JP6423160B2 - ハニカム構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、フィルタの再生時においてもハニカムセグメントにクラックが発生し難く、且つハニカムセグメントが抜け落ちてしまうことがないハニカム構造体に関する。

従来、ディーゼルエンジン等から排出される排ガスに含まれている粒子状物質（パティキュレート）を捕捉して除去したり、触媒によって浄化したりするためにフィルタが用いられている。

このフィルタは、排ガスの流路となり一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有する柱状のハニカム構造体から構成されている。つまり、一方の端面からハニカム構造体内に流入した排ガスは、隔壁内を通過することなどにより、浄化される。

このハニカム構造体としては、複数のハニカムセグメントを接合層によって一体的に接合されたものなどが知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。

国際公開第２００８／１１７６１１号 国際公開第２００８／０９６８５１号

特許文献１、２に記載のハニカム構造体は、再生処理などにおいて加熱と冷却が繰り返して行われると、ハニカム構造体を構成するハニカムセグメントにクラックが生じることがある。

具体的には、フィルタの再生時に接合層にクラックが生じることがある。そして、接合層にクラックが発生することを回避する対策として、クラックがハニカムセグメントに優先的に生じるような構造とすることが採用されている。なお、接合層にクラックが発生することを回避するのは、接合層にクラックが発生すると、ハニカムセグメントが抜け落ちてしまうという問題が生じるおそれがあるためである。

一方で、フィルタの再生によって、ハニカムセグメントにクラックが発生してしまうと、スートの捕集性能が低下するという問題がある。このような問題を回避するため、適宜、フィルタの再生が行われている。

しかし、フィルタの再生には、エンジン等に供給されるべき燃料を使用することになるため、この再生の回数が多いと、燃費の低下を招く原因となる。そのため、フィルタの再生が行われても、ハニカムセグメントにクラックが発生し難く、且つハニカムセグメントが抜け落ちてしまうことがないハニカム構造体の開発が切望されていた。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、フィルタの再生時においてもハニカムセグメントにクラックが発生し難く、且つハニカムセグメントが抜け落ちてしまうことがないハニカム構造体を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカム構造体を提供する。

［１］ 流体の流路となる一方の端面である流入端面から他方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複数個のハニカムセグメントと、前記複数個のハニカムセグメントの側面同士を接合する接合層と、を備え、前記接合層が、複数の板状粒子を含有し、前記板状粒子が、前記接合層を前記接合層の厚さ方向に切断した断面において、前記接合層の厚さ方向に積層されて存在しており、前記接合層を前記接合層の厚さ方向に切断した断面において、前記接合層の厚さ方向に平行で長さが１０００μｍの走査線である縦方向走査線を想定したとき、前記縦方向走査線と交差する前記板状粒子のうち前記縦方向走査線とのなす角度が４５°以上である前記板状粒子の数を粒子数αとし、且つ、当該断面において、前記接合層の厚さ方向に垂直で長さが１０００μｍの走査線である横方向走査線を想定したとき、前記横方向走査線と交差する前記板状粒子のうち前記横方向走査線とのなす角度が４５°以上である前記板状粒子の数を粒子数βとした場合、前記粒子数αが、式：粒子数α＞１０を満たし、前記粒子数αと前記粒子数βとが、式：（粒子数α／粒子数β）＞３の関係を満たすハニカム構造体。

［２］ 前記接合層中の前記板状粒子が、前記接合層を前記接合層の厚さ方向に切断した断面において、厚さが１〜１０μｍで幅が４０〜５００μｍの粒子を含むものである前記［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記接合層中の前記板状粒子が、マイカ、タルク、窒化ホウ素、及び、ガラスフレークからなる群より選択される少なくとも一種からなるものである前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。

［４］ 前記ハニカムセグメントが、炭化珪素、アルミナチタネート、窒化珪素、及びコージェライトからなる群より選択される少なくとも一種からなる前記［１］〜［３］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、その接合層に、板状粒子が接合層の厚さ方向に積層されて存在しており、粒子数αが、式：粒子数α＞１０を満たし、粒子数αと粒子数βとが、式：（粒子数α／粒子数β）＞３の関係を満たす。そのため、本発明のハニカム構造体は、フィルタの再生時においてもハニカムセグメントにクラックが発生し難く、且つハニカムセグメントが抜け落ちてしまうことがない。

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セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 図２に示すハニカム構造体の一部を拡大して模式的に示す断面図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態の接合層の一部を拡大して示す写真である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態の接合層の他の一部を拡大して示す写真である。

次に本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は以下の実施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、適宜設計の変更、改良等が加えられ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の実施形態は、図１〜図３に示すような柱状のハニカム構造体１００である。つまり、ハニカム構造体１００は、複数個の柱状のハニカムセグメント２２と、複数個のハニカムセグメント２２の側面同士を接合する接合層２４と、を備えている。ハニカムセグメント２２は、流体の流路となる一方の端面である流入端面１１から他方の端面である流出端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１を有している。ハニカム構造体１００は、接合層２４が、複数の板状粒子３０を含有している。また、板状粒子３０は、接合層２４を接合層２４の厚さ方向に切断した断面（図３参照）において、接合層２４の厚さ方向Ｘに積層されて存在している。そして、接合層２４を接合層２４の厚さ方向に切断した断面において、接合層２４の厚さ方向に平行で長さが１０００μｍの走査線である縦方向走査線Ｓ１（図３参照）を想定する。このとき、縦方向走査線Ｓ１と交差する板状粒子３０のうち縦方向走査線Ｓ１とのなす角度が４５°以上である板状粒子３０の数を粒子数αとする。更に、上記断面（粒子数αを数えた断面）において、接合層２４の厚さ方向に垂直で長さが１０００μｍの走査線である横方向走査線を想定する。このとき、横方向走査線Ｓ２（図３参照）と交差する板状粒子３０のうち横方向走査線Ｓ２とのなす角度が４５°以上である板状粒子３０の数を粒子数βとする。この場合、ハニカム構造体１００は、粒子数αが、式：粒子数α＞１０を満たし、粒子数αと粒子数βとが、式：（粒子数α／粒子数β）＞３の関係を満たしている。なお、ハニカム構造体１００は、その外周に外周コート層２６を備えているがこの外周コート層２６は必須ではない。

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セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。図３は、図２に示すハニカム構造体の一部を拡大して模式的に示す断面図である。

このようなハニカム構造体１００は、その接合層２４に、板状粒子３０が接合層２４の厚さ方向Ｘに積層されて存在しており、粒子数αが、式：粒子数α＞１０を満たし、粒子数αと粒子数βとが、式：（粒子数α／粒子数β）＞３の関係を満たす。そのため、ハニカム構造体１００は、フィルタの再生によってもハニカムセグメントにクラックが発生し難く、且つハニカムセグメントが抜け落ちてしまうことがない。

つまり、ハニカム構造体１００は、板状粒子３０が上記のように積層されて存在しているため、即ち、上記条件を満たすため、ハニカムセグメント２２にクラックが発生する前に接合層２４にクラックが発生するように誘導することができる。つまり、本発明のハニカム構造体では、接合層に優先的にクラックを生じさせる。これにより、ハニカムセグメントにクラックが発生することを遅らせることができる。別言すれば、接合層に優先的にクラックを生じさせることにより、ハニカムセグメントに生じる応力が緩和され、ハニカムセグメントにクラックが発生することを遅らせることができる。つまり、上記粒子が接合層の厚さ方向に積層するように存在していることにより、応力発生時には、まず接合層を引き裂く方向に応力がかかり、接合層にクラックが発生する。以上のようにして、本発明のハニカム構造体は、ハニカムセグメントにクラックが発生し難くなる。その結果、本発明のハニカム構造体は、捕集可能なスート量が増加する。

更には、本発明のハニカム構造体は、接合層に優先的にクラックが生じさせることに着目して捕集可能なスート量を増やすことを達成している。そのため、ハニカムセグメントの特性を改善して捕集可能なスート量を増やす従来公知の技術と併用することにより、捕集可能なスート量を更に増やすことが可能になる。

本発明のハニカム構造体は、上記のように捕集可能なスート量を増やすことが可能であるので、ディーゼルエンジンなどにおけるフィルタの再生のタイミングを延長することが可能である。その結果、本発明のハニカム構造体を用いることにより、燃費が向上する。

接合層は、上記条件を満たすように板状粒子が積層されて存在している。そのため、本発明のハニカム構造体は、仮に接合層中に、板状粒子の配列方向（接合層の厚さ方向に直行する方向）に沿ってクラックが発生したとしてもハニカムセグメントが抜け落ち難いものである。つまり、上記のようにクラックが発生した後に、ハニカムセグメントに対してハニカムセグメントが抜け落ちる方向（即ち、セルの延びる方向）に外力が加えられたとしても、以下のようにしてハニカムセグメントが抜け落ちることが防止される。即ち、熱応力によって、積層された板状粒子の一部が離間してクラックが生じるが、クラックに露出される板状粒子は、クラックに沿って延びるいわゆる棘のように存在する。そして、上記外力が加えられたとき、この棘が、互いに噛み合い、ハニカムセグメントが、ハニカムセグメントのセルの延びる方向に移動することを規制する。このようにしてハニカムセグメントが抜け落ちることが防止される。

また、本発明のハニカム構造体は、接合層にクラックが発生した場合であっても、発生したクラックは、通常、応力が開放し易い方向に進展する。具体的には、空間に開放されている出口側の端面に向かって進展し易い。つまり、フィルタの再生時における応力が最大となる部分は、ススが溜まっている出口側の端部であり、本発明のハニカム構造体では、この出口側の端部にクラックが発生し易いことになる。一方で、入口側の端部は出口側の端部に比して応力が小さく、クラックが発生し難い。このようなことから、出口側の端部に発生したクラックは、ハニカム構造体の径方向には進展し易いものの、ハニカム構造体の全長方向には進展し難い。そのため、ハニカムセグメントが抜け落ちてしまうようなクラックは発生し難いことになる。このような点からも、本発明のハニカム構造体は、ハニカムセグメントを保持、接着するだけの強度を有していることになり、ハニカムセグメントが抜け落ち難い。

（１−１）接合層：
接合層は、上述の通り、複数の板状粒子を含有している。この板状粒子とは、以下の条件Ａ、Ｂを満たす粒子のことである。即ち、条件Ａ：接合層を接合層の厚さ方向に切断した断面（厚さ方向断面）において、厚さが１〜１０μｍで幅が４０〜５００μｍである。条件Ｂ：上記厚さ方向断面に直行するように切断した断面において、接合層の厚さ方向に直行する方向の長さが４０〜５００μｍである。なお、上記厚さ、幅、及び長さは、任意の領域を複数選択して測定したときの平均値である。

接合層中の板状粒子は、接合層を接合層の厚さ方向に切断した断面において、厚さが１〜１０μｍで幅が４０〜５００μｍの粒子（第１粒子）を含むものであることが好ましい。このような第１粒子を含むことにより、板状粒子が接合層の厚さ方向に積層され易くなる。

更に、上記第１粒子は、上記厚さ方向断面に直行するように切断した断面において、接合層の厚さ方向に直行する方向の長さが４０〜５００μｍであることが好ましい。

上記第１粒子は、「縦方向走査線と交差する板状粒子のうち縦方向走査線とのなす角度が４５°以上である板状粒子」の７０〜１００％であることが好ましい。このような割合が第１粒子を含むことにより、板状粒子が接合層の厚さ方向に積層され、ハニカムセグメントにクラックが発生し難くなる。

粒子数αは、任意の位置で複数の縦方向走査線Ｓ１を描き、これらの縦方向走査線Ｓ１と交差する板状粒子３０のうち各縦方向走査線Ｓ１とのなす角度が４５°以上である板状粒子３０の数を数えたときの平均値である。また、粒子数βは、任意の位置で複数の横方向走査線Ｓ２を描き、これらの横方向走査線Ｓ２と交差する板状粒子３０のうち各横方向走査線Ｓ２とのなす角度が４５°以上である板状粒子３０の数を数えたときの平均値である。

なお、各方向走査線（縦方向走査線、横方向走査線）とのなす角度は、板状粒子と各方向走査線とのなす角度のうちの鋭角のことである。

「縦方向走査線とのなす角度が４５°以上である板状粒子」とは、以下の板状粒子をいうものとする。接合層を接合層の厚さ方向に切断した断面における縦方向走査線と各板状粒子との交点を第１角度基点とする。そして、この第１角度基点を通り且つ板状粒子の延びる方向に平行な直線である第１仮想直線を想定する。このとき、縦方向走査線と第１仮想直線とのなす角度が４５°以上となる板状粒子のことを、「縦方向走査線とのなす角度が４５°以上である板状粒子」というものとする。

同様にして、「横方向走査線と交差する板状粒子のうち横方向走査線とのなす角度が４５°以上である板状粒子」とは、以下の板状粒子をいうものとする。接合層を接合層の厚さ方向に切断した断面における横方向走査線と各板状粒子との交点を第２角度基点とする。そして、この第２角度基点を通り且つ板状粒子の延びる方向に平行な直線である第２仮想直線を想定する。このとき、横方向走査線と第２仮想直線とのなす角度が４５°以上となる板状粒子のことを、「横方向走査線とのなす角度が４５°以上である板状粒子」というものとする。

粒子数α及び（粒子数α／粒子数β）の値は、式：粒子数α＞２５を満たし且つ式：（粒子数α／粒子数β）＞５の関係を満たすことが好ましく、式：粒子数α＞５０を満たし且つ式：（粒子数α／粒子数β）＞６の関係を満たすことが更に好ましい。このような条件を満たすことにより、フィルタ（ハニカム構造体）の再生時においても、ハニカムセグメントにクラックが更に発生し難く、且つハニカムセグメントが抜け落ちてしまうことが更に防止される。

板状粒子は、マイカ、タルク、窒化ホウ素、及び、ガラスフレークからなる群より選択される少なくとも一種からなるものであるあることが好ましい。耐熱性に優れ、耐化学性に優れている鉱物であり、接合層が耐熱性及び耐化学性に優れるものになるためである。

接合層の厚さは、１００〜３０００μｍであることが好ましく、５００〜１５００μｍであることが更に好ましい。クラックが発生することをより良好に抑制することができる。なお、接合層の厚さは、その層における最も厚い部分の厚さのことである。

（１−２）ハニカムセグメント：
ハニカムセグメントは、炭化珪素、アルミナチタネート、窒化珪素、及びコージェライトからなる群より選択される少なくとも一種からなることが好ましい。耐熱性に優れ、耐化学性に優れている鉱物であり、接合層が耐熱性及び耐化学性に優れるものになるためである。

ハニカムセグメント２２の隔壁１の気孔率は、３５〜６０％であることが好ましく、４５〜５５％であることが更に好ましい。気孔率が３５％未満であると、焼成時の変形が大きくなってしまうことがある。気孔率が６０％超であると、ハニカム構造体の強度が低下することがある。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。

ハニカムセグメント２２の隔壁１の平均細孔径は、２〜３０μｍであることが好ましく、４〜２０μｍであることが更に好ましい。平均細孔径が２μｍ未満であると、触媒をコート（塗布）した後に圧力損失が高くなるおそれがある。平均細孔径が３０μｍ超であると、捕集性能が低下するおそれがある。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。

ハニカムセグメント２２の隔壁１の厚さは、１００〜４５０μｍであることが好ましく、１５０〜３２０μｍであることが更に好ましい。隔壁１の厚さが１００μｍ未満であると、構造体としての強度が不足するおそれがある。隔壁１の厚さが４５０μｍ超であると、圧力損失が高くなるおそれがある。

ハニカムセグメント２２のセル密度は、１５〜６０個／ｃｍ^２であることが好ましく、３０〜５０個／ｃｍ^２であることが更に好ましい。セル密度が１５個／ｃｍ^２未満であると、構造体としての強度が不足するおそれがある。セル密度が６０個／ｃｍ^２超であると、圧力損失が高くなるおそれがある。

ハニカムセグメント２２は、セル２の延びる方向に直交する断面におけるセル２の形状が、四角形、六角形、八角形、またはこれらの組み合わせであることが好ましい。セルの形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体１００に排ガスを流したときの圧力損失が小さくなる。

ハニカムセグメント２２の形状は、特に限定されず、複数個のハニカムセグメントの側面同士を接合層により接合できる形状であればよい。そして、ハニカムセグメント２２の形状は、一のハニカムセグメントと、他のハニカムセグメントとで異なっていてもよいし、同じであってもよい。ハニカムセグメント２２の形状としては、具体的には、セルの延びる方向に直行する断面の形状が、多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の柱状とすることができる。

ハニカムセグメント２２の数は、適宜設定することができるが、例えば、４〜１００個とすることができる。ハニカムセグメント２２を組み合わせる構成としては、例えば、縦４個×横４個、縦５個×横５個などを採用することができる。

ハニカムセグメント２２は、複数のセル２のうちの所定のセルの流入端面１１側の端部に配設されるとともに、残余のセルの流出端面１２側の端部に配設された目封止部２５を備えている。そして、この目封止部２５は、流入端面１１及び流出端面１２のそれぞれにおいて、所定のセルと残余のセルとが交互に、いわゆる市松模様を形成するように配置されている。

ハニカムセグメントが目封止部を備える場合、目封止部の材質もハニカムセグメントと同じ材質であることが好ましい。

ハニカム構造体１００のアイソスタティック強度は、１ＭＰａ以上であることが好ましく、３ＭＰａ以上であることが更に好ましい。アイソスタティック強度は、値が大きいほど好ましいが、ハニカム構造体１００の材質、構造等を考慮すると、６ＭＰａ程度が上限となる。アイソスタティック強度が１ＭＰａ未満であると、ハニカム構造体を触媒担体等として使用する際に、破損し易くなることがある。なお、アイソスタティック強度は、水中においてハニカム構造体に静水圧をかけて測定した値である。

ハニカム構造体１００の形状は、特に限定されず、例えば、底面が円形の筒状（円筒形状）、底面がオーバル形状の筒状（楕円筒形状）、底面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の筒状（角柱状）等の形状とすることができる。

また、ハニカム構造体１００の大きさは、底面の面積が２０００〜１０００００ｍｍ^２であることが好ましく、４０００〜１００００ｍｍ^２であることが更に好ましい。また、ハニカム接合体１０（ハニカム構造体１００）のセルの延びる方向の長さは、５０〜４００ｍｍであることが好ましく、７５〜２５５ｍｍであることが更に好ましい。

（２）ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法は、以下の方法を採用できる。まず、流体の流路となる一方の端面である流入端面から他方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複数個の柱状のハニカムセグメントを作製するハニカム成形体作製工程を行う。次に、得られた複数のハニカムセグメントの側面に、板状粒子を含有する接合材を塗工して接合膜を形成し、その後、この接合膜に、接合膜の厚さ方向の外圧０．１〜０．６ＭＰａを加えてハニカムセグメントを接合するハニカムセグメント接合工程を行う。このようにして、本発明のハニカム構造体を製造することができる。

なお、ハニカムセグメント接合工程において、接合材をハニカムセグメントに塗工する際には、接合材を貯蔵した貯蔵槽からポンプ（モーノポンプ等）などの吸引手段で接合材を吸引し（汲み上げ）、上記接合材を排出して塗工する。このようにすることで、接合材中の板状粒子が、配向した状態となる（つまり、最も抵抗の少ない状態（板状粒子が積層した状態）に配列される）。そして、板状粒子が配向した状態の接合材が塗工されるので、接合膜中における板状粒子が積層状態となる。なお、吸引手段には、通常、供給路（ホースなど）が連結される。更に、塗工された上記接合材は、その後の操作において接合膜の厚さ方向の外圧を受けるため、より抵抗が少ない状態（つまり、板状粒子が積層した状態）となる。

ハニカム構造体が目封止部を備える場合には、接合材で接合する前の各ハニカムセグメントに目封止部を形成する目封止工程を行うことができる。なお、目封止部は、ハニカムセグメントを接合した後に形成してもよい。また、ハニカム構造体を所望の形状とするためにハニカムセグメントを接合してハニカム接合体を得た後に、このハニカム接合体の外周部を研削する研削工程を行うことができる。そして、この研削工程の後、研削されたハニカム接合体の外周面に外周コート材を塗工して外周壁を形成する外周壁形成工程を行うことができる。

（２−１）ハニカム成形体の作製：
まず、以下の方法で、ハニカム成形体を作製する。ハニカム成形原料、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合してハニカム成形原料を作製する。このハニカム成形原料には、炭化珪素、アルミナチタネート、窒化珪素、及び、コージェライトよりなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。なお、このハニカム成形原料は、焼成後にコージェライトとなるコージェライト化原料を含むことも好ましい。

次に、ハニカム成形原料を混練して坏土を形成する。ハニカム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。

次に、坏土を押出成形してハニカム成形体を作製する。ハニカム成形体は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有する構造である。

次に、得られたハニカム成形体について乾燥を行うことが好ましい。乾燥後のハニカム成形体を「ハニカム乾燥体」と称することがある。乾燥の方法は特に限定されない。乾燥後、脱脂してもよい。

ハニカム成形体（乾燥を行う際には、ハニカム乾燥体）は、焼成する（ハニカム焼成体を得る）ことが好ましい。焼成条件は、アルゴン等の不活性雰囲気において、１４００〜１５００℃で、１〜２０時間加熱することが好ましい。また、焼成後に更に、１２００〜１３５０℃で、１〜１０時間、酸素化処理を行うことが好ましい。このように酸素化処理を行うことで、ハニカム構造体の耐久性が向上する。

このようにしてハニカム成形体（ハニカム乾燥体、ハニカム焼成体）を複数個作製して、これらを「ハニカムセグメント」とする。

（２−２）ハニカムセグメントの接合：
次に、ハニカム接合体を作製する。まず、ハニカムセグメントを接合する接合層を形成するための接合材を作製する。

接合材は、板状粒子、無機粒子、バインダ、分散剤を混練して調製することができる。板状粒子としては、マイカ、タルク、窒化ホウ素、及び、ガラスフレークからなる群より選択される少なくとも一種からなるものを用いることが好ましい。

板状粒子の大きさの平均値は、縦４０〜５００μｍ、横４０〜５００μｍ、厚さ１〜１０μｍであることが好ましい。このような大きさの板状粒子を用いることにより、接合層に優先的にクラックが生じることになり、ハニカムセグメントにクラックが発生し難くなる。つまり、接合層よりも先にハニカムセグメントにクラックが発生することを防止できる。

板状粒子の含有量は、接合材の固形分の５〜２２質量％であることが好ましい。板状粒子の含有量をこのような範囲とすることにより、板状粒子が接合層の厚さ方向に積層され易くなる。

接合材の粘度は、２００〜５００Ｐａ・ｓであることが好ましく、３００〜４００Ｐａ・ｓであることが更に好ましい。接合材の粘度をこのような範囲とすることにより、塗布し易い接合材となる。

作製した接合材を複数個のハニカムセグメントの側面にそれぞれ塗布した後、接合させるハニカムセグメント（ハニカム乾燥体）に接合層の厚さ方向の圧力を加える。加える圧力は、０．１〜０．６ＭＰａとすることができる。このようにしてハニカムセグメントを接合させて、ハニカム接合体を作製する。

接合材を塗布した後にはハニカム接合体を乾燥させることが好ましい。このときの乾燥条件は、５０〜２００℃とすることが好ましい。

次に、乾燥後のハニカム接合体について、接合材中のバインダ等を除去するため、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。

なお、得られたハニカム接合体の外周部分を、ハニカム接合体の外周形状が所定の形状となるように研削加工してもよい。

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）
ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を８０：２０の質量割合で混合し、これに造孔剤として澱粉、発泡樹脂を加え、更に、メチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加して可塑性の坏土を作製した。

次に、得られた坏土を、ハニカム状に押出成形して、ハニカム成形体を得た。次に、得られたハニカム成形体を１２０℃で乾燥させ、ハニカム乾燥体（ハニカムセグメント成形体）を得た。

このハニカムセグメント成形体を、両端面がそれぞれ市松模様状を呈するように、所定のセルの一方の端部及び残余のセルの他方の端部を目封止して目封止部を形成した。即ち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封止を行った。目封止部を形成する目封材としては、ハニカムセグメント原料と同様の材料を用いた。その後、乾燥させた後（ハニカム乾燥体を得た後）、大気雰囲気中４００℃で脱脂し、その後、Ａｒ不活性雰囲気中１４５０℃で焼成して、ＳｉＣ結晶粒子をＳｉで結合させた。このようにして、多孔質構造を有するハニカムセグメント（ハニカム焼成体）を得た。このハニカムセグメントを５００個作製した。

次に、２０質量部のマイカ、４５質量部のＳｉＣ、３５質量部のコロイダルシリカ、外配として１質量部のカルボキシメチルセルロース、１質量部のポリノン、１質量部の発砲樹脂、及び２５質量部の水をミキサーで混練して、ペースト状の接合材を調製した。なお、板状粒子として、マイカを用いていた。

次に、この接合材を、各ハニカム焼成体の側面に塗布して、作製した５００個のハニカム焼成体のうちの１６個のハニカム焼成体を互いに接合させて、縦４個×横４個の四角柱状のハニカム接合体を得た。なお、接合材をハニカム焼成体の側面への接合材の塗布は、貯蔵槽に貯めた接合材をモーノポンプで汲み上げ、このモーノポンプに連結されたホースの先端から上記接合材をハニカム焼成体の側面上に供給することで行った。また、ハニカム焼成体を互いに接合させる際には、接合させるハニカム焼成体に０．０５ＭＰａの圧力を加えた。その後、１４０℃で２時間乾燥させてハニカム接合体を得た。

その後、上記処理を行った四角柱状のハニカム接合体の外周部分を、ハニカム接合体が円柱状となるように研削加工した。

次に、２０質量部のマイカ、４５質量部のＳｉＣ、３５質量部のコロイダルシリカ、外配として１質量部のカルボキシメチルセルロース、１質量部のポリノン、１質量部の発砲樹脂、及び２５質量部の水をミキサーで混練して、ペースト状の外周コート材を調製した。調製した外周コート材を、「研削加工したハニカム接合体」の外周面にヘラを用いて塗布した。その後、７００℃で２時間乾燥させてハニカム構造体を得た。

得られたハニカム構造体は、接合層の厚さが１．０ｍｍであった。また、ハニカム構造体の接合層には、接合層を接合層の厚さ方向に切断した断面において、板状粒子が接合層の厚さ方向に積層するように存在していた（図４Ａ、図４Ｂ参照）。より具体的には、板状粒子の粒子数αが１１２個であり、粒子数βが１２個であり、（粒子数α／粒子数β）の値が９．３であった。結果を表１に示す。図４Ａは、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の接合層の一部を拡大して示す写真である。図４Ｂは、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の接合層の他の一部を拡大して示す写真である。なお、図４Ａと図４Ｂとは、接合層の異なる部分を異なる倍率で拡大している。

なお、接合層を接合層の厚さ方向に切断した断面において、接合層の厚さ方向に平行で長さが１０００μｍの走査線である縦方向走査線を想定する。このとき、粒子数αは、縦方向走査線と交差する上記粒子のうち縦方向走査線とのなす角度が４５°以上である粒子の数とした。また、接合層を接合層の厚さ方向に切断した断面において、接合層の厚さ方向に垂直で長さが１０００μｍの走査線である横方向走査線を想定する。このとき、粒子数βは、横方向走査線と交差する上記粒子のうち横方向走査線とのなす角度が４５°以上である粒子の数とした。また、粒子数を数える際の顕微鏡の倍率は、５００倍（図４Ａ、図４Ｂ参照）であった。

板状粒子は、接合層を接合層の厚さ方向に切断した断面において、厚さが４０〜５００μｍで幅が１〜１０μｍの条件を満たすものとした。つまり、上記条件を満たす粒子を「板状粒子」とした。

また、ハニカム構造体の隔壁の気孔径は１１μｍであり、気孔率は４１％であった。平均細孔径及び気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。また、ハニカム構造体の、隔壁の厚さは３００μｍであり、セル密度は４６セル／ｃｍ^２であった。ハニカムセグメントのサイズは、縦３６ｍｍ×横３６ｍｍ×長さ１５２ｍｍであり、接合層の厚さが１．０ｍｍであった。また、ハニカム構造体の底面は直径（外径）１４４ｍｍの円形であり、ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さは１５２ｍｍであった。また、ハニカム構造体の、セルの延びる方向に直交する断面における、セルの形状は四角形と八角形の組み合わせであった。つまり、本実施例のハニカム構造体は、四角形のセルと八角形のセルとが交互に配置されていた。

得られたハニカム構造体について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。

（最大スス堆積温度（℃））
「最大スス堆積温度」の測定については、以下のように行った。２．２Ｌディーゼルエンジンを搭載するエンジンベンチにて運転し、所定量のＰＭ（パティキュレートマター）を、作製したハニカムフィルタ（ハニカム構造体）に堆積させた。その後、再生処理（ポストインジェクションによりＰＭを燃焼させる処理）を行い、ハニカムフィルタに流入するガス（入口ガス）の温度を上昇させた。その後、ハニカムフィルタ前後の圧力損失（ガスの入口側と出口側における圧力損失）が低下し始めたところで、ポストインジェクションを止め、エンジンをアイドル状態に切り替えた。その後、再生処理前のＰＭ堆積量を徐々に増加させ、ハニカムフィルタにクラックが生じるまで同じ試験を繰り返し行った。このとき、ＤＰＦの排ガスの出口側の端面付近における中央セグメントの温度を熱電対で測定した。中央セグメントは、ハニカムフィルタの外周面を構成するハニカムセグメントである外周セグメント以外のハニカムセグメントのことである。そして、ハニカムフィルタにクラックが生じない場合におけるハニカムフィルタ内の最高の温度を「最大スス堆積温度」とした。なお、各評価において、クラック発生の有無の確認は、目視にて行った。

（最大スス堆積温度改善率（％））
「最大スス堆積温度改善率」の算出を行った。なお、「最大スス堆積温度改善率」とは、ハニカム基材が同じフィルタ同士で板状粒子を接合層内に含まない比較例のハニカム構造体を１００％（基準）とした時の改善率を意味する。「最大スス堆積温度改善率」の算出については、比較例２〜４、実施例１〜１２については、比較例１を基準に計算した。実施例１３については、比較例５を基準に計算した。実施例１４については、比較例６を基準に計算した。実施例１５については、比較例７を基準に計算した。「最大スス堆積温度改善率」が０％以下である場合には、ハニカム接合体を構成するハニカムセグメントにクラックが発生する。「最大スス堆積温度改善率」が０％超で１％未満のある場合には、ハニカム接合体を構成するハニカムセグメントにクラックが発生することを抑制する効果が、顕著ではないがわずかに確認できる。「最大スス堆積温度改善率」が１％以上で５％未満の場合には、「ハニカム接合体を構成するハニカムセグメントにクラックが発生することを抑制することができる」と判断することができる。更に５％以上の場合には、「ハニカム接合体を構成するハニカムセグメントにクラックが発生することを更によく抑制することができる」と判断することができる。

（ハニカムセグメントが抜け落ち）
「ハニカムセグメントが抜け落ち」については、上記試験後、ハニカムセグメントに１１００Ｎの圧力を印加して、ハニカム構造体からハニカムセグメントが抜け落ちないことを確認した。

表１中、「アルミナシリケートファイバー」は、代表寸法がアルミナシリケート製の長さ３００μｍ程度、太さ３μｍ以下の繊維状物質を示す。また、「アルミナ太径ファイバー」は、代表寸法がアルミナ製の長さ３００μｍ程度、太さが３μｍ超で６μｍ以下の繊維状物質を示す。また、「生体溶解性ファイバー」は、カルシアシリケート製の長さ３００μｍ程度、太さ３μｍ以下の繊維状物質を示す。「Ｃｄ」は、コージェライトを示す。「ＡＴ」は、アルミナチタネートを示す。「Ｒｅ−ＳｉＣ」は、再結晶ＳｉＣを示す。

（実施例２〜１５、比較例１〜７）
各条件を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した。実施例１の場合と同様にして、作製したハニカム構造体について、「最大スス堆積温度（℃）」、及び「最大スス堆積温度改善率（％）」の各評価を行った。結果を表１に示す。また、ハニカム構造体からハニカムセグメントが抜け落ちるか否かを確認した。

表１より、実施例１〜１５のハニカム構造体は、「最大スス堆積温度（℃）」及び「最大スス堆積温度改善率（％）」が高く、フィルタの再生によっても、ハニカムセグメントにクラックが発生し難いことが分かる。また、実施例１〜１５のハニカム構造体は、ハニカムセグメントが抜け落ちてしまうことがないものであった。

本発明のハニカム構造体は、自動車等の排ガスを浄化するフィルタとして好適に利用することができる。

１：隔壁、２：セル、１１：流入端面、１２：流出端面、２２：ハニカムセグメント、２４：接合層、２５：目封止部、２６：外周コート層、３０：板状粒子、１００：ハニカム構造体、Ｓ１：縦方向走査線、Ｓ２：横方向走査線、Ｘ：接合層の厚さ方向。

Claims (4)

1. 流体の流路となる一方の端面である流入端面から他方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複数個のハニカムセグメントと、
   前記複数個のハニカムセグメントの側面同士を接合する接合層と、を備え、
   前記接合層が、複数の板状粒子を含有し、
   前記板状粒子が、前記接合層を前記接合層の厚さ方向に切断した断面において、前記接合層の厚さ方向に積層されて存在しており、
   前記接合層を前記接合層の厚さ方向に切断した断面において、前記接合層の厚さ方向に平行で長さが１０００μｍの走査線である縦方向走査線を想定したとき、前記縦方向走査線と交差する前記板状粒子のうち前記縦方向走査線とのなす角度が４５°以上である前記板状粒子の数を粒子数αとし、且つ、当該断面において、前記接合層の厚さ方向に垂直で長さが１０００μｍの走査線である横方向走査線を想定したとき、前記横方向走査線と交差する前記板状粒子のうち前記横方向走査線とのなす角度が４５°以上である前記板状粒子の数を粒子数βとした場合、
   前記粒子数αが、式：粒子数α＞１０を満たし、前記粒子数αと前記粒子数βとが、式：（粒子数α／粒子数β）＞３の関係を満たすハニカム構造体。
2. 前記接合層中の前記板状粒子が、前記接合層を前記接合層の厚さ方向に切断した断面において、厚さが１〜１０μｍで幅が４０〜５００μｍの粒子を含むものである請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記接合層中の前記板状粒子が、マイカ、タルク、窒化ホウ素、及び、ガラスフレークからなる群より選択される少なくとも一種からなるものである請求項１または２に記載のハニカム構造体。
4. 前記ハニカムセグメントが、炭化珪素、アルミナチタネート、窒化珪素、及びコージェライトからなる群より選択される少なくとも一種からなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。