JP2020124681A

JP2020124681A - ハニカム構造体の製造方法

Info

Publication number: JP2020124681A
Application number: JP2019018742A
Authority: JP
Inventors: 郁仁手嶋; Ikuhito Tejima; 宏彰佐井; Hiroaki Sai
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2020-08-20

Abstract

【課題】未封止部が生じにくいハニカム構造体の製造方法を提供する。【解決手段】排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁３１と、入口側の端面３０ａが開口され且つ出口側の端面３０ｂが封止された排ガス導入セル３２と、出口側の端面が開口され且つ入口側の端面が封止された排ガス排出セル３３とを備えたハニカム構造体３０であり、アルミナ粉末、チタニア粉末、分散媒を含む原料組成物とする混合工程、原料組成物から未封止ハニカム成形体とする成形工程、未封止ハニカム成形体の端面に水性媒体を塗布して、端面から０〜１ｍｍの領域の水性媒体重量を、同領域の重量の１０重量％以上且つ端面から３〜５ｍｍ領域の水性媒体重量を、同領域の重量の１重量％未満とする塗布工程、再成形し、セルの断面形状が端面に近づくに従って拡大、又は縮小され、封止ハニカム成形体とする再成形工程、１４００〜１６００°で焼成する焼成工程を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。

ガソリンエンジンや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中には、スス等のパティキュレート（以下、ＰＭともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境または人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、ＣＯ、ＨＣまたはＮＯｘ等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境または人体に及ぼす影響についても懸念されている。

そこで、内燃機関と連結されることにより排ガス中のＰＭを捕集したり、排ガスに含まれるＣＯ、ＨＣまたはＮＯｘ等の排ガス中の有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、チタン酸アルミニウム、コージェライト、炭化ケイ素等の多孔質セラミックからなるハニカム構造体が種々提案されている。

また、これらのハニカムフィルタでは、内燃機関の燃費を改善し、圧力損失の上昇に起因する運転時のトラブル等をなくすために、圧力損失の低いハニカム構造体からなるフィルタが種々提案されている。

特許文献１には、柱体の端面に複数の孔が開口したハニカム構造体の製造方法であって、柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の貫通孔が開口しており、焼成することにより上記ハニカム構造体となるグリーンハニカム成形体の複数の上記貫通孔の一部に封口用治具の複数の封口用突起をそれぞれ挿入することにより、上記隔壁同士を溶着させて上記貫通孔を封口する封口工程を備え、上記封口工程では、上記封口用突起が、複数の上記貫通孔の一部に対応した位置に配置されており、且つ上記封口用突起が、上記封口用突起の先端部に位置し、円錐状をなす円錐状先端部と、上記封口用突起の基部に位置し、上記円錐状先端部よりも頂角が大きい角錐から相似に縮小した角錐を取り除いた角錐台状をなす角錐状基部とを有する上記封口用治具を用いて上記貫通孔を封口する、ハニカム構造体の製造方法が開示されている。

再公表特許２０１４−６１４９５号

特許文献１に記載のハニカム構造体の製造方法では、ハニカム構造体の端部の変形角度が大きすぎると壁面が破損し、変形角度が小さすぎると未封止部が生じることがあった。該未封止部が生じると、スス漏れや端面の破損を引き起こす原因となり、改善の余地があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、未封止部が生じにくいハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のハニカム構造体の製造方法は、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁と、排ガス入口側の端面が開口され且つ排ガス出口側の端面が封じられている排ガス導入セルと、排ガス出口側の端面が開口され且つ排ガス入口側の端面が封じられている排ガス排出セルとを備えたハニカム構造体の製造方法であって、少なくともアルミナ粉末、チタニア粉末及び分散媒を含む原料を混合して原料組成物を作製する混合工程、上記原料組成物を成形して未封止ハニカム成形体を作製する成形工程、上記未封止ハニカム成形体の端面に水性媒体を塗布して、上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を、上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域の重量に対して１０重量％以上、かつ、上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を、上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域の重量に対して１重量％未満となるように調整する塗布工程、上記未封止ハニカム成形体を再成形し、排ガス導入セル及び排ガス排出セルとなるセルの長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って拡大され、又は、縮小され、封じられた形状の封止ハニカム成形体を作製する再成形工程、並びに、上記封止ハニカム成形体を１４００〜１６００℃で焼成する焼成工程を有することを特徴とする。

本発明者らは、詳しくは後述するが、ハニカム構造体の製造方法について詳細に検討し、再成形工程の前の未封止ハニカム成形体に対して、未封止ハニカム成形体の所定の領域が、所定量の水性媒体を含むように、水性媒体を塗布する塗布工程を付加したので、得られたハニカム構造体にスス漏れや端面の破損を引き起こす原因となる未封止部が生じることを防止することができた。
なお、水性媒体とは、水のみからなる水性媒体、又は、５０体積％以上の水と有機溶剤とからなる水性媒体が挙げられる。有機溶剤としては、ベンゼン、メタノール等のアルコールが挙げられる。
また、未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域に含まれる未封止ハニカム成形体の重量に対する水性媒体の重量は、例えば、水性媒体を塗布しない未封止ハニカム成形体と、水性媒体を塗布した後の未封止ハニカム成形体のそれぞれについて、端面から１ｍｍで切除した後に、切除により得られた端面から０〜１ｍｍの領域についてそれぞれの重量を比較して、（水性媒体の重量）／（水性媒体を含めた未封止ハニカム成形体の重量）により求めることができる。

上記塗布工程では、上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を、上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域の重量に対して１０重量％以上となるように調整する。上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を上記範囲とすることにより、封止部の柔軟性、接着性が向上し、未封止部が生じることを確実に防止することができる。
上記塗布工程では、未封止部が生じることをより確実に防止する観点から、上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を、上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域の重量に対して１３重量％以上となるように調整することが好ましい。

上記塗布工程では、上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を、上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域の重量に対して１重量％未満となるように調整する。上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を上記範囲とすることにより、封止部を形成する際のセル隔壁の変形の起点となる部分が安定し、未封止部が生じることを確実に防止することができる。
上記塗布工程では、未封止部が生じることをより確実に防止する観点から、上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を、上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域の重量に対して０．５重量％未満となるように調整することが好ましい。
また、未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域に含まれる未封止ハニカム成形体の重量に対する水性媒体の重量は、例えば、水性媒体を塗布しない未封止ハニカム成形体と、水性媒体を塗布した後の未封止ハニカム成形体のそれぞれについて、端面から３ｍｍ及び５ｍｍで切除し、切除により得られた端面から３〜５ｍｍの領域についてそれぞれの重量を比較して、（水性媒体の重量）／（水性媒体を含めた未封止ハニカム成形体の重量）により求めることができる。

上記塗布工程において、未封止部が生じることをより確実に防止する観点から、上記未封止ハニカム成形体の端面から１〜３ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量が、上記未封止ハニカム成形体の端面から１〜３ｍｍの領域の重量に対して６重量％未満となるように調整することが好ましい。
上記未封止ハニカム成形体の端面が潰れてセルが塞がることを防止するためである。
また、未封止ハニカム成形体の端面から１〜３ｍｍの領域に含まれる未封止ハニカム成形体の重量に対する水性媒体の重量は、例えば、水性媒体を塗布しない未封止ハニカム成形体と、水性媒体を塗布した後の未封止ハニカム成形体のそれぞれについて、端面から１ｍｍ及び３ｍｍで切除し、切除により得られた端面から１〜３ｍｍの領域についてそれぞれの重量を比較して、（水性媒体の重量）／（水性媒体を含めた未封止ハニカム成形体の重量）により求めることができる。

図１（ａ）は、成形工程により作製された未封止ハニカム成形体を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した未封止ハニカム成形体のＡ−Ａ線断面図である。図２は、図１（ｂ）に示した未封止ハニカム成形体の端面の近傍を模式的に示す断面図である。図３は、未封止ハニカム成形体の再成形工程の様子を模式的に示す説明図である。図４は、未封止ハニカム成形体の再成形工程の様子を模式的に示す断面図である。図５（ａ）は、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図５（ｃ）は、一方の端面側から見た端面図である。

（発明の詳細な説明）
［ハニカム構造体の製造方法］
まず、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。

以下においては、チタン酸アルミニウムからなるハニカム構造体の製造方法を例にとって説明するが、本発明の製造対象は、チタン酸アルミニウムに限定されるものではない。
（混合工程）
混合工程は、少なくともアルミナ粉末、チタニア粉末及び分散媒を含む原料を混合して原料組成物を作製する工程である。
まず、アルミナ粉末及びチタニア粉末に、マグネシア粉末、シリカ粉末等の添加剤を添加し、混合することにより混合粉末を得る。

上記混合粉末において、シリカとマグネシアは、焼成助剤としての役割もあるが、焼成助剤としては、シリカとマグネシアの他に、Ｙ、Ｌａ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの酸化物が用いられていてもよい。これらの混合粉末に以下の添加剤を必要により添加して原料組成物を得る。成形助剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコールが挙げられる。有機バインダとしては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース等の親水性有機高分子が挙げられる。
分散媒としては、水のみからなる分散媒、又は、５０体積％以上の水と有機溶剤とからなる分散媒が挙げられる。有機溶剤としては、ベンゼン、メタノール等のアルコールが挙げられる。造孔剤としては、球状アクリル粒子、グラファイト、デンプンが挙げられる。

また、原料組成物中には、その他の成分が更に含有されていてもよい。その他の成分としては、たとえば、可塑剤、分散剤、潤滑剤が挙げられる。可塑剤としては、たとえば、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が挙げられる。分散剤としては、たとえば、ソルビタン脂肪酸エステルが挙げられる。潤滑剤としては、たとえば、グリセリンが挙げられる。

（成形工程）
成形工程は、混合工程により得られた原料組成物を成形して未封止ハニカム成形体を作製する工程である。
未封止ハニカム成形体は、たとえば、原料組成物を押出金型を用いて押出成形することにより作製することができる。すなわち、未封止ハニカム成形体は、ハニカム構造体の筒状の外周壁と隔壁となる部分を構成する壁部を一度に押出成形することにより作製する。また、押出成形では、ハニカム構造体の一部の形状に対応する成形体を成形してもよい。すなわち、ハニカム構造体の一部の形状に対応する成形体を成形し、それら成形体を組み合わせることによってハニカム構造体と同一形状を有するハニカム成形体を作製してもよい。

図１（ａ）は、成形工程により作製された未封止ハニカム成形体を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した未封止ハニカム成形体のＡ−Ａ線断面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、上記成形工程により、セル１２、１３の長手方向に垂直な断面形状が四角で、端面１０ａ′、１０ｂ′におけるセル１２、１３の形状も全く同じ四角形状で、セル１２、１３を隔てるセル隔壁１１を有し、全体が円柱形状の未封止ハニカム成形体１０′が作製される。

（塗布工程）
塗布工程は、未封止ハニカム成形体の端面に水性媒体を塗布して、上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を、上記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域の重量に対して１０重量％以上、かつ、上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域に含まれる上記水性媒体の重量を、上記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域の重量に対して１重量％未満となるように調整する工程である。
このような塗布工程により、所定量の水性媒体を含むように、水性媒体を塗布する塗布工程を付加したので、得られたハニカム構造体にスス漏れや端面の破損を引き起こす原因となる未封止部が生じることを防止することができる。
なお、塗布工程は、未封止部が生じることを好適に防止する観点から、両側の端面に対して行うことが好ましい。

図２は、図１（ｂ）に示した未封止ハニカム成形体の端面の近傍を模式的に示す断面図である。
図２に示すように、未封止ハニカム成形体１０′の端面１０ａ′から０〜１ｍｍの領域は、後述する再成形工程により封じられた端面が形成するために当接される接着部である。端面から３〜５ｍｍの領域は、０〜１ｍｍの領域を当接させるために屈曲される変形部である。１〜３ｍｍの領域は、接着部と変形部との中間部である。

塗布工程では、未封止ハニカム成形体１０′の端面から０〜１ｍｍの領域（接着部）に含まれる水性媒体の重量を、未封止ハニカム成形体１０′の端面から０〜１ｍｍの領域の重量に対して１０重量％以上となるように調整する。
未封止ハニカム成形体１０′の端面から０〜１ｍｍの領域（接着部）に含まれる水性媒体の重量を上記範囲とすることにより、封止部の柔軟性、接着性が向上し、未封止部が生じることを確実に防止することができる。
塗布工程では、未封止部が生じることをより確実に防止する観点から、未封止ハニカム成形体１０′の端面から０〜１ｍｍの領域（接着部）に含まれる水性媒体の重量を、未封止ハニカム成形体１０′の端面から０〜１ｍｍの領域（接着部）の重量に対して１３重量％以上となるように調整することが好ましい。

塗布工程では、未封止ハニカム成形体１０′の端面から３〜５ｍｍの領域（変形部）に含まれる水性媒体の重量を、未封止ハニカム成形体１０′の端面から３〜５ｍｍの領域（変形部）の重量に対して１重量％未満となるように調整する。未封止ハニカム成形体１０′の端面から３〜５ｍｍの領域（変形部）に含まれる水性媒体の重量を上記範囲とすることにより、封止部を形成する際のセル隔壁の変形の起点となる部分が安定し、未封止部が生じることを確実に防止することができる。
塗布工程では、未封止部が生じることをより確実に防止する観点から、未封止ハニカム成形体１０′の端面から３〜５ｍｍの領域（変形部）に含まれる水性媒体の重量を、未封止ハニカム成形体１０′の端面から３〜５ｍｍの領域（変形部）の重量に対して０．５重量％未満となるように調整することが好ましい。

塗布工程において、未封止部が生じることをより確実に防止する観点から、未封止ハニカム成形体１０′の端面から１〜３ｍｍの領域に含まれる水性媒体の重量が、未封止ハニカム成形体１０′の端面から１〜３ｍｍの領域の重量に対して６重量％未満となるように調整することが好ましい。
未封止ハニカム成形体１０′の端面が潰れてセルが塞がることを防止するためである。

水性媒体としては、水のみからなる水性媒体、又は、５０体積％以上の水と有機溶剤とからなる水性媒体が挙げられる。有機溶剤としては、ベンゼン、メタノール等のアルコールが挙げられる。

塗布工程において、未封止ハニカム成形体１０′の端面に水性媒体を塗布する方法としては、吹き付け、刷毛塗り、カーテンフローコーター、ロールコート等が挙げられる。未封止ハニカム成形体１０′の端面から０〜１ｍｍの領域（接着部）に集中して水性媒体を塗布することができ、端面から３〜５ｍｍの領域（変形部）に含まれる水性媒体の重量を少なくできる点から、刷毛塗りにより塗布することが好ましい。

（再成形工程）
再成形工程は、未封止ハニカム成形体を再成形し、排ガス導入セル及び排ガス排出セルとなるセルの長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って拡大され、又は、縮小され、封じられた形状の封止ハニカム成形体を作製する工程である。
具体的には、未封止ハニカム成形体１０′に対し、テーパー冶具を用い、ハニカム構造体の端部領域に相当する部分を形成するための再成形を行い、排ガス導入セル及び排ガス排出セルとなるセル１２、１３の長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って拡大され、又は、縮小され、封じられた形状の封止ハニカム成形体とする。
再成形工程は、塗布工程が終了した後、蒸発により水分含有量が変化する前に行うことが望ましい。

図３は、未封止ハニカム成形体の再成形工程の様子を模式的に示す説明図であり、図４は、未封止ハニカム成形体の再成形工程の様子を模式的に示す断面図である。
図３及び図４に示すように、支持部２３と支持部２３上に固定された基台部２１と基台部２１上に形成された多数の四角錐形状の先端部２２とを備えたテーパー冶具２０を用い、先端部２２の四角錐を構成する４つの平面２２ｂの境界部である角部２２ｃが未封止ハニカム成形体１０′の端面１０ａ′におけるセル隔壁１１の四角を構成する一の辺１１ａの真ん中に当接するように配置し、未封止ハニカム成形体１０′の中央部分に向かってテーパー冶具２０を押し込む。

このとき、先端部２２が押し込まれたセル１２の端部領域に相当する部分は、セルの長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って拡大された形状となり、先端部２２が押し込まれたセル１２の上下左右に存在していたセル１３の端部領域に相当する部分は、セル１３の長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って縮小され、封じられた形状となる。
テーパー治具の先端部２２の角度及び隣り合う先端部２２同士の幅を調整することにより、端面におけるセル隔壁の厚さを調整することができる。

この再成形工程により得られた封止ハニカム成形体は、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用い、１００〜１５０℃、大気雰囲気下で乾燥され、２５０〜４００℃、酸素濃度５容積％〜大気雰囲気下で脱脂される。

（焼成工程）
焼成工程は、再成形工程により得られた封止ハニカム成形体を１４００〜１６００℃で焼成する工程である。この焼成工程では、アルミナの表面からチタニアとの反応が進行して、チタン酸アルミニウムの相が形成される。焼成は、公知の単独炉、いわゆるバッチ炉や、連続炉を用いて行うことができる。焼成温度は、１４５０〜１５５０℃の範囲であることが望ましい。焼成時間は特に限定されないが、上記の焼成温度において１〜２０時間保持することが望ましく、１〜１０時間保持することがより望ましい。また、焼成工程は大気雰囲気下で行うことが望ましい。大気雰囲気に窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを混合することにより、酸素濃度を調整してもよい。

上記した混合工程、成形工程、塗布工程、再成形工程、及び、焼成工程を経ることにより、本発明のハニカム構造体を製造することができる。

本発明のハニカム構造体を製造方法により得られたハニカム構造体は、上述した工程を有するため、未封止部が生じにくい。未封止部が生じる率としては、好適には５％以下であり、より好適には３％以下である。
未封止部が生じる率は、例えば、ハニカム構造体を作製し、得られたハニカム構造体について一方の端面から光を照射し、他方の端面から光漏れが生じたハニカム構造体のセルをカウントし、（光漏れが生じたハニカム構造体のセルの数）／（作製したハニカム構造体のセル総数）×１００により求めることができる。

本発明のハニカム構造体の製造方法により得られるハニカム構造体は、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁と、排ガス入口側の端面が開口され且つ排ガス出口側の端面が封じられている排ガス導入セルと、排ガス出口側の端面が開口され且つ排ガス入口側の端面が封じられている排ガス排出セルとを備えたハニカム構造体であって、上記排ガス導入セル及び上記排ガス排出セルは、上記排ガス導入セル及び上記排ガス排出セルの長手方向に垂直な断面形状が一定である内部領域と、上記排ガス導入セル及び上記排ガス排出セルの長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って拡大又は縮小されている端部領域とからなることを特徴とする。
本発明のハニカム構造体の製造方法により得られるハニカム構造体は、上述した本発明のハニカム構造体の製造方法により作製されるため、未封止部が生じにくく、スス漏れや端面の破損を起こしにくい。

図５（ａ）は、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図５（ｃ）は、一方の端面側から見た端面図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すハニカム構造体３０は、排ガスの流路となる複数のセル３２、３３を区画形成する多孔質のセル隔壁３１と、排ガス入口側の端面３０ａが開口され且つ排ガス出口側の端面３０ｂが封じられている排ガス導入セル３２と、排ガス出口側の端面３０ｂが開口され且つ排ガス入口側の端面３０ａが封じられている排ガス排出セル３３とを備え、排ガス導入セル３２及び排ガス排出セル３３は、排ガス導入セル３２及び排ガス排出セル３３の長手方向に垂直な断面形状が一定である内部領域３０Ｂと、排ガス導入セル３２及び排ガス排出セル３３の長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って拡大され、又は、縮小され、封じられている端部領域３０Ａ、３０Ｃとからなる。
また、図５（ｃ）に示すように、端面３０ａにおける排ガス導入セル３２の四角が内部領域３０Ｂの排ガス導入セル３２の四角を４５°回転した形状を有する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ハニカム構造体３０が単一のハニカム焼成体からなる場合、ハニカム焼成体はハニカム構造体でもある。

ハニカム構造体を構成する材料は、特に限定されず、例えば、炭化ケイ素、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、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、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック、ケイ素含有炭化ケイ素等が挙げられるが、ハニカム構造体が外周に外周壁を有する一のハニカム焼成体により構成されている場合には、コージェライト又はチタン酸アルミニウムが好ましい。
ハニカム構造体は、チタン酸アルミニウムからなることがより好ましい。
ハニカム構造体がチタン酸アルミニウムからなると、チタン酸アルミニウムは、熱膨張率の低い材料であるので、再生時の熱膨張に起因する破損が発生しにくいハニカム構造体となる。

ハニカム構造体では、上記端部領域のセルの長手方向の長さは、３〜１０ｍｍであることが望ましい。
ハニカム構造体において、上記端部領域のセルの長手方向の長さが、３〜１０ｍｍであると、排ガス入口側において、排ガスがセル内部に導入される抵抗、及び、排ガス出口側において、排ガスがセル内部より排出される抵抗をより小さくできるため、圧力損失をさらに低減させることができる。

ハニカム構造体では、上記端面におけるセル隔壁の厚さは、０．１〜０．５ｍｍであることが望ましい。
ハニカム構造体において、上記端面におけるセル隔壁の厚さが、０．１〜０．５ｍｍであると、圧縮強度を低下させることなく、セル隔壁の厚さを充分に薄くすることができるので、圧力損失を充分に低減させることができる。
また、内部領域におけるセル隔壁の厚さは、０．１２〜０．４ｍｍであることが望ましい。

また、ハニカム構造体では、上記端部領域において、上記排ガス導入セル及び上記排ガス排出セルの長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って拡大又は縮小されており、排ガス入口側及び出口側の端面で開口率が高くなっているので、排ガスがハニカム構造体に流入する際及び排ガス構造体から流出する際の抵抗が小さくなり、圧力損失を充分に低減させることができる。

ハニカム構造体において、内部領域におけるセルの長手方向に垂直な断面形状は、四角形に限定されず、三角形、六角形、八角形であってもよいが、四角形であることが望ましく、正方形であることがより望ましい。

ハニカム構造体の形状としては、円柱状に限定されず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状（例えば、丸面取りされている三角柱状）等が挙げられる。

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面のセルの密度は、３１〜１５５個／ｃｍ^２（２００〜１０００個／ｉｎｃｈ^２）であることが望ましい。

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体の外周面に外周コート層が形成されている場合、外周コート層の厚さは、０．１〜２．０ｍｍであることが望ましい。

ハニカム構造体は、外周に外周壁を有する一のハニカム焼成体により構成されていてもよいし、複数個のハニカム焼成体を備えていてもよく、複数個のハニカム焼成体が接着剤により結合されていてもよいが、外周に外周壁を有する一のハニカム焼成体により構成されていることが望ましい。

ハニカム構造体では、上記セル隔壁の気孔率は、３５〜６５％であることが望ましい。
ハニカム構造体において、上記セル隔壁の気孔率が、３５〜６５％であると、セル隔壁は、排ガス中のＰＭを良好に捕集することができ、かつ、セル隔壁に起因する圧力損失の上昇を抑制することができる。従って、圧力損失をさらに低減させることができる。

ハニカム構造体において、上記セル隔壁に含まれる気孔の平均気孔径は、５〜３０μｍであることが望ましい。

ハニカム構造体において、上記セル隔壁に含まれる気孔の平均気孔径が、５〜３０μｍであると、圧力損失の増加を抑制しながら、高い捕集効率でＰＭを捕集することができる。
ハニカム構造体において、気孔径および平均気孔径は、水銀圧入法にて接触角を１３０°、表面張力を４８５ｍＮ／ｍの条件で測定する。

以下、上記実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
（実施例１）
まず、下記組成の原料組成物を調製した。
Ｄ５０が０．６μｍのチタニア微粉末：１１．１重量％、Ｄ５０が１３．０μｍのチタニア粗粉末：１１．１重量％、Ｄ５０が１５．９μｍのアルミナ粉末：３０．４重量％、Ｄ５０が１．１μｍのシリカ粉末：２．８重量％、Ｄ５０が３．８μｍのマグネシア粉末：１．４重量％、Ｄ５０が３１．９μｍのアクリル樹脂（造孔材）：１８．５重量％、メチルセルロース（有機バインダ）：７．１重量％、成形助剤（エステル型ノニオン）：４．７重量％、及び、イオン交換水（分散媒）：１２．９重量％からなる組成のものを混合機で混合し、原料組成物を調製した。

調製した原料組成物を押出成形機に投入して押出成形を行うことにより、図１（ａ）及び（ｂ）に示す形状を有し、セルが封止されていない未封止ハニカム成形体１０′を作製した。この時のハニカム成形体１０′の直径が１８０ｍｍ、長さが１４０ｍｍ、セル隔壁の厚さが０．２９ｍｍ、セル密度が３２．６個／ｃｍ^２であった。

得られた未封止ハニカム成形体１０′に対して、水のみを含む水性媒体を刷毛塗りにて、片側の端面の水性媒体の塗布量が１６ｇとなるように、両端面に塗布した。

未封止ハニカム成形体１０′に対して塗布工程を行った後、直ぐに、アルミ製のテーパー冶具２０を用いて、両端面の再成形を行い、封止ハニカム成形体を作製した。テーパー冶具２０としては、未封止ハニカム成形体１０′の端面１０ａ′を形成するための先端部２２同士の距離（図４に示すＶ：谷幅）を０．１３ｍｍに設定し、先端部２２の四角錐の平面２２ｂと、基台部２１の先端部２２が形成されている先端部形成面２１ａ（基台部設置面２２ａ）に垂直な面と、の角度αを１３°に設定した（図３及び図４参照）。

この後、再成形工程を経て得られた封止ハニカム成形体を大気雰囲気下、１４５０℃で１５時間保持して焼成することにより、ハニカム構造体を製造した。
同様の製造方法により、ハニカム構造体を１０体作製した。

（比較例１）
上記塗布工程において、未封止ハニカム成形体１０′に対して、水のみを含む水性媒体を含浸にて、片側の端面の水性媒体の塗布量が２０ｇとなるように、両端面に塗布した以外は実施例１と同様にして、ハニカム構造体を１０体作製した。

（塗布工程後の各領域に含まれる水性媒体の重量）
塗布工程を行う前の未封止ハニカム成形体１０′を、端面から１ｍｍ、３ｍｍ、及び、５ｍｍで切除して、端面から０〜１ｍｍの領域、端面から１〜３ｍｍの領域、及び、端面から３〜５ｍｍの切片を得た後、それぞれの切片の重量を測定した。
実施例１及び比較例１における塗布工程直後の未封止ハニカム成形体１０′のそれぞれから無作為に５体ずつ選び、端面から１ｍｍ、３ｍｍ、及び、５ｍｍでそれぞれ切除して、端面から０〜１ｍｍの領域、端面から１〜３ｍｍの領域、及び、端面から３〜５ｍｍの未封止ハニカム成形体１０′を得た後、それぞれの切片の重量を測定した。
塗布工程を行う前の重量と、塗布工程直後のそれぞれの重量の平均値を比較して、（水性媒体の重量）／（水性媒体を含めた未封止ハニカム成形体の重量）により、未封止ハニカム成形体１０′の端面から０〜１ｍｍの領域、端面から１〜３ｍｍの領域、及び、端面から３〜５ｍｍの領域の重量に対する水性媒体の重量をそれぞれ求め、表１に示した。

（未封止部が生じた率）
実施例１により得られたハニカム構造体を５体及び比較例１により得られたハニカム構造体を５体のそれぞれについて、一方の端面から光を照射し、他方の端面から光漏れが生じた各ハニカム構造体のセルをカウントし、（光漏れが生じたハニカム構造体のセルの数）／（作製したハニカム構造体のセル総数）×１００により、ハニカム構造体の未封止部が生じた率を求め、表１に示した。

表１に示すように、塗布工程において、未封止ハニカム成形体の所定の領域に対して、所定量の水性媒体を含むように水性媒体を塗布することにより、未封止部が生じにくくなることが確認された。

１０′ 未封止ハニカム成形体
１０ａ′、１０ｂ′ 端面
１１セル隔壁
１１ａ一の辺
１２、１３セル
２０テーパー冶具
２１基台部
２１ａ先端部形成面
２２先端部
２２ａ基台部設置面
２２ｂ平面
２２ｃ角部
２３支持部
３０ハニカム構造体
３０ａ、３０ｂ端面
３０Ａ、３０Ｃ端部領域
３０Ｂ内部領域
３１セル隔壁
３２排ガス導入セル
３３排ガス排出セル

Claims

排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁と、排ガス入口側の端面が開口され且つ排ガス出口側の端面が封じられている排ガス導入セルと、排ガス出口側の端面が開口され且つ排ガス入口側の端面が封じられている排ガス排出セルとを備えたハニカム構造体の製造方法であって、
少なくともアルミナ粉末、チタニア粉末及び分散媒を含む原料を混合して原料組成物を作製する混合工程、
前記原料組成物を成形して未封止ハニカム成形体を作製する成形工程、
前記未封止ハニカム成形体の端面に水性媒体を塗布して、前記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域に含まれる前記水性媒体の重量を、前記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域の重量に対して１０重量％以上、かつ、前記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域に含まれる前記水性媒体の重量を、前記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域の重量に対して１重量％未満となるように調整する塗布工程、
前記未封止ハニカム成形体を再成形し、排ガス導入セル及び排ガス排出セルとなるセルの長手方向に垂直な断面形状が端面に近づくに従って拡大され、又は、縮小され、封じられた形状の封止ハニカム成形体を作製する再成形工程、並びに、
前記封止ハニカム成形体を１４００〜１６００℃で焼成する焼成工程
を有することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
前記塗布工程において、前記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域に含まれる前記水性媒体の重量を、前記未封止ハニカム成形体の端面から０〜１ｍｍの領域の重量に対して１３重量％以上となるように調整する請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記塗布工程において、前記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域に含まれる前記水性媒体の重量を、前記未封止ハニカム成形体の端面から３〜５ｍｍの領域の重量に対して０．５重量％未満となるように調整する請求項１又は２に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記塗布工程において、前記未封止ハニカム成形体の端面から１〜３ｍｍの領域に含まれる前記水性媒体の重量が、前記未封止ハニカム成形体の端面から１〜３ｍｍの領域の重量に対して６重量％未満となるようにする請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。