ハニカムフィルタは、ＤＰＦ（Diesel particulate filter）等として広く用いられている。ハニカムフィルタは、例えば、複数の貫通孔を有するハニカム焼成体であり、一部の貫通孔の一端が封口部で封じられていると共に、残りの貫通孔の他端が封口部で封じられている。

貫通孔を封口するための封口工程では、グリーンハニカム成形体又はハニカム焼成体であるハニカム構造体の貫通孔に封口ペーストを充填している。この場合、例えば、複数の貫通孔を有するマスクを、当該マスクの複数の貫通孔のそれぞれがハニカム構造体の複数の貫通孔と対向するように配置して、マスクの貫通孔を介してハニカム構造体の貫通孔に封口ペーストを充填している（例えば、下記特許文献１，２参照）。

特開２００４−２９０７６６号公報 特開２００８−１３２７４９号公報

ところで、貫通孔の端部を封口して得られたハニカムフィルタに対しては、当該貫通孔が適切に封口されたことを確認するための検査が行なわれる。このようなハニカムフィルタの検査工程においては、貫通孔が封口されたことを容易に確認できることが求められている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、貫通孔が封口されたことを容易に確認することができるハニカム構造体の封口方法及びハニカムフィルタの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討の結果、従来の封口方法に関して下記の知見を見出した。すなわち、ハニカム構造体がグリーンハニカム成形体及びハニカム焼成体のいずれである場合においても、貫通孔に封口ペーストを充填して封口部を形成した後にハニカム構造体を放置すると、封口ペーストの液体成分がハニカム構造体の隔壁に吸収される等して封口部の液体成分の含有量が減少する傾向がある。これにより、隔壁近傍では封口ペーストが存在し易いものの、隔壁から離れた貫通孔の中央の位置では封口ペーストが存在し難くなり、貫通孔の軸方向に延在する開口が封口部に形成される場合がある。この場合、開口の底部が封口されている際には貫通孔が封口されることになるものの、開口の底部が封口されているか否かを検査する検査工程が煩雑になる傾向がある。

これに対し、貫通孔に封口ペーストを充填して封口部を形成した後に、貫通孔の軸方向に延びる開口が封口部におけるハニカム構造体の一端側の端部に形成されていない状態で、封口部におけるハニカム構造体の一端側に露出した端部の液体成分を除去することにより、当該封口部の端部の液体成分が隔壁に吸収されることが抑制される。これにより、貫通孔の軸方向に延びる開口が当該封口部の端部に形成されることが抑制される。

すなわち、本発明に係るハニカム構造体の封口方法は、ハニカム構造体の複数の貫通孔におけるハニカム構造体の一端側の端部に封口ペーストを充填して封口部を形成する封口工程と、貫通孔の軸方向に延びる開口が封口部におけるハニカム構造体の一端側の端部に形成されていない状態で、封口部に対して上記一端側から熱風を吹きつける工程と、を備える。

本発明に係るハニカム構造体の封口方法では、貫通孔の軸方向に延びる開口が封口部におけるハニカム構造体の一端側の端部に形成されていない状態で、封口部に対して上記一端側から熱風を吹きつける。これにより、封口部の上記端部から液体成分が除去されるため、当該封口部の端部の液体成分が隔壁に吸収されて当該端部が変形することが抑制される。そのため、貫通孔の軸方向に延びる開口が当該封口部の端部に形成されることが抑制される。この場合、貫通孔が封口されたことを確認するための検査工程が煩雑になることを抑制可能であり、貫通孔が封口されたことを容易に確認することができる。

さらに、本発明者は、複数の貫通孔を有するマスクを用いてハニカム構造体の貫通孔を封口する方法において、ハニカム構造体の貫通孔の軸方向に延在する開口が封口部に残存し易いことを見出した。すなわち、本発明に係るハニカム構造体の封口方法では、封口工程において、複数の貫通孔を有するマスクを、当該マスクの複数の貫通孔がそれぞれハニカム構造体の複数の貫通孔と対向するように配置して、マスクの貫通孔を介してハニカム構造体の貫通孔に封口ペーストを供給してもよい。この場合、マスクを用いてハニカム構造体の貫通孔を封口する方法を採用した場合であっても、貫通孔が封口されたことを容易に確認することができる。

本発明の一側面に係るハニカムフィルタの製造方法は、上記封口方法によりハニカム構造体の貫通孔の端部を封口した後に、ハニカム構造体を焼成する工程を備え、ハニカム構造体がグリーンハニカム成形体である。また、本発明の他の一側面に係るハニカムフィルタの製造方法は、グリーンハニカム成形体を焼成してハニカム構造体を得た後に、上記封口方法によりハニカム構造体の貫通孔の端部を封口する工程を備える。

本発明に係るハニカムフィルタの製造方法のそれぞれでは、本発明に係るハニカム構造体の封口方法によりハニカム構造体の貫通孔の端部を封口するため、貫通孔が封口されたことを容易に確認することができる。

本発明によれば、貫通孔が封口されたことを容易に確認することができるハニカム構造体の封口方法及びハニカムフィルタの製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法により得られたハニカムフィルタを模式的に示す図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 図３は、本発明の他の一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法により得られたハニカムフィルタを模式的に示す図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。 本発明の一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法を示す模式断面図である。 実施例１のハニカムフィルタの端面の写真を示す図である。 比較例１のハニカム成形体の端面の写真を示す図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

＜ハニカムフィルタ＞
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法により得られたハニカムフィルタを模式的に示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における領域Ｒ１の拡大図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。ハニカムフィルタ１００は、図１，２に示すように、互いに略平行に配置された複数の流路（貫通孔）１１０を有する円柱体である。複数の流路１１０は、ハニカムフィルタ１００の中心軸に略平行に伸びる隔壁１２０により仕切られている。複数の流路１１０は、複数の流路（第１の流路）１１０ａと、流路１１０ａに隣接する複数の流路（第２の流路）１１０ｂとを有している。流路１１０ａ及び流路１１０ｂは、ハニカムフィルタ１００の両端面に略垂直に伸びている。

流路１１０のうちの一部を構成する流路１１０ａの一端は、ハニカムフィルタ１００の一端面１００ａにおいて封口部１３０により封口されており、流路１１０ａの他端は、ハニカムフィルタ１００の他端面１００ｂにおいて開口している。一方、複数の流路１１０のうちの残部を構成する流路１１０ｂの一端は、一端面１００ａにおいて開口しており、流路１１０ｂの他端は、他端面１００ｂにおいて封口部１３０により封口されている。ハニカムフィルタ１００において、例えば、流路１１０ｂにおける一端面１００ａ側の端部はガス流入口として開口しており、流路１１０ａにおける他端面１００ｂ側の端部はガス流出口として開口している。

流路１１０ａ及び流路１１０ｂの軸方向（長手方向）に略垂直な断面は、六角形状である。流路１１０ａの断面は、例えば、当該断面を形成する辺１４０の長さが互いに略等しい正六角形状であるが、扁平六角形状であってもよい。流路１１０ｂの断面は、例えば扁平六角形状であるが、正六角形状であってもよい。流路１１０ｂの断面において互いに対向する辺の長さは、互いに略等しい。流路１１０ｂの断面は、当該断面を形成する辺１５０として、互いに長さの略等しい二つ（一対）の長辺１５０ａと、互いに長さの略等しい四つ（二対）の短辺１５０ｂと、を有している。短辺１５０ｂは、長辺１５０ａの両側にそれぞれ配置されている。長辺１５０ａ同士は、互いに略平行に対向しており、短辺１５０ｂ同士は、互いに略平行に対向している。

隔壁１２０は、流路１１０ａ及び流路１１０ｂを仕切る部分として隔壁１２０ａを有している。すなわち、流路１１０ａ及び流路１１０ｂは、隔壁１２０ａを介して互いに隣接している。隣接する流路１１０ａの間に一つの流路１１０ｂが配置されることにより、流路１１０ａは、流路１１０ａの配列方向（辺１４０に略直交する方向）において流路１１０ｂと交互に配置されている。

流路１１０ａの辺１４０のそれぞれは、複数の流路１１０ｂのいずれか一つの流路の長辺１５０ａと略平行に対向している。すなわち、流路１１０ａを形成する壁面のそれぞれは、流路１１０ａ及び流路１１０ｂの間に位置する隔壁１２０ａにおいて、流路１１０ｂを形成する一壁面と略平行に対向している。また、流路１１０は、１つの流路１１０ａと、当該流路１１０ａを囲む６つの流路１１０ｂとを含む構成単位を有しており、当該構成単位において、流路１１０ａの辺１４０の全てが流路１１０ｂの長辺１５０ａと対向している。ハニカムフィルタ１００では、流路１１０ａの辺１４０の少なくとも一つの長さが、対向する長辺１５０ａの長さと略等しくてもよく、辺１４０のそれぞれの長さが、対向する長辺１５０ａの長さと略等しくてもよい。

隔壁１２０は、互いに隣接する流路１１０ｂ同士を仕切る部分として隔壁１２０ｂを有している。すなわち、流路１１０ａを囲む流路１１０ｂ同士は、隔壁１２０ｂを介して互いに隣接している。

流路１１０ｂの短辺１５０ｂのそれぞれは、隣接する流路１１０ｂの短辺１５０ｂと略平行に対向している。すなわち、流路１１０ｂを形成する壁面は、隣接する流路１１０ｂの間に位置する隔壁１２０ｂにおいて互いに略平行に対向している。ハニカムフィルタ１００では、隣接する流路１１０ｂの間において、流路１１０ｂの短辺１５０ｂの少なくとも一つの長さが、対向する短辺１５０ｂの長さと略等しくてもよく、短辺１５０ｂのそれぞれの長さが、対向する短辺１５０ｂの長さと略等しくてもよい。

流路１１０ａ，１１０ｂの長手方向におけるハニカムフィルタ１００の長さは、例えば５０〜３００ｍｍである。ハニカムフィルタ１００の外径は、例えば５０〜２５０ｍｍである。１つの流路１１０ａと当該流路１１０ａを囲む流路１１０ｂとを含む構成単位において、辺１４０の長さは、例えば０．２〜２．０ｍｍである。上記構成単位において、流路１１０ｂの長辺１５０ａの長さは例えば０．４〜２．０ｍｍであり、流路１１０ｂの短辺１５０ｂの長さは例えば０．３〜２．０ｍｍである。隔壁１２０の厚み（セル壁厚）は、例えば０．１〜０．８ｍｍである。隔壁１２０の気孔率は、例えば２０〜６０体積％である。隔壁１２０の気孔率は、原料の粒子径、造孔剤の添加量、造孔剤の種類、焼成条件により調整可能であり、水銀圧入法により測定することができる。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法により得られたハニカムフィルタを模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における領域Ｒ２の拡大図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。ハニカムフィルタ２００は、図３，４に示すように、互いに略平行に配置された複数の流路（貫通孔）２１０を有する円柱体である。複数の流路２１０は、ハニカムフィルタ２００の中心軸に略平行に伸びる隔壁２２０により仕切られている。複数の流路２１０は、複数の流路（第１の流路）２１０ａと、流路２１０ａに隣接する複数の流路（第２の流路）２１０ｂとを有している。流路２１０ａ及び流路２１０ｂは、ハニカムフィルタ２００の両端面に略垂直に伸びている。

流路２１０のうちの一部を形成する流路２１０ａの一端は、ハニカムフィルタ２００の一端面２００ａにおいて封口部２３０により封口されており、流路２１０ａの他端は、ハニカムフィルタ２００の他端面２００ｂにおいて開口している。一方、複数の流路２１０のうちの残部を形成する流路２１０ｂの一端は、一端面２００ａにおいて開口しており、流路２１０ｂの他端は、他端面２００ｂにおいて封口部２３０により封口されている。ハニカムフィルタ２００において、例えば、流路２１０ｂにおける一端面２００ａ側の端部はガス流入口として開口しており、流路２１０ａにおける他端面２００ｂ側の端部はガス流出口として開口している。

流路２１０ａ及び流路２１０ｂの軸方向（長手方向）に略垂直な断面は、六角形状である。流路２１０ａの断面は、例えば、当該断面を形成する辺２４０の長さが互いに略等しい正六角形状であるが、扁平六角形状であってもよい。流路２１０ｂの断面は、例えば扁平六角形状であるが、正六角形状であってもよい。流路２１０ｂの断面において互いに対向する辺の長さは、互いに異なっている。流路２１０ｂの断面は、当該断面を形成する辺２５０として、互いに長さの略等しい三つの長辺２５０ａと、互いに長さの略等しい三つの短辺２５０ｂと、を有している。長辺２５０ａ及び短辺２５０ｂは、互いに略平行に対向しており、短辺２５０ｂは、長辺２５０ａの両側にそれぞれ配置されている。

隔壁２２０は、流路２１０ａ及び流路２１０ｂを仕切る部分として隔壁２２０ａを有している。すなわち、流路２１０ａ及び流路２１０ｂは、隔壁２２０ａを介して互いに隣接している。隣接する流路２１０ａの間には、当該流路２１０ａの配列方向に略直交する方向に隣接する二つの流路２１０ｂが配置されており、当該隣接する二つの流路２１０ｂは、隣接する流路２１０ａの断面の中心同士を結ぶ線を挟んで対称に配置されている。

流路２１０ａの辺２４０のそれぞれは、複数の流路２１０ｂのいずれか一つの流路の長辺２５０ａと略平行に対向している。すなわち、流路２１０ａを形成する壁面のそれぞれは、流路２１０ａ及び流路２１０ｂの間に位置する隔壁２２０ａにおいて、流路２１０ｂを形成する一壁面と略平行に対向している。また、流路２１０は、１つの流路２１０ａと、当該流路２１０ａを囲む６つの流路２１０ｂとを含む構成単位を有しており、当該構成単位において、流路２１０ａの辺２４０の全てが流路２１０ｂの長辺２５０ａと対向している。流路２１０ａの断面の各頂点は、隣接する流路２１０ａの頂点と流路２１０ａの配列方向に対向している。ハニカムフィルタ２００では、流路２１０ａの辺２４０の少なくとも一つの長さが、対向する長辺２５０ａの長さと略等しくてもよく、辺２４０のそれぞれの長さが、対向する長辺２５０ａの長さと略等しくてもよい。

隔壁２２０は、互いに隣接する流路２１０ｂ同士を仕切る部分として隔壁２２０ｂを有している。すなわち、流路２１０ａを囲む流路２１０ｂ同士は、隔壁２２０ｂを介して互いに隣接している。

流路２１０ｂの短辺２５０ｂのそれぞれは、隣接する流路２１０ｂの短辺２５０ｂと略平行に対向している。すなわち、流路２１０ｂを形成する壁面は、隣接する流路２１０ｂの間に位置する隔壁２２０ｂにおいて互いに略平行に対向している。また、１つの流路２１０ｂは、３つの流路２１０ａに囲まれている。ハニカムフィルタ２００では、隣接する流路２１０ｂの間において、流路２１０ｂの短辺２５０ｂの少なくとも一つの長さが、対向する短辺２５０ｂの長さと略等しくてもよく、短辺２５０ｂのそれぞれの長さが、対向する短辺２５０ｂの長さと略等しくてもよい。

流路２１０ａ，２１０ｂの長手方向におけるハニカムフィルタ２００の長さは、例えば５０〜３００ｍｍである。ハニカムフィルタ２００の外径は、例えば５０〜２５０ｍｍである。１つの流路２１０ａと当該流路２１０ａを囲む流路２１０ｂとを含む構成単位において、辺２４０の長さは、例えば０．２〜２．０ｍｍである。上記構成単位において、流路２１０ｂの長辺２５０ａの長さは例えば０．４〜２．０ｍｍであり、流路２１０ｂの短辺２５０ｂの長さは例えば０．３〜２．０ｍｍである。隔壁２２０の厚み（セル壁厚）は、例えば０．１〜０．８ｍｍである。隔壁２２０の気孔率は、例えば２０〜６０体積％である。隔壁２２０の気孔率は、原料の粒子径、造孔剤の添加量、造孔剤の種類、焼成条件により調整可能であり、水銀圧入法により測定することができる。

上記ハニカムフィルタ１００，２００において隔壁は、多孔質であり、例えば多孔質セラミックス（多孔質セラミックス焼結体）を含んでいる。隔壁は、流体（例えば、すす等の微粒子を含む排ガス）が透過できるような構造を有している。具体的には、流体が通過し得る多数の連通孔（流通経路）が隔壁内に形成されている。

隔壁は、例えば、チタン酸アルミニウム、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素、ムライト等のセラミックスを含む。隔壁がチタン酸アルミニウムを含む場合、隔壁はマグネシウムやケイ素を更に含んでいてもよい。隔壁は、例えば、主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる多孔性のセラミックスから形成されている。「主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる」とは、チタン酸アルミニウム系セラミックス焼成体を構成する主結晶相がチタン酸アルミニウム系結晶相であることを意味し、チタン酸アルミニウム系結晶相は、例えば、チタン酸アルミニウム結晶相、チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相等であってもよい。

隔壁がケイ素を含有する場合、隔壁は、ケイ素源粉末由来のガラス相を含んでいてもよい。ガラス相は、ＳｉＯ_２が主要成分である非晶質相を指す。また、隔壁は、チタン酸アルミニウム系結晶相やガラス相以外の相（結晶相）を含んでいてもよい。このようなチタン酸アルミニウム系結晶相以外の相としては、チタン酸アルミニウム系セラミックス焼成体の作製に用いる原料由来の相等を挙げることができる。

上記ハニカムフィルタは、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関からの排ガス中に含まれるすす等の被捕集物を捕集するパティキュレートフィルタとして適する。例えば、ハニカムフィルタ１００では、図２に示すように、一端面１００ａから流路１１０ｂに供給されたガスＧが隔壁１２０内の連通孔を通過して隣の流路１１０ａに到達し、他端面１００ｂから排出される。このとき、ガスＧ中の被捕集物が隔壁１２０の表面や連通孔内に捕集されてガスＧから除去されることにより、ハニカムフィルタ１００はフィルタとして機能する。ハニカムフィルタ２００についても、同様にフィルタとして機能する。

なお、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、ハニカムフィルタの形状は特に限定されず、用途に応じて任意の形状を取ることができる。例えば、流路の軸方向（長手方向）に略垂直な当該流路の断面は六角形状であることに限定されず、矩形状、八角形状、三角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。また、流路には、径の異なるものが混在していてもよく、断面形状の異なるものが混在していてもよい。また、流路の配置は特に限定されるものではなく、流路の中心軸の配置は、正方形の頂点に配置される正方形配置、正三角形の頂点に配置される正三角形配置、及び、千鳥配置等であってもよい。さらに、ハニカムフィルタは、円柱体に限られず、楕円柱、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等であってもよい。

＜ハニカムフィルタの製造方法＞
本実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法の第１態様は、成形工程と、封口工程と、熱処理工程と、焼成工程と、をこの順に備えている。本実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法の第２態様は、成形工程と、第１の焼成工程と、封口工程と、熱処理工程とをこの順に備えている。第２態様では、熱処理工程後に第２の焼成工程を行ってもよい。

まず、ハニカムフィルタ１００の製造方法を一例として、第１態様に係るハニカムフィルタの製造方法について図５，６を用いて説明する。図５，６は、本実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法を示す模式断面図である。なお、図５，６で示すハニカム構造体の内部構造は、便宜上簡略化して図示している。

（成形工程）
成形工程では、例えば、以下の手順により、原料混合物を成形して、複数の流路を有するハニカム構造のグリーンハニカム成形体を得る。まず、無機化合物粉末（セラミックス材料、セラミックスの原料粉末又はそれらの混合物）及び溶媒と、必要に応じて添加される有機バインダ及び添加物とを用意する。次に、これらを混練機等により混合して原料混合物を得た後、グリーンハニカム成形体の隔壁の断面形状に対応する出口開口を有する押出機から原料混合物を押し出して長尺の成形体を得る。そして、長尺の成形体を乾燥した後に所望の長さに切ることによりグリーンハニカム成形体を得る。

セラミックス材料は特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コージェライト、ガラス及びチタン酸アルミニウム等の酸化物；シリコンカーバイド；炭化珪素；窒化珪素；金属等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。

セラミックスがチタン酸アルミニウムである場合、無機化合物粉末は、例えば、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末、及び／又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を更に含むことができる。

有機バインダとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロース等のセルロース類；ポリビニルアルコール等のアルコール類；リグニンスルホン酸塩が挙げられる。有機バインダの添加量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して０．１〜２０質量部である。

添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤、可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。

造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん（例えばポテトスターチ）、ナッツ殻、クルミ殻、コーン等の植物材料；氷；ドライアイスなどが挙げられる。造孔剤の添加量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して０〜４０質量部である。

潤滑剤としては、グリセリン等のアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸；ステアリン酸Ａｌ等のステアリン酸金属塩などが挙げられる。潤滑剤の添加量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して０〜１０質量部である。

可塑剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが挙げられる。市販品としては、例えば、日油株式会社製「ユニルーブ５０ＭＢ−７２」（ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル、２０℃における粘度が１０２０ｍＰａ・ｓ）、日油株式会社製「ユニルーブ５０ＭＢ−１６８」（ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル、２０℃における粘度が２８８０ｍＰａ・ｓ）が挙げられる。可塑剤の添加量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して０．１〜２０質量部である。

分散剤としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸等の無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸等の有機酸；ポリカルボン酸アンモニウム等の界面活性剤などが挙げられる。分散剤の添加量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して０〜２０質量部である。

溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール等のグリコール類；水などが挙げられる。これらの中でも、水が好ましく、不純物が少ない点で、イオン交換水がより好ましい。溶媒の添加量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して１０〜１００質量部である。

（封口工程）
封口工程では、グリーンハニカム成形体の流路を封口する封口部を形成する。封口工程は、例えば、封口ペースト調製工程と、封口ペースト供給工程と、を有している。

封口ペースト調製工程では、無機化合物粉末（セラミックス材料、セラミックスの原料粉末又はそれらの混合物）、有機バインダ及び添加物等の混合物を調製する。封口ペーストが含有する無機化合物粉末の組成は、グリーンハニカム成形体を形成するための無機化合物粉末の組成と同じであってもよく、異なっていてもよい。また、封口ペーストが含有する有機バインダ及び添加物等は、グリーンハニカム成形体を形成するための材料と同様のものを用いることができる。

封口ペーストの２５℃における粘度は、０．１〜１００Ｐａ・ｓが好ましく、１〜５０Ｐａ・ｓがより好ましい。封口ペーストの粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満であると、封口部に開口が形成されやすい傾向がある。封口ペーストの粘度が１００Ｐａ・ｓを超えると、封口ペーストが貫通孔の端部に充填されにくい傾向がある。

封口ペースト供給工程では、封口ペーストをグリーンハニカム成形体の所定の流路の端部に充填し、グリーンハニカム成形体の端面近傍まで封口部を形成する。封口部の形成方法としては、例えば、複数の貫通孔を有するマスク（例えばメタルマスク）をグリーンハニカム成形体の端面に配置して当該マスクの貫通孔からグリーンハニカム成形体の流路へ封口ペーストを供給する方法、複数の穴を有するフィルムをグリーンハニカム成形体の端面に貼り付けて当該穴からグリーンハニカム成形体の流路へ封口ペーストを供給する方法、封口ペーストの液滴をインクジェット法によりグリーンハニカム成形体の流路へ供給する方法が挙げられる。封口部の形成方法は特に制限されないが、マスクを用いる上記封口方法が好ましい。

マスクを用いる封口方法を一例として、図５に基づき封口部の形成方法を説明する。当該方法では、封口装置３００を用いる。封口装置３００は、本体部３１０、弾性板３２０及びポンプ３５０を備える。

本体部３１０は、金属（例えばステンレス）やポリマー材料（例えば繊維強化プラスチック）等から形成された剛性部材である。本体部３１０には、凹部３１０ａが形成されており、凹部３１０ａの内面には、多孔質部材３１０ｂが貼り付けられている。

弾性板３２０は、凹部３１０ａの開口面を覆うように、本体部３１０上に配置されている。弾性板３２０は、弾性を有し容易に変形可能な部材であり、例えばゴム板である。弾性板３２０は、リング部材３２５により本体部３１０に固定されている。リング部材３２５は、本体部３１０の凹部３１０ａに対応する位置に開口３２５ａを有し、これにより環状形状をなしている。そして、リング部材３２５は、弾性板３２０における中央部（凹部３１０ａとの対向部）が露出するように弾性板３２０上に配置されている。

本体部３１０は、さらに、凹部３１０ａの底面の多孔質部材３１０ｂに連通する連通路３１０ｃを有している。連通路３１０ｃにはポンプ３５０が接続されている。ポンプ３５０は、シリンダ３５１、及び、シリンダ３５１内に配置されたピストン３５３を有する。ピストン３５３には、ピストン３５３を軸方向に往復移動させるモータ３５５が接続されている。

封口装置３００では、弾性板３２０及びピストン３５３の間には、連通路３１０ｃ及びシリンダ３５１により形成される閉鎖空間Ｖが形成されており、閉鎖空間Ｖ内には、液体等の流体ＦＬが充填されている。そして、ピストン３５３を移動させることにより、本体部３１０の凹部３１０ａ内から流体ＦＬを排出して弾性板３２０を凹部３１０ａの内面に密着させて弾性板３２０による凹部３２０ａを形成することができる（図４（ａ））。また、凹部３１０ａ内に流体ＦＬを供給することにより、弾性板３２０を凹部３１０ａの底部から引き離すことができる（図４（ｂ））。

封口ペースト供給工程では、上記封口装置３００を用いて以下の手順でハニカム構造体の流路を封口する。まず、ピストン３５３を下方に移動させることにより、弾性板３２０による凹部３２０ａを形成し、この凹部３２０ａ内に封口ペーストＰを貯留する（図４（ａ））。次に、複数の貫通孔３７０ａを有する封口用マスク３７０を凹部３１０ａ上に配置した後に、封口用マスク３７０上にグリーンハニカム成形体（ハニカム構造体）４００を配置する。グリーンハニカム成形体４００は、封口部１３０が配置されていない点を除き、ハニカムフィルタ１００と略同形状である。グリーンハニカム成形体４００は、隔壁４２０により仕切られた流路４１０を有している。封口用マスク３７０の貫通孔３７０ａのそれぞれが、グリーンハニカム成形体４００の流路４１０における封口すべき流路のみに対向するように、封口用マスク３７０及びグリーンハニカム成形体４００は位置決めされている。

続いて、ピストン３５３を上方に移動させることにより、凹部３１０ａ内に流体ＦＬを供給する（図４（ｂ））。これにより、弾性板３２０が封口用マスク３７０に向かって移動することとなり、封口ペーストＰが封口用マスク３７０の貫通孔３７０ａを介してグリーンハニカム成形体４００の所定の流路４１０内に供給される。以上の封口工程により、所定の流路４１０におけるグリーンハニカム成形体４００の一端面４００ａ側の端部に封口部４３０が形成される。

（熱処理工程）
封口工程において流路４１０に封口ペーストを充填した後にグリーンハニカム成形体４００を放置すると、封口ペーストの液体成分がグリーンハニカム成形体４００の隔壁４２０に吸収される等して封口部４３０の液体成分の含有量が減少する傾向がある。これにより、隔壁４２０近傍では封口ペーストが存在し易いものの、隔壁４２０から離れた流路４１０の中央の位置では封口ペーストが存在し難くなり、流路４１０の軸方向に延在する開口が封口部４３０に形成される場合がある。流路４１０の軸方向における開口の長さ（深さ）は、成形体の端面から例えば１ｍｍ以上である。開口の長さ（深さ）が１ｍｍ以上であると、開口の底部が封口されているか否かを検査する検査工程が更に煩雑になる場合がある。

これに対し、本実施形態の熱処理工程では、封口部４３０を熱処理することにより、流路４１０の軸方向に延在する開口が封口部４３０に形成されることを抑制する。熱処理方法の一例を図６に基づき説明する。当該方法では、熱処理装置５００を用いる。

熱処理装置５００は、板状の載置台５１０と、載置台５１０を支持する送風管５２０と、を備えている。載置台５１０には、送風口５１０ａが形成されている。送風管５２０の一端は載置台５１０と接続されており、送風管５２０の他端には、熱風Ｗを送風管５２０に供給する熱風源５３０が接続されている。

熱処理工程では、上記熱処理装置５００を用いて以下の手順で封口部４３０を熱処理する。まず、載置台５１０の送風口５１０ａと封口部４３０とが対向するように、グリーンハニカム成形体４００を載置台５１０上に配置する。次に、熱風源５３０から送風管５２０に熱風Ｗを供給することにより、載置台５１０の送風口５１０ａから熱風Ｗをグリーンハニカム成形体４００に供給する。これにより、熱風Ｗが封口部４３０の端部４３０ａに吹き付けられる。

本実施形態の熱処理工程では、例えば、封口工程において流路４１０に封口ペーストを充填した直後に、流路４１０の軸方向に延びる開口が封口部４３０におけるグリーンハニカム成形体４００の一端面４００ａ側の端部４３０ａに形成されていない状態で、グリーンハニカム成形体４００の一端面４００ａ側から封口部４３０に対して熱風Ｗを吹きつける。これにより、封口部４３０の端部４３０ａから液体成分（例えば溶媒）が除去されるため、端部４３０ａの液体成分が隔壁４２０に吸収されて当該端部４３０ａが変形することが抑制される。そのため、流路４１０の軸方向に延びる開口が端部４３０ａに形成されることが抑制される。この場合、流路４１０が封口されたことを確認するための検査工程が煩雑になることを抑制可能であり、流路４１０が封口されたことを容易に確認することができる。また、封口部４３０を熱処理するに際して熱風を用いることにより、封口部４３０の端部４３０ａの表面が平坦でない場合であっても、熱板等を端部４３０ａに接触させて封口部４３０を熱処理する場合に比して、封口部４３０をムラなく熱処理することができる。

封口部により封口された第１の流路と隔壁を介して隣接する第２の流路が封口部により封口されていない場合、封口部を構成する封口ペーストの液体成分が隔壁に吸収され易くなる傾向がある。そのため、上記ハニカムフィルタ１００，２００における一端面１００ａ，２００ａのように、封口部により封口された第１の流路が、封口部により封口されていない第２の流路のみと隣接していると、液体成分が隔壁に吸収され易い。一方、本実施形態では、上記熱処理を封口部に施すことにより、封口部により封口された第１の流路が、封口部により封口されていない第２の流路のみと隣接している場合においても、封口部に開口が形成されることを抑制することができる。

封口ペーストが、メチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース等の熱ゲル化性を有する化合物を含む場合、封口部を熱処理することにより封口部の端部がゲル化し易くなり、封口部に開口が形成されることを更に抑制することができる。

なお、熱処理工程では、封口部４３０の少なくとも端部４３０ａにおける液体成分が除去されればよく、封口部４３０の全体の液体成分が除去されてもよい。また、流路４１０の軸方向に延びる開口が封口部４３０の端部４３０ａに形成されない程度に液体成分が除去されればよく、端部４３０ａの液体成分の全てが除去される必要はない。例えば、熱処理工程前の封口部４３０における液体成分の含有割合は、例えば１０〜５０質量％であり、熱処理工程後の端部４３０ａにおける液体成分の含有割合は、例えば０〜４０質量％である。また、グリーンハニカム成形体の隔壁における液体成分の含有割合は、例えば１〜１０質量％である。

熱処理工程における熱風の温度は、液体成分の乾燥速度に優れる観点から、８０℃以上が好ましく、１００℃以上がより好ましい。熱風の温度は、液体成分が発火することを抑制する観点から、２００℃以下が好ましく、１８０℃以下がより好ましい。熱風の供給量（風速）は、液体成分の乾燥速度に優れる観点から、１ｍ／秒以上が好ましく、５ｍ／秒以上がより好ましい。熱風の供給量は、熱風に対して封口部を保護する観点から、２０ｍ／秒以下が好ましく、１５ｍ／秒以下がより好ましい。熱処理工程における熱処理時間（熱風の供給時間）は、封口部に開口が形成されることを更に抑制する観点から、５秒以上が好ましく、１０秒以上がより好ましい。熱処理時間は、液体成分が発火することを抑制する観点から、１０分以下が好ましく、４分以下がより好ましい。

続いて、本実施形態では、封口部４３０が形成された流路４１０以外の残りの流路におけるグリーンハニカム成形体の他端面４００ｂ側の端部に、上記封口工程及び熱処理工程を行って封口部を形成する。

（焼成工程）
焼成工程では、グリーンハニカム成形体４００を焼成して、グリーンハニカム成形体４００と略同形状のハニカムフィルタ（ハニカム焼成体）を得る。焼成工程では、隔壁４２０が焼成されて隔壁１２０が得られると共に、封口部４３０が焼成されて封口部１３０が得られる。グリーンハニカム成形体４００の焼成における焼成温度は、例えば１３００〜１６００℃である。焼成時間は、セラミックスが生成するのに十分な時間であればよく、成形体の量、焼成炉の形式、焼成温度及び焼成雰囲気等により異なるが、例えば６０〜１００時間である。

焼成は、通常大気中で行なわれるが、用いる原料粉末の種類や使用量比によっては、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で焼成してもよく、一酸化炭素ガス、水素ガス等のような還元性ガス中で焼成してもよい。また、水蒸気分圧を低くした雰囲気中で焼成を行なってもよい。

焼成は、管状電気炉、箱型電気炉、トンネル炉、遠赤外線炉、マイクロ波加熱炉、シャフト炉、反射炉、ロータリー炉、ローラーハース炉等の焼成炉を用いて行うことができる。焼成は、回分式で行なってもよく、連続式で行なってもよい。また、焼成は、静置式で行なってもよく、流動式で行なってもよい。

また、焼成に先立って仮焼（脱脂）を行なってもよい。仮焼（脱脂）は、グリーンハニカム成形体４００中の有機バインダや、必要に応じて配合される添加物を、焼失又は分解等により除去するための工程であり、焼成温度に至るまでの昇温段階（例えば１５０〜９００℃の温度範囲）で行うことができる。

以上の工程を経て、ハニカムフィルタ１００を得ることができる。得られたハニカムフィルタは、研削加工等により、所望の形状に加工することもできる。

次に、本実施形態の第２態様について説明する。第２態様に係るハニカムフィルタの製造方法では、封口部を形成することなくグリーンハニカム成形体４００を焼成してハニカム焼成体を得た後に、ハニカム焼成体の流路に封口部を形成する。

成形工程では、第１態様の成形工程と同様の手法により、グリーンハニカム成形体を得る。次に、第１の焼成工程において、第１態様の焼成工程と同様の手法により、グリーンハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体（ハニカム構造体）を得る。続いて、グリーンハニカム成形体に代えてハニカム焼成体を用いる点を除き、第１態様の封口工程と同様の手法により、ハニカム焼成体の流路の端部に封口部を形成する。封口部は、流路の両端部に形成されてもよい。

次に、第１態様の熱処理工程と同様の手法により封口部の端部に熱風を吹きつけて、封口部を熱処理する。ハニカム焼成体は、グリーンハニカム成形体に比して液体成分の含有割合が低いことから、封口ペーストの液体成分を隔壁が吸収し易く、流路の軸方向に延在する開口がグリーンハニカム成形体に比して形成され易い傾向がある。これに対し、上記熱処理を行うことにより、流路の軸方向に延びる開口が封口部に形成されることを抑制することができる。

続いて、第２の焼成工程において、第１態様の焼成工程と同様の手法によりハニカム焼成体を焼成することにより、封口部が焼成されてハニカムフィルタ１００の封口部１３０が得られる。以上の工程を経て、ハニカムフィルタ１００を得ることができる。

なお、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、ハニカムフィルタ２００は、ハニカムフィルタ２００の隔壁の断面形状に対応する出口開口を有する押出機を用いてグリーンハニカム成形体を得た後に、ハニカムフィルタ１００の製造方法と同様の各工程を行なうことにより得ることができる。

以下、本発明を実施例により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）
Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＯ_２粉末、ＭｇＯ粉末、ＳｉＯ_２粉末、造孔剤、有機バインダ、潤滑剤、可塑剤及び水を含む原料混合物を調製した。原料混合物中の各成分の含有量は下記のとおりである。
［原料混合物の成分］
Ａｌ_２Ｏ_３粉末：４２．４質量部
ＴｉＯ_２粉末：４２．０質量部
ＭｇＯ粉末：２．２質量部
ＳｉＯ_２粉末：３．５質量部
造孔剤：ポテトスターチ、１４．０質量部
有機バインダ：ヒドロキシプロピルメチルセルロース、９．０質量部
潤滑剤：グリセリン、０．５質量部
可塑剤：ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル、５．３質量部
水：３２質量部

上記の原料混合物を混練した後に押出成形することにより、封口部が配置されていない点を除いて図１，２に示す構造と同様のハニカム構造を有する円柱状の柱状体を作製した。流路（貫通孔）の軸方向における柱状体の長さは１６５ｍｍであった。柱状体の端面の外径は１５６ｍｍであった。正六角形状の流路の一辺の長さは０．８ｍｍであった。扁平六角形状の流路における長辺の長さは０．８ｍｍであり、短辺の長さは０．６ｍｍであった。流路間の隔壁の厚みは０．３ｍｍであった。隔壁における液体成分の含有割合は５質量％であった。

次に、柱状体の流路の一端部に封口ペーストを充填して当該一端部に封口部を形成した直後に、１４０℃の熱風を９．５ｍ／秒の風速で上記封口部の端部（柱状体の端面に露出した端部）に３０秒間吹きつけて封口部を熱処理した。封口ペーストの２５℃における粘度は１０Ｐａ・ｓであった。熱処理した後に、柱状体を１５００℃で焼成して、図１，２に示す構造を有するハニカムフィルタ（ハニカム焼成体）を得た。なお、封口ペーストの配合組成は下記のとおりである。
チタン酸アルミニウムマグネシウム粉末、１００質量部
有機バインダ：ヒドロキシプロピルメチルセルロース、０．２３質量部
グリセリン：６質量部
水：５３質量部

続いて、封口部が形成されたハニカムフィルタの端面を観察した。観察結果を図７に示す。図７（ａ）は、ハニカムフィルタの端面の写真を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）の封口部Ａ１及び流路Ａ２の断面写真を示している。図７に示されるように、実施例１のハニカムフィルタでは、流路の軸方向に延在する開口が封口部に形成されていないことが確認された。

（比較例１）
実施例１と同様の手法により、柱状体を作製した後に柱状体の流路の一端部に封口ペーストを充填して当該一端部に封口部を形成した。このように封口部を形成した後に、封口部を熱処理することなく柱状体を放置してハニカム成形体を得た。

続いて、封口部が形成されたハニカム成形体の端面を観察した。観察結果を図８に示す。図８（ａ）は、ハニカム成形体の端面の写真を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）の開口Ｂ１及び流路Ｂ２の断面写真を示している。図８に示されるように、比較例１のハニカム成形体では、流路の軸方向に延在する開口が封口部に形成されていることが確認された。図８（ｂ）に示す開口Ｂ１の長さ（深さ）は３ｍｍであった。

１００，２００…ハニカムフィルタ、３７０…封口用マスク、３７０ａ…貫通孔、４００…グリーンハニカム成形体（ハニカム構造体）、４００ａ…一端面、４１０…流路（貫通孔）、４３０…封口部、４３０ａ…封口部の端部、Ｐ…封口ペースト、Ｗ…熱風。

Claims (4)

1. ハニカム構造体の複数の貫通孔における前記ハニカム構造体の一端側の端部に封口ペーストを充填して封口部を形成する封口工程と、
   前記貫通孔の軸方向に延びる開口が前記封口部における前記ハニカム構造体の前記一端側の端部に形成されていない状態で、前記封口部に対して前記一端側から熱風を吹きつける工程と、を備える、ハニカム構造体の封口方法。
2. 前記封口工程において、複数の貫通孔を有するマスクを、当該マスクの複数の貫通孔がそれぞれ前記ハニカム構造体の前記複数の貫通孔と対向するように配置して、前記マスクの貫通孔を介して前記ハニカム構造体の前記貫通孔に前記封口ペーストを供給する、請求項１に記載のハニカム構造体の封口方法。
3. 請求項１又は２に記載の封口方法により前記ハニカム構造体の貫通孔の前記端部を封口した後に、前記ハニカム構造体を焼成する工程を備え、
   前記ハニカム構造体がグリーンハニカム成形体である、ハニカムフィルタの製造方法。
4. グリーンハニカム成形体を焼成して前記ハニカム構造体を得た後に、請求項１又は２に記載の封口方法により前記ハニカム構造体の貫通孔の前記端部を封口する工程を備える、ハニカムフィルタの製造方法。