JP2016175789A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】端面にクラックが生じた際にも端部の一部の脱落が防止されるハニカム構造体を提供する。
【解決手段】流入端面１１から流出端面１２まで延びる複数のセル２を、区画形成する多孔質の隔壁１を有する柱状のハニカム構造部１０を備え、複数のセル２のなかの一部のセルが、流入端面１１側が開口するとともに流出端面１２側に目封止部８が形成された流入セル２ａであり、複数のセル２のなかの残りのセルが流入端面１１側に目封止部８が形成されるとともに流出端面１２側が開口する流出セル２ｂであり、流入セル２ａと流出セル２ｂとが互いに隣接するように並び、条件（１）のようにして切り出した第１試験片の曲げ強度と、条件（２）のようにして切り出した第２試験片の曲げ強度との比の値が、１．１〜２．０であるハニカム構造体１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、端面にクラックが生じた際にも端部の一部の脱落が防止され、更に、十分なアイソスタティック強度を有する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粒子状物質（パティキュレート（ＰＭ））が多量に含まれているため、それらの排気系には、粒子状物質を捕集するためのフィルタが搭載されている。このフィルタとしては、例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）がある。

そして、このフィルタとしては、目封止部を備えるハニカム構造体（目封止ハニカム構造体）が知られている（特許文献１参照）。目封止ハニカム構造体は、具体的には、流体の流路となる複数のセルが区画形成された多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、所定のセルの一方の端面である流入端面側に配設された流入側目封止部と、残余のセルの他方の端部である流出端面側に配設された流出目封止部と、を備えるものがある。

排ガスは、この目封止ハニカム構造体の流入端面から内部に流入し、排ガス中に含まれる粒子状物質等が隔壁で除去された後、流出端面から流出する。このように、目封止ハニカム構造体においては、隔壁が濾過層となり、排ガス中の粒子状物質を捕捉する。その結果、目封止ハニカム構造体は、排ガスを浄化することができる。

特開２００４−１５６６２１号公報

特許文献１に記載の目封止ハニカム構造体は、この目封止ハニカム構造体内に堆積したススの再生や急加熱・急冷却時に生じる熱応力などによって、端部の隔壁にクラック（いわゆる端面クラック）が生じることがある。そして、このクラックが形成する方向については何ら制御されていない。そのため、端面クラックは、どのような方向にも形成される。そのため、目封止部を囲むようにクラックが形成された場合、このクラックに囲まれた目封止部は、目封止ハニカム構造体から脱落することがある。このように目封止部が目封止ハニカム構造体から脱落すると、排ガス中の粒子状物質等の捕集効率が低下してしまうという問題がある。

そこで、仮に端面にクラックが生じたとしても、端部の一部（特に目封止部を含むもの）の脱落が生じ難いハニカム構造体の開発が求められていた。

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る。本発明の課題とするところは、端面にクラックが生じた際にも端部の一部の脱落が防止され、更に、十分なアイソスタティック強度を有するハニカム構造体を提供することにある。

本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。

［１］ 流体の流路となり、流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面である流出端面まで延びる複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、前記複数のセルのなかの一部のセルが、前記流入端面側が開口するとともに前記流出端面側に目封止部が形成された流入セルであり、前記複数のセルのなかの残りのセルが前記流入端面側に目封止部が形成されるとともに前記流出端面側が開口する流出セルであり、前記流入セルと前記流出セルとが互いに隣接するように並び、以下の条件（１）のようにして切り出した第１試験片の曲げ強度と、以下の条件（２）のようにして切り出した第２試験片の曲げ強度との比の値が、１．１〜２．０であるハニカム構造体。
条件（１）：一方の端面において開口した各セルの中心点を最短距離で互いにつなぐ軸のうちの一方の軸である第１軸に垂直な一対の長辺と、前記第１軸に平行な一対の短辺と、からなる長方形の第１領域を想定し、前記第１領域を一方の表面とする前記目封止部を含む板状の試験片をハニカム構造体から切り出す。
条件（２）：前記条件（１）と同じ側の前記端面において、前記軸のうちの他方の軸である第２軸に垂直な一対の長辺と、前記第２軸に平行な一対の短辺と、からなる長方形の第２領域を想定し、前記第２領域を一方の表面とする前記目封止部を含む板状の試験片をハニカム構造体から切り出す。

［２］ 前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値の下限値が、１．２である前記［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値の下限値が、１．３である前記［２］に記載のハニカム構造体。

［４］ 前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値の上限値が、１．９である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［５］ 前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値の上限値が、１．８である前記［４］に記載のハニカム構造体。

［６］ 前記軸が３本以上ある場合、曲げ強度が最も高くなる軸を前記第１軸とし、最も低くなる軸を前記第２軸とし、前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値が、１．１〜２．０である前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［７］ 前記流入セルと前記流出セルの少なくとも一方は、前記端面における開口部の形状が、四角形である前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［８］ 前記ハニカム構造部の前記隔壁の材料が、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群より選択される少なくとも１種である前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［９］ 前記流入セルの開口面積と前記流出セルの開口面積とが異なる前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１０］ 前記ハニカム構造部の前記隔壁は、前記隔壁同士が互いに交差する交差部を有し、前記交差部における前記第１軸方向の厚さと、前記第２軸方向の厚さとが同じである前記［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１１］ 前記ハニカム構造部の前記隔壁は、前記隔壁同士が互いに交差する交差部を有し、前記交差部における前記第１軸方向の厚さと、前記第２軸方向の厚さとが異なる前記［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体。

本発明のハニカム構造体は、所定の条件（１）のようにして切り出した第１試験片の曲げ強度と、所定の条件（２）のようにして切り出した第２試験片の曲げ強度との比の値が、１．１〜２．０である。そのため、本発明のハニカム構造体は、端面クラックの形成方向が制御され、目封止部を囲むように端面クラックが形成されることが防止されるので、端面にクラックが生じた際にも端部の一部（特に目封止部を含むもの）の脱落が防止される。また、本発明のハニカム構造体は、十分なアイソスタティック強度を有している。

本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態における一方の端面の一部を模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態における一方の端面の一部を模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態から切り出した試験片の曲げ強度を測定する状態を模式的に示す模式図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施形態における一方の端面の一部を模式的に示す平面図である。 再生限界試験を行う装置を模式的に示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は以下の実施の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、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。

［１］ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一実施形態は、図１に示すハニカム構造体１００である。ハニカム構造体１００は、多孔質の隔壁１を有する柱状のハニカム構造部１０と、目封止部８と、を備えている。隔壁１は、流体の流路となり、流体の流入側の端面である流入端面１１から流体の流出側の端面である流出端面１２まで延びる複数のセル２を、区画形成するものである。また、ハニカム構造体１００は、複数のセル２のなかの一部のセルが、流入端面１１側が開口するとともに流出端面１２側に目封止部８が形成された流入セル２ａである。そして、ハニカム構造体１００は、複数のセル２のなかの残りのセルが流入端面１１側に目封止部８が形成されるとともに流出端面１２側が開口する流出セル２ｂである。ハニカム構造体１００は、流入セル２ａと流出セル２ｂとが隔壁１を隔てて互いに隣接するように並んでいる。更に、ハニカム構造体１００は、以下の条件（１）のようにして切り出した第１試験片３１（図４参照）の曲げ強度と、以下の条件（２）のようにして切り出した第２試験片の曲げ強度との比の値が、１．１〜２．０である。
条件（１）：一方の端面において、一対の長辺４１と一対の短辺４３とからなる長方形の第１領域４５を想定する（図２参照）。なお、一対の長辺４１は、一方の端面において開口した各セルの中心点を互いに最短距離でつなぐ軸のうちの一方の軸である第１軸６１に垂直な一対の辺である。一対の短辺４３は、一方の端面において、第１軸６１に平行な一対の辺である。そして、この第１領域４５を一方の表面とする目封止部を含む板状の試験片をハニカム構造体１００から切り出す。
条件（２）：条件（１）と同じ側の上記端面において、上記軸のうちの他方の軸である第２軸６２に垂直な一対の長辺５１と、この第２軸６２に平行な一対の短辺５３と、からなる長方形の第２領域５５を想定する（図２参照）。そして、この第２領域５５を一方の表面とする目封止部を含む板状の試験片をハニカム構造体１００から切り出す。

なお、条件（１）において「各セルの中心点を互いに最短距離でつなぐ」とは、一方の端面において、開口した複数のセル（開口セル）について、隣合う開口セルの中心点同士をつなぐ際には、上記中心点をつないで形成される直線の短い方を採用することを意味する。そのため、開口部の形状が四角形のセルの場合、図２に示すように、四角形のセルの対角線（軸）上を延びる直線が描かれることになる。

このようなハニカム構造体１００は、所定の条件のようにして切り出した第１試験片の曲げ強度と、所定の条件（２）のようにして切り出した第２試験片の曲げ強度との比の値が、１．１〜２．０である。そのため、ハニカム構造体１００は、端面クラックの形成方向が制御される。つまり、従来のハニカム構造体（目封止ハニカム構造体）は、端面クラックの形成方向を制御することはなく、端面クラックがどのような方向にも形成されていた。そのため、目封止部を囲むように端面クラックが形成された場合、この端面クラックに囲まれた目封止部が目封止ハニカム構造体から脱落することがあった。そこで、本発明では、端面クラックの形成方向を制御することにより、目封止部を囲むように端面クラックが形成されることを防止する。その結果、端面にクラックが生じた際にも端部の一部（特に目封止部８を含むもの）の脱落が防止される。また、上記範囲内であると、十分なアイソスタティック強度が得られる。

条件（１）において、一方の端面において開口した各セルの中心点を最短距離で互いにつなぐ軸が３本以上ある場合、曲げ強度が最も高くなる軸を第１軸とし、最も低くなる軸を第２軸とする。この場合、第１試験片の曲げ強度と、第２試験片の曲げ強度との比の値は、１．１〜２．０であることが好ましい。つまり、例えば、端面における開口部の形状が六角形のセルの場合、上記軸は３本引くことができる。この場合には、曲げ強度が最も高くなる軸を、条件（１）における第１軸とし、また、最も低くなる軸を、条件（１）における第２軸とする。そして、長方形状の第１領域及び第２領域をそれぞれ想定し、板状の試験片である第１試験片と第２試験片を切り出す。このとき、第１試験片の曲げ強度と、第２試験片の曲げ強度との比の値は、１．１〜２．０であることが好ましい。

図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態における一方の端面の一部を模式的に示す平面図である。なお、図２には、ハニカム構造体１００を構成する中央セグメントの１つ（目封止ハニカム焼成体１０ａ）を示している。図４は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態から切り出した試験片の曲げ強度を測定する状態を模式的に示す模式図である。図４中の矢印は、試験片に対して矢印の方向に外力を加えることを意味している。第１試験片及び第２試験片の曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準拠した「曲げ試験」により測定した値である。

ハニカム構造体１００は、第１試験片３１の曲げ強度に対する、第２試験片（不図示）の曲げ強度の比の値の下限値が、１．２であることが好ましく、１．３であることが更に好ましい。下限値をこの値とすることにより、端面にクラックが生じた際にも端部の一部の脱落が更に防止される。

ハニカム構造体１００は、第１試験片３１の曲げ強度と、第２試験片（不図示）の曲げ強度との比の値の上限値が、１．９であることが好ましく、１．８であることが更に好ましい。上限値をこの値とすることにより、アイソスタティック強度の低下が抑制される。

［１−１］ハニカム構造部：
隔壁の厚さは、１００〜５００μｍであることが好ましく、１２０〜４００μｍであることが更に好ましく、１５０〜３５０μｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが下限値未満であると、圧力損失が増大するおそれがある。上限値超であると、アイソスタティック強度が不足するおそれがある。

隔壁の気孔率は、３０〜８０％であることが好ましく、３５〜７５％であることが更に好ましく、４０〜７０％であることが特に好ましい。気孔率の下限値未満であると、圧力損失が増大するおそれがある。上限値超であると、アイソスタティック強度が不足するおそれがある。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。

隔壁の材料としては、セラミックが好ましく、強度及び耐熱性に優れることより、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。隔壁がこのような材料からなると、ハニカム構造体の強度及び耐熱性が優れる。

隔壁１は、この隔壁１同士が互いに交差する交差部１５を有している。そして、ハニカム構造体１００は、交差部１５における第１軸方向Ｘ（図３参照）の厚さと、第２軸方向Ｙ（図３参照）の厚さとが同じであることが好ましい。このような条件を満たすことにより、圧力損失の増加を抑制することができる。図３は、図２に示す端面と同じ端面を示しており、本発明のハニカム構造体の一の実施形態における一方の端面の一部を模式的に示す平面図である。

このような場合、第１試験片の曲げ強度と第２試験片の曲げ強度との比の値が所定の範囲を満たすようにするには、以下の方法がある。即ち、後述するハニカム成形体を作製する工程において使用する口金について、供給端部側に形成された複数の裏穴が所定の位置に配置されたものを用いる方法がある。即ち、第１軸上に位置する交差部に相当する位置には裏穴が形成され、第２軸上に位置する交差部に相当する位置には裏穴が形成されていない口金を用いることができる。このような口金によれば、隔壁の交差点に裏穴が存在するため、形成される交差部は、他の交差部に比べて強度が低い。そのため、試験片の曲げ強度が所定の範囲を満たすようにすることができる。

また、第１試験片の曲げ強度と第２試験片の曲げ強度との比の値が所定の範囲を満たすようにするには、以下の方法がある。即ち、交差部における第１軸方向の厚さと、第２軸方向の厚さを異ならせる方法がある。具体的には、交差部における第１軸方向の厚さと、交差部における第２軸方向の厚さとの比を１．１〜２．０倍とすることがよい。「交差部における第１軸方向の厚さ」とは、第１軸６１（図２参照）（即ち、直線Ｌ１）の延びる方向Ｘの厚さのことである（図３参照）。「交差部における第２軸方向の厚さ」とは、第２軸６２（図２参照）（即ち、直線Ｌ２）の延びる方向Ｙの厚さのことである（図３参照）。このような構成とすることで、曲げ強度が増加する。

流入セルの、セルの延びる方向に直交する断面における形状は、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形とすることができる。また、流出セルの、セルの延びる方向に直交する断面における形状は、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形とすることができる。また、角部が円弧形状または直線状に面取りされていてもよい。図２、図３には、流入セル２ａ及び流出セル２ｂの、流入端面１１における開口部の形状が、四角形であるハニカム構造体１００の一部（目封止ハニカム焼成体１０ａ）を示している。また、図５には、流入端面１１において、流入セル２ａの開口部の形状が四角形であり、流出セル２ｂの開口部の形状が八角形であるハニカム構造体１０１の一部（目封止ハニカム焼成体１１０ａ）を示している。

図５では、目封止ハニカム焼成体１０ａの流入端面１１上において、上記条件（１）及び（２）において想定する第１領域４５と第２領域５５を描いている。図５は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態における一方の端面の一部を模式的に示す平面図である。

流入セルの開口面積と流出セルの開口面積は、それぞれ異なる大きさとすることができる。このようにすることで、ススまたはアッシュが堆積した状態での圧力損失を低下させることができる。

具体的には、流出セルの開口面積は、流入セルの開口面積の１．１〜３．０倍であることが好ましい。

ハニカム構造部の形状は、円柱状、楕円柱状や、三角柱状、四角柱状などの多角柱状などとすることができる。

ハニカム構造体のセルの延びる方向の長さは、５０〜５００ｍｍとすることができる。

ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部１０の側面に外周壁２０（図１参照）を更に備えていてもよい。

［１−２］目封止部：
本発明のハニカム構造体は、目封止部を備えている。これらの目封止部の材料は、上述した隔壁と同様のものとすることができる。

また、目封止部の深さは、適宜決定することができる。

［２］ハニカム構造体の製造方法：
本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。まず、ハニカム構造体を作製するための坏土を調整し、所定の口金を用いて坏土を成形して、ハニカム成形体を作製する（成形工程）。その後、得られたハニカム成形体（或いは、必要に応じて行われた乾燥後のハニカム乾燥体）に目封止を施して目封止部を形成する（目封止部形成工程）。その後、焼成してハニカム構造体を得ることができる（ハニカム構造体作製工程）。

以下、各製造工程について更に詳細に説明する。

［２−１］成形工程：
まず、成形工程においては、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成するハニカム成形体を形成する。

セラミック成形原料に含有されるセラミック原料としては、コージェライト化原料、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群より選択される少なくとも１種を含むものであることが好ましい。なお、コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。

このセラミック成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、造孔材、界面活性剤等を混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。

セラミック成形原料を成形する際には、まず、成形原料を混練して坏土とし、口金を用いて坏土をハニカム形状に成形することが好ましい。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としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の従来公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する口金を用いて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。

口金としては、成形原料を導入する複数の裏穴と、この裏穴に連通するスリットと、が形成された口金基体を備えたものを用いることができる。この口金は、隔壁の全ての交差部に相当する部分に上記裏穴が形成されている。そして、この裏穴は、その大きさが大小の２種類存在し、隣り合う裏穴において交互に大きさが異なる。本工程においては、このような口金を用いることができる。なお、裏穴は、上記に限定されず、例えば、小さい側の裏穴を無くし、大きい側の裏穴の大きさを変更することでも同様の効果を得ることができる。即ち、交差点の１つおきに裏穴が配置されているのもの（千鳥状の裏穴配置）でもよい。

また、口金を用いて、得られるハニカム構造体の隔壁における交差部の第１軸方向の厚さと、第２軸方向の厚さを異ならせるように坏土を押出成形することができる。即ち、口金を用いて、セルの延びる方向に直交する断面においてセルの角部が面取りされるように坏土を押出成形することができる。「交差部の第１軸方向の厚さと、第２軸方向の厚さを異ならせる」とは、具体的には、交差部の第１軸方向の厚さと第２軸方向の厚さとのいずれが厚くてもよい。即ち、交差部の第１軸方向の厚さが、交差部の第２軸方向の厚さに比して厚くなってもよいし、交差部の第２軸方向の厚さが交差部の第１軸方向の厚さに比して厚くなってもよい。なお、本明細書においては、一部の交差部において、第１軸方向の厚さが第２軸方向の厚さに比して厚く、他の一部の交差部において、第２軸方向の厚さが第１軸方向の厚さに比して厚いことはない。

ハニカム成形体の形状は、特に限定されず、円柱状、中心軸に直交する断面が楕円形、レーストラック形状、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形の柱状等を挙げることができる。

得られたハニカム成形体を乾燥してもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。

［２−２］目封止部形成工程：
次に、ハニカム成形体（乾燥工程を採用する場合には、ハニカム乾燥体）に、目封止部を形成する。具体的には、まず、ハニカム成形体の流入端面に、流入セル２ａが覆われるようにマスクを施し、マスクの施された端部（流入端部）を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていない流出セルの開口部に目封止スラリーを充填する。その後、ハニカム成形体の流出端面について、流出セル２ｂが覆われるようにマスクを施し、マスクの施された端部（流出端部）を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていない流入セルの開口部に目封止スラリーを充填する。このようにして、目封止部が形成されたハニカム成形体を得ることができる。

目封止スラリーは、従来公知のハニカム構造体の目封止部の材料として使用されるものを適宜選択して使用することができる。

［２−３］ハニカム構造体作製工程：
次に、得られたハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得る。

なお、ハニカム成形体を焼成（本焼成）する前には、そのハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものであり、その方法は、特に限定されるものではなく、中の有機物（有機バインダ、分散剤、造孔材等）を除去することができればよい。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、２００〜１０００℃程度で、３〜１００時間程度加熱することが好ましい。

ハニカム成形体の焼成（本焼成）は、適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、１４１０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、４〜６時間が好ましい。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、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）
炭化珪素粉末を８０質量部と、Ｓｉ粉末２０質量部とを混合して、混合粉末を得た。この混合粉末に、バインダ、造孔材、及び水を添加して、成形原料とした。次に、成形原料を混練して円柱状の坏土を作製した。

次に、所定の形状の口金を用いて坏土を押出成形し、端面における開口部の形状が四角形であるセルを有し、全体形状が円柱状のハニカム成形体を得た。

なお、口金としては、隔壁の全ての交差部に相当する部分に裏穴が形成されており、裏穴の大きさには大小の２種類があるものを用いた。そして、この口金は、隣り合う裏穴において交互に大きさの異なるものであった。この口金を用いることにより、第１試験片の曲げ強度と第２試験片の曲げ強度との比の値が１．１〜２．０となるハニカム構造体を作製することができる。

次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。

乾燥後のハニカム成形体（ハニカム乾燥体）に、目封止部を形成した。具体的には、まず、ハニカム乾燥体の流入端面に、流入セル（所定のセル）が覆われるようにマスクを施し、マスクの施された端部（流入端部）を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていない流出セルの開口部に目封止スラリーを充填した。その後、ハニカム乾燥体の流出端面について、流出セル（残余のセル）が覆われるようにマスクを施し、マスクの施された端部（流出端部）を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていない流入セルの開口部に目封止スラリーを充填した。その後、目封止部を形成したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥した。このようにして、目封止ハニカム乾燥体を得た。

次に、目封止ハニカム乾燥体について、４５０℃で５時間加熱することにより脱脂を行い、更に、１４２５℃で７時間加熱することにより焼成を行い、四角柱状の目封止ハニカム焼成体を得た（端面は一辺の長さが３６ｍｍの正方形であった）。このような目封止ハニカム焼成体を１６個作製した。

次に、得られた目封止ハニカム焼成体を、互いの側面同士が対向するように隣接して配置された状態（縦４個×横４個）で接合材によって接合し、目封止ハニカム接合体を作製した。

次に、目封止ハニカム接合体の外周部を研削によって加工して、目封止ハニカム接合体のセルの延びる方向に垂直な断面の形状を円形にした後、最外周にセラミック原料を塗工することによって外周壁を形成した。このようにして、ハニカム構造体を作製した。なお、作製したハニカム構造体は、中央に縦２個×横２個の目封止ハニカム焼成体１０ａからなる中央セグメントと、この中央セグメントの外周に配置される１２個の目封止ハニカム焼成体１０ｂからなる外周セグメントとからなる（図１参照）。

このハニカム構造体は、隔壁の気孔率が６０％であった。また、隔壁の厚さが、０．３ｍｍであった。端面の直径が１４４ｍｍ、セルの延びる方向における長さが１５２ｍｍであった。また、セル密度が、４６．５個／ｃｍ^２であった。また、目封止部の深さは、５ｍｍであった。接合材（接合層１７（図１参照））の厚さは、１ｍｍであった。外周壁の厚さは、１ｍｍであった。

得られたハニカム構造体について、以下に示す方法で、「曲げ強度」の評価を行った。結果を表１に示す。

［曲げ強度］
ハニカム構造体をセルが貫通する方向と直交する方向を長手方向とした板状の試験片（厚さ３ｍｍ×横７ｍｍ×長さ４０ｍｍ）を切り出し、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準拠した「曲げ試験」により曲げ強度を算出した。なお、同じ条件で作製した２個のハニカム構造体を用意し、これらを用いて、以下のようにして２種の試験片（第１試験片、第２試験片）を切り出した。そして、これら２種の試験片についてそれぞれ曲げ強度を測定した。結果を表１に示す。

第１試験片は、中央セグメントを構成する４つの目封止ハニカム焼成体のそれぞれから、以下のように切り出した。まず、図２に示すように、一方の端面において、一対の長辺４１と一対の短辺４３とからなる長方形の第１領域４５を想定した。なお、一対の長辺４１は、一方の端面において、開口した各セルの中心点を最短距離で互いにつなぐ直交する軸のうちの一方の軸である第１軸６１に垂直な一対の辺である。また、一対の短辺４３は、一方の端面において、第１軸６１に平行な一対の辺である。そして、この第１領域４５を一方の表面とする目封止部を含む板状の試験片をハニカム構造体（目封止ハニカム焼成体）から切り出した。中央セグメントの４つの目封止ハニカム焼成体をセグメントＡ〜Ｄとした（表２参照）。

第２試験片は、第１試験片を切り出したハニカム構造体と同じ構造のハニカム構造体（即ち、同じ方法で作製したハニカム構造体）の中央セグメントを構成する４つの目封止ハニカム焼成体のそれぞれから、以下のように切り出した。まず、上記第１試験片の第１領域４５を想定した端面と同じ端面において、第２領域５５を想定する（図２参照）。第２領域５５は、上記直交する軸のうちの他方の軸である第２軸６２に垂直な一対の長辺５１と、この第２軸６２に平行な一対の短辺５３と、からなる長方形の領域である。そして、この第２領域５５を一方の表面とする板状の試験片をハニカム構造体（目封止ハニカム焼成体）から切り出した。これらの４つの目封止ハニカム焼成体を、第１試験片の場合と同様にセグメントＡ〜Ｄとした（表２参照）。

表１中、「口金」の欄に示すＡ〜Ｉは、口金の種類を示す。「Ａ」は、隣り合う裏穴の大きさが同じ構造を有する口金を示す。「Ｂ」から「Ｉ」は、隣り合う裏穴の大きさの比が異なる口金を示す。そして、「Ｂ」から「Ｉ」までの口金は、順に、隣り合う裏穴の大きさの比が大きくなる構造を有するものであった。

表１中、「ＭＸ／ＭＹ」の欄は、「第１試験片の曲げ強度」／「第２試験片の曲げ強度」の値を示す。

表２中、「目封止部を囲むクラックの数」の欄は、一群のクラックの数を示す。ここで、「一群のクラック」は、目封止部が配設されたセルを囲む交差部の全部に発生した複数のクラックからなるクラック群のことである。

得られたハニカム構造体について、以下に示す方法で、「再生限界試験」、「目封止部の脱落の有無」及び「アイソスタティック強度」の評価を行った。

［再生限界試験］
図６に示すように、排気量２０００ｃｃのディーゼルエンジン２５を用意し、このエンジン２５の直下にフロースルーハニカム触媒体２７を配置した。更に、このハニカム触媒体２７の後にハニカム構造体１００を配置した。フロースルーハニカム触媒体（ＤＯＣ）は、酸化触媒をコートしたフロースルーハニカム触媒体であった。このフロースルーハニカム触媒体は、端面の直径が１４４ｍｍ、セルの延びる方向の長さが７６ｍｍであった。また、隔壁の厚さが０．１ｍｍであり、セル密度が６２個／ｃｍ^２であった。

次に、ディーゼルエンジンを用いて、エンジン回転数を２０００ｒｐｍ、エンジントルクを６０Ｎｍに保ち、ハニカム構造体内にスートを堆積させた。堆積したスートの全量は、２５ｇであった。

次に、エンジン回転数１７００ｒｐｍ、トルク８０Ｎｍにおいてポストインジェクションを９０秒間行った。このようにして、ハニカム構造体の流入端面側における排ガスの温度を６５０℃まで昇温させた。その後、エンジン回転数１０００ｒｐｍ、トルクを無負荷とした状態を２００秒間、継続させた。そして、中央セグメントの４つの目封止ハニカム焼成体について、クラックの発生の有無を目視にて確認した。このとき、第２軸と平行な方向（第２軸方向）に発生したクラックの数と、第１軸と平行な方向（第１軸方向）に発生したクラックの数とに分けて計測した。結果を表２に示す。

併せて、「目封止部を囲むクラックの数」を測定した。即ち、目封止部が配設されたセルを囲む交差部の全部に発生した複数のクラックからなるクラック群の数を測定した。結果を表２に示す。

［目封止部の脱落数］
上記再生限界試験後において、ハニカム構造体の端部の一部の脱落の有無を確認し、脱落した目封止部（隔壁を伴うものを含む）の数を数えた。結果を表３に示す。

［アイソスタティック強度］
アイソスタティック強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ規格）のＭ５０５−８７で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて行った。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、ハニカム構造体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験である。即ち、アイソスタティック破壊強度試験は、缶体に、ハニカム構造体が外周面把持される場合の圧縮負荷加重を模擬した試験である。このアイソスタティック破壊強度試験によって測定されるアイソスタティック強度は、ハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値（ＭＰａ）で示される。そして、比較例１のハニカム構造体のアイソスタティック強度を基準として、アイソスタティック強度比を算出した。

アイソスタティック強度比は、０．９以上であった場合を「ＯＫ」とし、０．９未満であった場合を「ＮＧ」とした。結果を表３に示す。

（実施例２〜７、比較例１，２）
表１、表２に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、「曲げ強度」の評価を行うとともに、「再生限界試験」、「目封止部の脱落の有無」及び「アイソスタティック強度」の評価を行った。結果を表２、表３に示す。

表２、表３から、実施例１〜７のハニカム構造体は、比較例１，２のハニカム構造体に比べて、端面にクラックが生じた際にも端部の一部の脱落が防止されることが分かる。また、実施例１〜７のハニカム構造体は、十分なアイソスタティック強度を有することが分かる。

本発明のハニカム構造体は、自動車等から排出される排ガスを浄化するフィルタとして採用することができる。

１：隔壁、２：セル、２ａ：流入セル、２ｂ：流出セル、８：目封止部、１０：ハニカム構造部、１０ａ，１１０ａ：目封止ハニカム焼成体、１１：流入端面、１２：流出端面、１５：交差部、１７：接合層、２０：外周壁、２５：ディーゼルエンジン、２７：フロースルーハニカム触媒体、３１：第１試験片、４１，５１：長辺、４３，５３：短辺、４５：第１領域、５５：第２領域、６１：第１軸、６２：第２軸、１００，１０１：ハニカム構造体、Ｌ１，Ｌ２：直線。

Claims (11)

1. 流体の流路となり、流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面である流出端面まで延びる複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、
   前記複数のセルのなかの一部のセルが、前記流入端面側が開口するとともに前記流出端面側に目封止部が形成された流入セルであり、前記複数のセルのなかの残りのセルが前記流入端面側に目封止部が形成されるとともに前記流出端面側が開口する流出セルであり、
   前記流入セルと前記流出セルとが互いに隣接するように並び、
   以下の条件（１）のようにして切り出した第１試験片の曲げ強度と、以下の条件（２）のようにして切り出した第２試験片の曲げ強度との比の値が、１．１〜２．０であるハニカム構造体。
   条件（１）：一方の端面において開口した各セルの中心点を最短距離で互いにつなぐ軸のうちの一方の軸である第１軸に垂直な一対の長辺と、前記第１軸に平行な一対の短辺と、からなる長方形の第１領域を想定し、前記第１領域を一方の表面とする前記目封止部を含む板状の試験片をハニカム構造体から切り出す。
   条件（２）：前記条件（１）と同じ側の前記端面において、前記軸のうちの他方の軸である第２軸に垂直な一対の長辺と、前記第２軸に平行な一対の短辺と、からなる長方形の第２領域を想定し、前記第２領域を一方の表面とする前記目封止部を含む板状の試験片をハニカム構造体から切り出す。
2. 前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値の下限値が、１．２である請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値の下限値が、１．３である請求項２に記載のハニカム構造体。
4. 前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値の上限値が、１．９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。
5. 前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値の上限値が、１．８である請求項４に記載のハニカム構造体。
6. 前記軸が３本以上ある場合、曲げ強度が最も高くなる軸を前記第１軸とし、最も低くなる軸を前記第２軸とし、前記第１試験片の曲げ強度と、前記第２試験片の曲げ強度との比の値が、１．１〜２．０である請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
7. 前記流入セルと前記流出セルの少なくとも一方は、前記端面における開口部の形状が、四角形である請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
8. 前記ハニカム構造部の前記隔壁の材料が、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
9. 前記流入セルの開口面積と前記流出セルの開口面積とが異なる請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
10. 前記ハニカム構造部の前記隔壁は、前記隔壁同士が互いに交差する交差部を有し、前記交差部における前記第１軸方向の厚さと、前記第２軸方向の厚さとが同じである請求項１〜９のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
11. 前記ハニカム構造部の前記隔壁は、前記隔壁同士が互いに交差する交差部を有し、前記交差部における前記第１軸方向の厚さと、前記交差部における前記第２軸方向の厚さが異なる請求項１〜９のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

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