JP2019166484A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム構造体に付与される圧縮面圧による破損を有効に抑制することが可能なハニカム構造体を提供する。【解決手段】多孔質の隔壁１と、隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３と、を有する柱状のハニカム構造部４を備え、ハニカム構造部４は、ハニカム構造部４の第一端面１１又は第二端面１２と外周壁３とが交わる端面縁部に、外周壁３及び隔壁１の一部が欠損した欠損部６を、少なくとも１つ有し、欠損部６は、第一端面１１又は第二端面１２上の所定箇所に配置されており、且つ、当該欠損部６の平均サイズが、径方向長さが０．８〜８．０ｍｍで、周囲長が０．８〜４１．０ｍｍで、軸方向長さが０．１〜３２．０ｍｍであり、ハニカム構造部４の側面の総面積に対する、欠損部６の総面積の比の百分率が、１．４０％以下である。【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、筐体としての缶体内にハニカム構造体を収容した際の、当該ハニカム構造体に付与される圧縮面圧による破損を有効に抑制することが可能なハニカム構造体に関する。

現在、先進国におけるディーゼル車やトラックのＮＯｘ規制として更に厳しいものが検討されている。このようなＮＯｘ規制に対して、排気ガス中のＮＯｘを処理するための技術が種々提案されている。例えば、このような技術の１つとして、選択的触媒還元触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」ともいう）等を、多孔質の隔壁を有するハニカム構造体に担持し、当該ハニカム構造体によって排気ガス中のＮＯｘを浄化処理する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

上記したハニカム構造体を用いたＮＯｘ処理においては、ハニカム構造体に担持する触媒の量を多くすることで、浄化性能を向上させることができる。一方で、触媒を担持したハニカム構造体を、ディーゼル車等の排気系に設置したＮＯｘ処理を行った場合、圧力損失の上昇が問題になることがある。特に、浄化性能を向上させるために担持する触媒の量を多くすると、ハニカム構造体の圧力損失の上昇がより顕著になることがある。即ち、ハニカム構造体を用いたＮＯｘ処理においては、「浄化性能の向上」と「圧力損失の上昇抑制」とは、トレードオフ（Ｔｒａｄｅ ｏｆｆ）の関係にある。このため、このようなトレードオフを打破するために、ハニカム構造体の隔壁を高気孔率化する技術が提案されている。例えば、ハニカム構造体の隔壁を高気孔率化することにより、担持する触媒の量を多くしたとしても、圧力損失の上昇を抑制することができると考えられている。

特開２０１３−０５２３６７号公報

しかしながら、隔壁を高気孔率化したハニカム構造体は、ハニカム構造体の機械的強度が低下してしまう。このため、隔壁を高気孔率化したハニカム構造体は、筐体としての缶体内に収容した際に、ハニカム構造体に外周面に付与される圧縮面圧により、破損が生じ易いという問題があった。破損が生じる一因として、製造工程におけるハンドリング（ｈａｎｄｌｉｎｇ）に起因しており、工程時に外周部に接する隔壁の損傷から、それを起点とした破壊へ繋がることがある。

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。本発明によれば、筐体としての缶体内にハニカム構造体を収容した際の、当該ハニカム構造体に付与される圧縮面圧による破損を有効に抑制することが可能なハニカム構造体が提供される。

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］ 第一端面及び第二端面を有する柱状のハニカム構造部を備え、
前記ハニカム構造部は、前記第一端面から前記第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁と、前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁と、を有し、
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する断面において、多角形の前記セルが、前記隔壁によって格子状に区画されており、
前記ハニカム構造部は、前記第一端面又は前記第二端面と前記外周壁とが交わる端面縁部に、前記外周壁及び前記隔壁の一部が欠損した欠損部を、少なくとも１つ有し、
前記欠損部は、前記端面縁部を構成する前記第一端面又は前記第二端面上の極座標（Ｒ、θ）において、前記θが、下記条件（１）のθ_{（ｎ＝１，２・・・Ｎ）}の値を満たす少なくとも１箇所に配置されており、
前記欠損部の平均サイズが、前記ハニカム構造部の端面の径方向長さが０．８〜８．０ｍｍで、前記ハニカム構造部の端面の周縁に沿った周囲長が０．８〜４１．０ｍｍで、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向の軸方向長さが０．１〜３２．０ｍｍであり、且つ、
前記ハニカム構造部の側面の総面積に対する、当該ハニカム構造部の側面における前記欠損部の総面積の比の百分率が、１．４０％以下である、ハニカム構造体。

（但し、前記極座標（Ｒ、θ）において、Ｒは、前記ハニカム構造部の前記端面縁部を構成する前記第一端面又は前記第二端面の半径を示す動径座標を示す。
前記極座標（Ｒ、θ）において、θは、前記第一端面又は前記第二端面において、当該端面の周縁と、格子状に配列した前記隔壁に平行で且つ当該端面の中心を通る直線と、が交差する交点を０とした角度座標を示す。
前記条件（１）において、Ｎは、多角形の前記セルの頂点の数を示し、Ｎ＝４〜８である。ｎは、Ｎ以下の各自然数（ｎ＝１，２・・・Ｎ）を示す。）

［２］ 前記ハニカム構造部の側面の総面積に対する、当該ハニカム構造部の側面における前記欠損部の総面積の比の百分率が、０．０１〜１．４０％である、前記［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記ハニカム構造部の端面の径方向長さが０．８〜８．０ｍｍで、前記ハニカム構造部の端面の周縁に沿った周囲長が０．８〜４１．０ｍｍで、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向の軸方向長さが０．１〜３２．０ｍｍである前記欠損部を少なくとも１つ有する、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

［４］ 前記隔壁の厚さが、０．０６４〜０．３０５ｍｍである、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［５］ 前記ハニカム構造部のセル密度が、３１〜１４０個／ｃｍ^２である、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［６］ 前記ハニカム構造部の外径が、５０．８〜３５５．６ｍｍである、前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［７］ 前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向の軸方向長さが、５０．８〜４３１．８ｍｍである、前記［１］〜［６］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、筐体としての缶体内にハニカム構造体を収容した際の、当該ハニカム構造体に付与される圧縮面圧による破損を有効に抑制することができる。このため、本発明のハニカム構造体は、アイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）の改善に寄与することができる。

本発明のハニカム構造体の第一実施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の第一端面側を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。 図１に示すハニカム構造体の一部を拡大した拡大斜視図である。 図１に示すハニカム構造体の第一端面上における極座標を説明するための平面図である。 本発明のハニカム構造体の第二実施形態を模式的に示す拡大斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、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（第一実施形態）：
本発明のハニカム構造体の第一実施形態は、図１〜図４に示すようなハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカム構造体の第一端面側を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図４は、図１に示すハニカム構造体の一部を拡大した拡大斜視図である。

図１〜図４に示すように、本実施形態のハニカム構造体１００は、第一端面１１及び第二端面１２を有する柱状のハニカム構造部４を備えたものである。ハニカム構造部４は、多孔質の隔壁１と、隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３と、を有する。即ち、外周壁３は、格子状に配設された隔壁１を囲繞するように配設されている。多孔質の隔壁１は、ハニカム構造部４の第一端面１１から第二端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を取り囲むように配置されている。

ハニカム構造部４は、セル２の延びる方向に直交する断面において、多角形のセル２が、隔壁１によって格子状に区画されている。以下、「セル２の形状」という場合は、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する断面における、セル２の形状のことを意味する。図１〜図４に示すハニカム構造体１００において、セル２の形状は、正方形である。なお、特に限定されることはないが、セル２の形状は、四角形、六角形、八角形であることが好ましい。

ハニカム構造部４は、第一端面１１又は第二端面１２と外周壁３とが交わる端面縁部に、外周壁３及び隔壁１の一部が欠損した欠損部６を、少なくとも１つ有することを特徴とする。このような欠損部６を有することで、筐体としての缶体内にハニカム構造体１００を収容した際の、ハニカム構造体１００に付与される圧縮面圧による破損を有効に抑制することができる。

本実施形態のハニカム構造体１００において、欠損部６は、ハニカム構造部４の端面縁部の所定の箇所に配置されている。即ち、欠損部６は、ハニカム構造部４の端面縁部を構成する第一端面１１又は第二端面１２上の極座標（Ｒ、θ）において、θが、下記条件（１）のθ_{（ｎ＝１，２・・・Ｎ）}の値を満たす少なくとも１箇所に配置されている。

但し、上記極座標（Ｒ、θ）において、Ｒは、ハニカム構造部４の端面縁部を構成する第一端面１１又は第二端面１２の半径を示す動径座標を示す。また、上記極座標（Ｒ、θ）において、θは、第一端面１１又は第二端面１２において、当該端面（即ち、第一端面１１又は第二端面１２）の周縁と、格子状に配列した隔壁１に平行で且つ当該端面の中心を通る直線と、が交差する交点を０（度数法における０°）とした角度座標を示す。

また、上記条件（１）において、Ｎは、多角形のセル２の頂点の数を示し、Ｎ＝４〜８である。ｎは、Ｎ以下の各自然数（ｎ＝１，２・・・Ｎ）を示す。また、上記条件（１）におめる「±θ_{（但し、ｎ＝１）}／２」は、「−θ_{（ｎ＝１）}／２」から「＋θ_{（ｎ＝１）}／２」の範囲を意味している。

ここで、上記条件（１）のθ_{（ｎ＝１，２・・・Ｎ）}の値について、セル２の形状が「四角形」である場合を例に、更に詳しく説明する。セル２の形状が「四角形」である場合、Ｎ＝４であり、ｎは、１，２，３，４の自然数を示す。従って、セル２の形状が「四角形」である場合の上記条件（１）は、下記条件（１−１）〜（１−４）を示すこととなる。

条件（１−１）：π／８≦θ_{（ｎ＝１）}≦３π／８
条件（１−２）：５π／８≦θ_{（ｎ＝２）}≦７π／８
条件（１−３）：９π／８≦θ_{（ｎ＝３）}≦１１π／８
条件（１−４）：１３π／８≦θ_{（ｎ＝４）}≦１５π／８

以下、図５を参照しつつ、上記極座標（Ｒ、θ）について更に詳しく説明する。図５は、図１に示すハニカム構造体１００の第一端面１１上における極座標を説明するための平面図である。図５に示すように、極座標（Ｒ、θ）におけるＲは、ハニカム構造部４の端面縁部を構成する第一端面１１の半径を示す動径座標を示す。従って、極座標（Ｒ、θ）は、第一端面１１の周縁に沿った円座標を示しているといえる。なお、ここでは、図５を参照しつつ、ハニカム構造部４の第一端面１１側についての例を説明するが、ハニカム構造部４の第二端面１２（図１参照）側についても同様の方法で極座標（Ｒ、θ）を規定することができる。

図５に示すように、極座標（Ｒ、θ）におけるθは、第一端面１１の周縁と、格子状に配列した隔壁１に平行で且つ第一端面１１の中心を通る直線と、が交差する交点を０とした角度座標を示す。条件（１）のθ_{（ｎ＝１，２・・・Ｎ）}は、極座標（Ｒ、θ）におけるθが取り得る角度座標の範囲を示している。例えば、図５においては、欠損部６が、ハニカム構造部４の端面縁部を構成する第一端面１１上の、上記条件（１−２）を満たす範囲（即ち、５π／８≦θ_{（ｎ＝２）}≦７π／８）に配置されている。例えば、セル２の形状が「六角形」である場合には、Ｎ＝６、ｎ＝１，２，３，４，５，６として、上述した四角形の例にならって、条件（１）のθ_{（ｎ＝１，２，３，４，５，６）}の値（即ち、θが取り得る角度座標の範囲）を規定することができる。

欠損部６が、極座標（Ｒ、θ）において、上記条件（１）のθ_{（ｎ＝１，２・・・Ｎ）}の値を満たす少なくとも１箇所に配置されることにより、ハニカム構造体１００に付与される圧縮面圧による破損を有効に抑制することができる。例えば、上記条件（１）に示される箇所以外に配置されていると、圧縮面圧による破損を抑制する効果が十分に得られず、逆に、欠損部６が存在することで、ハニカム構造体１００のアイソスタティック強度が低下してしまうことがある。

本実施形態のハニカム構造体１００は、図１，２，４に示すような欠損部６の平均サイズが、以下の通りである。欠損部６の平均サイズとは、欠損部６が１つの場合には、その欠損部６のサイズ（即ち、各寸法の最大値）である。欠損部６の平均サイズとは、欠損部６が２つ以上の場合には、それぞれの欠損部６の各寸法の最大値の相加平均を示す値である。欠損部６のハニカム構造部４の第一端面１１の径方向長さＡの平均サイズが０．８〜８．０ｍｍである。また、ハニカム構造部４の第一端面１１の径方向長さＢの平均サイズが０．８〜８．０ｍｍである。更に、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向の軸方向長さＣの平均サイズが０．１〜３２．０ｍｍである。このように構成することにより、ハニカム構造体１００のアイソスタティック強度を維持しつつ、圧縮面圧による破損を有効に抑制することができる。なお、２つ以上の欠損部６の平均サイズを算出する際、平均サイズの算出における有効な欠損部６としては、欠損部６の径方向長さ、周囲長、及び軸方向長さのいずれか１つの最大寸法が、少なくも０．１ｍｍであるものとする。

なお、特に限定されることはないが、欠損部６のハニカム構造部４の第一端面１１の径方向長さＡの平均サイズが０．８〜６．０ｍｍであることが好ましく、０．８〜４．０ｍｍであることが更に好ましい。また、ハニカム構造部４の第一端面１１の径方向長さＢの平均サイズが０．８〜３０．０ｍｍであることが好ましく、０．８〜２０．０ｍｍであることが更に好ましい。更に、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向の軸方向長さＣの平均サイズが０．８〜２４．０ｍｍであることが好ましく、０．８〜１６．０ｍｍ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、圧縮面圧による破損をより有効に抑制することができる。

更に、本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４の側面の総面積に対する、当該ハニカム構造部４の側面における欠損部６の総面積の比の百分率が、１．４０％以下である。このように構成することによって、ハニカム構造体１００のアイソスタティック強度の低下を有効に抑制することができる。なお、上述した欠損部６の総面積の比の百分率は、０．０１〜１．４０％であることが好ましく、０．０１〜０．５％であることが更に好ましい。

また、欠損部６が複数個ある場合には、欠損部６のうちの少なくとも１つが、上述した平均サイズを満たしていることが好ましい。即ち、端面の径方向長さＡが０．８〜８．０ｍｍで、端面の周縁に沿った周囲長Ｂが０．８〜４１．０ｍｍで、セル２の延びる方向の軸方向長さＣが０．１〜３２．０ｍｍである欠損部６を少なくとも１つ有することが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造体に付与される圧縮面圧による破損を抑制する効果を、より良好に発現させることができる。

欠損部６は、外周壁３及び隔壁１の一部が欠損（欠落）した部分である。このような欠損部６は、実質的に、上記条件（１）を満たす極座標（Ｒ、θ）で示す箇所のみに配置されていることが好ましい。また、欠損部６は、実質的に、上記条件（１）を満たす極座標（Ｒ、θ）で示す箇所に収まるように配置されていることが好ましい。

欠損部６の個数については特に制限はない。例えば、欠損部６の平均サイズが上記数値を満たし、且つ、上述した「欠損部６の総面積の比の百分率」が１．４０％以下となるのであれば、第一端面１１及び第二端面１２のそれぞれの端面縁部に、欠損部６が複数個配置されていてもよい。

ハニカム構造体１００は、隔壁１の厚さが、０．０６４〜０．３０５ｍｍであることが好ましく、０．０８９〜０．１３２ｍｍであることが更に好ましい。隔壁１の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。隔壁１の厚さが０．０６４ｍｍ未満であると、十分な強度が得られない場合がある。一方、隔壁１の厚さ０．３０５ｍｍを超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することがある。

隔壁１によって区画形成されるセル２のセル密度が、３１〜１４０個／ｃｍ^２であることが好ましく４７〜９３個／ｃｍ^２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、本実施形態のハニカム構造体１００を、自動車のエンジンから排出される排気ガスを浄化するための浄化部材（例えば、触媒担体やフィルタ）として好適に利用することができる。

ハニカム構造体１００は、隔壁１の気孔率が、２７〜６５％であることが好ましく、２７〜５５％であることが更に好ましく、３０〜５５％であることが特に好ましい。隔壁１の気孔率は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の気孔率が、２７％未満であると、ハニカム構造体１００を触媒担体などの排気ガス浄化部材として使用する際に、触媒担持後に触媒が剥離することがある。隔壁１の気孔率が、６５％を超えると、十分な強度が得られない場合がある。

ハニカム構造部４の外周壁３の厚さについては特に制限はないが、例えば、０．１〜８．０ｍｍであることが好ましく、０．１〜４．０ｍｍであることが更に好ましく、０．
１〜２．０ｍｍであることが特に好ましい。外周壁３の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープを用いて測定することができる。外周壁３の厚さが０．１ｍｍ未満であると、十分な強度が得られない場合がある。一方、外周壁３の厚さが８．０ｍｍを超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することがある。

ハニカム構造部４の外周壁３は、隔壁１と一体的に構成されたものであってもよいし、隔壁１を囲繞するように外周コート材を塗工することによって形成した外周コート層であってもよい。図示は省略するが、外周コート層は、製造時において、隔壁と外周壁とを一体的に形成した後、形成された外周壁を、研削加工等の公知の方法によって除去した後、隔壁の外周側に設けることができる。

ハニカム構造部４の形状については特に制限はない。ハニカム構造部４の形状としては、第一端面１１及び第二端面１２の形状が、円形、楕円形等の柱状を挙げることができる。

ハニカム構造部４の大きさ、例えば、ハニカム構造部４の外径やセル２の延びる方向の軸方向長さについては、特に制限はない。本実施形態のハニカム構造体１００を、排気ガス浄化用の浄化部材として用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。例えば、ハニカム構造部４の外径（例えば、第一端面１１の直径）が、５０．８〜３５５．６ｍｍであることが好ましく、７６．２〜３３０．２ｍｍであることが更に好ましい。また、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向の軸方向長さが、５０．８〜４３１．８ｍｍであることが好ましく、１０１．６〜２５４．０ｍｍであることが更に好ましい。

隔壁１の材料が、炭化珪素、コージェライト、珪素−炭化珪素複合材料、コージェライト−炭化珪素複合材料、窒化珪素、ムライト、アルミナ及びチタン酸アルミニウムから構成される群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。隔壁１を構成する材料は、上記群に列挙された材料を、３０質量％以上含む材料であることが好ましく、４０質量％以上含む材料であることが更に好ましく、５０質量％以上含む材料であることが特に好ましい。なお、珪素−炭化珪素複合材料とは、炭化珪素を骨材とし、珪素を結合材として形成された複合材料である。また、コージェライト−炭化珪素複合材料とは、炭化珪素を骨材とし、コージェライトを結合材として形成された複合材料である。本実施形態のハニカム構造体１００において、隔壁１を構成する材料は、特に、コージェライトが好ましい。

（２）ハニカム構造体（第二実施形態）：
次に、本発明のハニカム構造体の第二実施形態について説明する。本発明のハニカム構造体の第二実施形態は、図６に示すようなハニカム構造体２００である。ここで、図６は、本発明のハニカム構造体の第二実施形態を模式的に示す拡大斜視図である。なお、図６において、図１〜図４に示すハニカム構造体１００と同様の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略することがある。

図６に示すハニカム構造体２００は、第一端面１１及び第二端面（図示せず）を有する柱状のハニカム構造部４を備えたものである。ハニカム構造部４は、多孔質の隔壁１と、隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３と、を有する。

図６に示すように、ハニカム構造部４は、第一端面１１と外周壁３とが交わる端面縁部に、外周壁３及び隔壁１の一部が欠損した欠損部６ａを有する。本実施形態のハニカム構造体２００の欠損部６ａは、図４に示すハニカム構造体１００の欠損部６と、その形状が異なっている。例えば、図４に示すハニカム構造体１００の欠損部６は、第一端面１１側の端面縁部の一部が不定形に切り欠かれたような形状の欠損部６となっている。一方、図６に示すように、本実施形態のハニカム構造体２００の欠損部６ａは、第一端面１１側の端面縁部において、第一端面１１の径方向長さＡ、第一端面１１の径方向長さＢ、及びセル２の延びる方向の軸方向長さＣが、それぞれ一定となるように切り欠かれた形状の欠損部６ａとなっている。このように構成されたハニカム構造体２００においても、筐体としての缶体内にハニカム構造体２００を収容した際の、ハニカム構造体２００に付与される圧縮面圧による破損を有効に抑制することができる。なお、ハニカム構造体２００の欠損部６ａは、図６に示すような形状に限定されることはなく、その他の種々の形状に変更することもできる。即ち、ハニカム構造体２００の欠損部６ａは、第一端面１１の径方向長さＡ、第一端面１１の径方向長さＢ、及びセル２の延びる方向の軸方向長さＣが所定の数値範囲に収まるものであれば、その形状についての制限はない。

（３）ハニカム構造体の製造方法：
本発明のハニカム構造体を製造する方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造部を作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカム構造部を作製するための坏土は、原料粉末として、前述のハニカム構造部の好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、造孔材、及び水を添加することによって調製することができる。原料粉末としては、例えば、炭化珪素粉末と金属珪素粉末と混合した粉末を用いることができる。バインダとしては、例えば、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）や、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（Ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）等を挙げることができる。また、添加剤としては、界面活性剤等を挙げることができる。

次に、このようにして得られた坏土を押出成形することにより、複数のセルを区画形成する隔壁、及びこの隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を作製する。以下、柱状のハニカム成形体の一方の端面を「第一端面」とし、もう一方の端面を「第二端面」とする。

次に、得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥する。次に、乾燥したハニカム成形体の第一端面又は第二端面と外周壁とが交わる端面縁部において、外周壁及び隔壁の一部を欠損させて、欠損部を形成する。欠損部を形成する方法として、例えば、フライス加工でハニカム成形体の側面を切削する方法を挙げることができる。

次に、ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム構造体を製造する。焼成温度及び焼成雰囲気は原料により異なり、当業者であれば、選択された材料に最適な焼成温度及び焼成雰囲気を選択することができる。なお、ハニカム成形体を焼成した後に、ハニカム構造体の端面縁部において、外周壁及び隔壁の一部を欠損させて、欠損部を作製してもよい。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を２．０質量部、分散媒を６０質量部、有機バインダを５．６質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては、水を使用した。有機バインダとしては、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を使用した。分散剤としては、デキストリン（Ｄｅｘｔｒｉｎ）を使用した。造孔材としては、吸水性ポリマーを使用した。

次に、ハニカム成形体作製用の口金を用いて坏土を押出成形し、全体形状が円柱形状のハニカム成形体を得た。ハニカム成形体のセルの形状は、四角形とした。

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。

次に、乾燥したハニカム成形体の第一端面と外周壁とが交わる端面縁部において、外周壁及び隔壁の一部を欠損させて、欠損部を形成した。欠損部は、フライス加工によって形成した。実施例１においては、表１の「欠損部の平均サイズ」に示すような平均サイズとなる欠損部を３つ形成した。欠損部を形成した箇所については、表２の「欠損部の極座標（Ｒ、θ）」の欄に示す。極座標（Ｒ、θ）において、Ｒは、第一端面又は第二端面の半径を示す動径座標を示す。極座標（Ｒ、θ）において、θは、第一端面又は第二端面において、当該端面の周縁と、格子状に配列した隔壁に平行で且つ当該端面の中心を通る直線と、が交差する交点を０とした角度座標を示す。

次に、乾燥したハニカム成形体を、脱脂し、焼成して、実施例１のハニカム構造体を製造した。

実施例１のハニカム構造体は、第一端面及び第二端面の形状が円形の、円柱形状のものであった。第一端面及び第二端面の外径（直径）の大きさは、３５５．６ｍｍであった。また、ハニカム構造体のセルの延びる方向の長さ（全長）は、２５４ｍｍであった。また、ハニカム構造体を構成するハニカム構造部の側面の表面積は、２８３７．５ｃｍ^２であった。実施例１のハニカム構造体は、隔壁の厚さが０．０８９ｍｍであり、セル密度が９３個／ｃｍ^２であった。表１に、ハニカム構造体の各寸法を示す。ハニカム構造体の隔壁の気孔率は、５０％であった。隔壁の気孔率は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定した。

実施例１のハニカム構造体は、第一端面側の端面縁部において、３つの欠損部を有するものであった。欠損部の平均サイズは、表１に示すように、径方向長さが８．０ｍｍで、周囲長が４１．０ｍｍで、軸方向長さが１６．８ｍｍであった。また、欠損部の累積周囲長が１２３．０ｍｍであった。

また、実施例１のハニカム構造体について、以下の方法で、アイソスタティック強度を測定し、その測定結果を元に「アイソスタティック強度の比」を求めた。結果を表３に示す。また、実施例１のハニカム構造体について、以下の方法で、「キャニング時の面圧負荷試験」を行った。試験結果を表３に示す。また、表３の「欠損部の面積」の欄に、ハニカム構造部の側面における欠損部の総面積（ｃｍ^２）を示す。「欠損部の面積比率」の欄に、ハニカム構造部の側面の総面積に対する、当該ハニカム構造部の側面における欠損部の総面積の比の百分率（％）を示す。

［アイソスタティック強度（ＭＰａ）］
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。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。表３の「アイソスタティック強度の比」の欄には、各実施例及び比較例のハニカム構造体において、製造工程で生じる欠陥及び意図的な欠損部がないハニカム構造体とのアイソスタティック強度の比の値を示す。「アイソスタティック強度の比」については、０．８０以上を合格とする。

［キャニング時の面圧負荷試験］
キャニング時の面圧負荷試験は、以下の方法で行った。セラミック繊維マットを巻きつけたハニカム構造体に、巻締めキャニング装置を用いて巻締め用キャニング缶体に取り付け、設計面圧０．５ＭＰａとなるように一定加重で巻き締めた。

また、以下の評価基準により、キャニング時の面圧負荷試験に関する評価（以下、「キャニング試験評価」ともいう）を行った。結果を表３の「キャニング試験評価」の欄に示す。
巻き締め後にハニカム構造体に破損がない場合を「合格」とする。
巻き締め後にハニカム構造体が破損した場合を「不合格」とする。

（実施例２〜１５）
表１に示すように、ハニカム構造体の各寸法を変更し、且つ、欠損部の個数及び平均サイズを変更したハニカム構造体を作製した。欠損部を形成した箇所については、表２の「欠損部の極座標（Ｒ、θ）」の欄に示す通りである。なお、表２の「第一端面」の欄は、第一端面側の端面縁部に配置された欠損部の極座標（Ｒ、θ）を示し、「第二端面」の欄は、第二端面側の端面縁部に配置された欠損部の極座標（Ｒ、θ）を示す。第一端面側及び第二端面側のそれぞれの極座標（Ｒ、θ）において、「θ＝０」となる点は、セルの延びる方向の軸方向において同一箇所となるようにしてそれぞれの極座標（Ｒ、θ）を定めた。なお、実施例１４及び１５のハニカム構造体においては、セルの形状が六角形である。

（比較例１〜７）
表１に示すように、ハニカム構造体の各寸法を変更し、且つ、欠損部の個数及び平均サイズを変更したハニカム構造体を作製した。欠損部を形成した箇所については、表２の「欠損部の極座標（Ｒ、θ）」の欄に示す通りである。なお、比較例７については、第一端面側及び第二端面側の端面縁部に対して、欠損部を１つも設けずにハニカム構造体を作製した。

実施例２〜１５及び比較例１〜７のハニカム構造体について、実施例１と同様の方法でアイソスタティック強度を測定し、その測定結果を元に「アイソスタティック強度の比」を求めた。また、実施例１と同様の方法で「キャニング時の面圧負荷試験」を行った。また、キャニング時の面圧負荷試験結果を元に、キャニング試験評価を行った。各結果を表３に示す。

（結果）
実施例１〜１５のハニカム構造体は、「アイソスタティック強度の比」の値が０．８以上であり、アイソスタティック強度の低下を抑制しつつ、キャニング試験評価についても合格となった。

一方、比較例１のハニカム構造体は、欠損部の径方向長さが８．１ｍｍであったため、欠損部が大き過ぎて、キャニング時に応力集中が生じて、ハニカム構造体に割れが生じた。このため、比較例１のハニカム構造体は、キャニング試験評価が不合格であった。比較例２のハニカム構造体は、欠損部の周囲長が４１．１ｍｍであったため、また、比較例３のハニカム構造体は、欠損部の軸方向長さが３２．１ｍｍであったため、比較例１と同様に欠損部が大き過ぎて、キャニング時に応力集中が生じて、ハニカム構造体に割れが生じた。このため、比較例２，３のハニカム構造体も、キャニング試験評価が不合格であった。比較例４のハニカム構造体は、欠損部の面積比率が１．５４％であったため、欠損部の側面全体に占める比率が大き過ぎて、キャニング試験評価が不合格であった。比較例５〜７は、欠損部の平均サイズが小さ過ぎて、ハニカム構造体に欠陥が残り、アイソスタティック強度が大きく低下し、アイソスタティック強度の比が０．８未満となった。

本発明のハニカム構造体は、排気ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体などとして利用することができる。

１：隔壁、２：セル、３：外周壁、４：ハニカム構造部、６，６ａ：欠損部、１１：第一端面、１２：第二端面、１００，２００：ハニカム構造体。

Claims (7)

1. 第一端面及び第二端面を有する柱状のハニカム構造部を備え、
   前記ハニカム構造部は、前記第一端面から前記第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁と、前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁と、を有し、
   前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する断面において、多角形の前記セルが、前記隔壁によって格子状に区画されており、
   前記ハニカム構造部は、前記第一端面又は前記第二端面と前記外周壁とが交わる端面縁部に、前記外周壁及び前記隔壁の一部が欠損した欠損部を、少なくとも１つ有し、
   前記欠損部は、前記端面縁部を構成する前記第一端面又は前記第二端面上の極座標（Ｒ、θ）において、前記θが、下記条件（１）のθ_{（ｎ＝１，２・・・Ｎ）}の値を満たす少なくとも１箇所に配置されており、
   前記欠損部の平均サイズが、前記ハニカム構造部の端面の径方向長さが０．８〜８．０ｍｍで、前記ハニカム構造部の端面の周縁に沿った周囲長が０．８〜４１．０ｍｍで、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向の軸方向長さが０．１〜３２．０ｍｍであり、且つ、
   前記ハニカム構造部の側面の総面積に対する、当該ハニカム構造部の側面における前記欠損部の総面積の比の百分率が、１．４０％以下である、ハニカム構造体。
   

   

   （但し、前記極座標（Ｒ、θ）において、Ｒは、前記ハニカム構造部の前記端面縁部を構成する前記第一端面又は前記第二端面の半径を示す動径座標を示す。
   前記極座標（Ｒ、θ）において、θは、前記第一端面又は前記第二端面において、当該端面の周縁と、格子状に配列した前記隔壁に平行で且つ当該端面の中心を通る直線と、が交差する交点を０とした角度座標を示す。
   前記条件（１）において、Ｎは、多角形の前記セルの頂点の数を示し、Ｎ＝４〜８である。ｎは、Ｎ以下の各自然数（ｎ＝１，２・・・Ｎ）を示す。）
2. 前記ハニカム構造部の側面の総面積に対する、当該ハニカム構造部の側面における前記欠損部の総面積の比の百分率が、０．０１〜１．４０％である、請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記ハニカム構造部の端面の径方向長さが０．８〜８．０ｍｍで、前記ハニカム構造部の端面の周縁に沿った周囲長が０．８〜４１．０ｍｍで、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向の軸方向長さが０．１〜３２．０ｍｍである前記欠損部を少なくとも１つ有する、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 前記隔壁の厚さが、０．０６４〜０．３０５ｍｍ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. 前記ハニカム構造部のセル密度が、３１〜１４０個／ｃｍ^２である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
6. 前記ハニカム構造部の外径が、５０．８〜３５５．６ｍｍ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. 前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向の軸方向長さが、５０．８〜４３１．８ｍｍ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。

Images