JP6434753B2 - 押出成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、押出成形用金型に関する。

バス、トラック等の車両及び建設機械等の内燃機関から排出される排ガス中のスス等のパティキュレートが、環境又は人体に害を及ぼすことが近年問題となっている。そこで、排ガス中のパティキュレートを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体からなるハニカム構造体を用いたものが種々提案されている。
また、従来のハニカム焼成体の材料としては、耐熱性及び強度に優れるという観点から、多孔質の炭化ケイ素やコージェライト等が知られている。

ハニカム構造体は、その基本特性として、圧力損失が低いことが要求されている。圧力損失を低くするためには、気孔率を高くすることや開口率を高くすること等が有効な手段である。しかしながら、気孔率や開口率を高くすると、強度を低下させてしまうという問題があった。そこで、例えば、特許文献１には、ハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材において、該多孔質セラミック部材の気孔率や開口率を所定の範囲に保ちつつ、外縁壁を厚くし、かつ、外周部分のセルの角部に該角部を充填する充填体を設けることにより、圧力損失を低く抑えた状態で強度も確保することができるハニカム構造体が開示されている。

一般に、ハニカム構造体を製造する際には、まず、セラミック粉末とバインダーと分散媒液とを混合して成形体作製用の混合組成物を調製した後、この混合組成物を押出成形用金型を備えた押出成形装置に投入し、押出成形を行うことにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された角柱形状のハニカム成形体を作製する。そして、次に、得られたハニカム成形体をヒーター等を用いて乾燥させた後、ハニカム成形体中のバインダー等を熱分解させる脱脂工程、及び、セラミックの焼成を行う焼成工程を行うことによって、ハニカム焼成体を作製する。最後に、得られたハニカム焼成体を接着剤層を介して複数個結束することにより、ハニカム構造体を製造している。

ハニカム成形体を作製するための押出成形用金型としては、成形原料を供給するための原料供給孔と、上記原料供給孔に連通して格子状に設けられ、成形原料をハニカム成形体の形状に成形するためのスリットとを有する金型が知られている。
例えば、特許文献２では、原料供給孔が、各スリットの交点に連通するように設けられた押出成形用金型が開示されている。このような押出成形用金型では、成形原料が、原料供給孔を通ってスリットの交点部に供給され、その後、スリットの交点部からスリットに沿って拡大するように流れる。そして、隣り合う原料供給孔を通った成形原料がスリット部で混じり合って押し出され、ハニカム形状を成形することができる。

国際公開第２００７／０５８００６号パンフレット 特開２００６−２１４８８号公報

ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて排ガス温度が高く、パティキュレートの排出量が少ないという長所がある。
一方、ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて燃費が劣るという欠点がある。そのため、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化することを考えた場合、排ガスを浄化するためのフィルタには、圧力損失が低いことが求められる。
また、フィルタの熱容量が低いと温度が上昇しやすいため、急激な熱膨張によりクラックが生じることもあり、フィルタには熱容量が高いことが求められる。

近年、このような要求を満たすハニカム構造体として、特許文献１に記載されたハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材において、該多孔質セラミック部材のセル壁の厚さをさらに薄くすることで圧力損失を低くし、該多孔質セラミック部材の外縁壁の厚さをさらに厚くすることで熱容量を高くしたハニカム構造体の開発が進められている。

しかしながら、このようなハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材を、特許文献２に記載された金型を用いて押出成形すると、該多孔質セラミック部材のセル壁部分に相当する内部スリットが薄すぎて、成形原料がスリット部を通りにくくなる。その結果、隣り合う原料供給孔を通った成形原料が、スリット部で充分に混じり合わず、境界部分に空隙等が形成されてしまう。そのため、押し出されたハニカム成形体のセル壁が切れるという問題があった。また、硬度の高い炭化ケイ素粉末を含む成形原料組成物を繰り返し押出成形した場合には、スリット部の内壁面が削られるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、原料供給孔を通った成形原料を、スリット全体に均一に供給することが可能な押出成形用金型を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の押出成形用金型では、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セル壁の厚さが０．２１ｍｍ以下であるハニカム成形体を作製するために用いられ、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であって、上記第二の面から見た上記第二貫通孔の形状は、スリットから構成された格子形状であり、上記第一の面から見た上記第一貫通孔は、上記第一の面から見た上記各スリットの交点と交点との間に設けられていることを特徴とする。

上記第一の面から見た上記第一貫通孔が、上記第一の面から見た上記各スリットの交点と交点との間に設けられていると、原料供給孔である第一貫通孔を通った成形原料は、まず、スリット部である第二貫通孔に供給され、その後、スリットに沿って、スリットの交点部に向かって拡大するように流れる。そして、隣り合う原料供給孔を通った成形原料がスリットの交点部で混じり合って押し出され、ハニカム形状を成形する。スリットの交点部は、スリット部に比べて成形原料が通りやすい。その結果、成形原料がスリットの交点部でしっかりと混じり合って、成形原料をスリット全体に均一に供給することができる。このように、成形原料をスリット全体に均一に供給することができ、スリットは一つの原料供給孔から供給された成形原料から構成されているため、スリット部に空隙等は形成されず、押し出されたハニカム成形体のセル壁が切れにくくなる。

本発明の押出成形用金型では、上記第二の面から見た上記第二貫通孔の形状は、上記ハニカム成形体の最外周壁を成形するための最外周スリットと、上記ハニカム成形体の最外周部に配置された最外周セル間のセル壁を成形するための外周スリットと、上記最外周セルより内側に配置された内部セルのセル壁を成形するための内部スリットとから構成された格子形状であり、上記第二の面から見た、上記内部スリットに囲まれた内部格子の形状は、同一の略矩形であり、上記第二の面から見た、上記内部格子の外側で、かつ、角部以外に配置された外周格子の形状は、上記内部格子の形状から２つの角部が面取りされた形状であり、かつ、上記面取りされた角部が上記最外周スリット側に配置されており、上記第二の面から見た上記外周格子の各面積が、上記内部格子の各面積の６０〜８０％であることが望ましい。

このような形状の押出成形用金型であっても、原料供給孔を通った成形原料を、スリット全体に均一に供給することができる。その結果、セル壁の厚さが０．２１ｍｍ以下であるハニカム成形体を問題なく製造することができる。
さらに、このようなハニカム成形体を脱脂、焼成してハニカム焼成体を作製し、得られたハニカム焼成体を接着剤層を介して複数個結束することにより、圧力損失が低く、かつ、熱容量が高いハニカム構造体を製造することができる。

本発明の押出成形用金型では、上記最外周スリットのスリット幅の最小値は、上記内部スリットのスリット幅の１．５〜４倍の値であることが望ましい。
上記最外周スリットのスリット幅の最小値が、上記内部スリットのスリット幅の１．５〜４倍の値であると、より熱容量が高いハニカム構造体を製造することができる。
上記最外周スリットのスリット幅の最小値が、上記内部スリットのスリット幅の１．５倍未満の値であると、製造されるハニカム構造体の熱容量が低い場合がある。また、製造されるハニカム構造体の強度が弱い場合がある。
上記最外周スリットのスリット幅の最小値が、上記内部スリットのスリット幅の４倍を超える値であると、製造されるハニカム構造体の最外周壁の厚さが厚くなり、圧力損失が高くなる場合がある。

本発明の押出成形用金型では、上記第一貫通孔は、上記第一の面から見た上記各スリットのすべての交点と交点との間に設けられていることが望ましい。
上記第一貫通孔が、上記第一の面から見た上記各スリットのすべての交点と交点との間に設けられていると、隣り合う原料供給孔を通った成形原料が、すべてのスリットの交点部で混じり合って押し出される。その結果、成形原料をスリット全体により均一に供給することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、図１に示す押出成形用金型を第二の面から見たときの一部拡大図である。 図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型における、第二の面から見た外周格子の形状の一例を示す平面図である。 図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型における、第二の面から見た角部外周格子の形状の一例を示す平面図である。 図５は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型を用いて押出成形されたハニカム成形体の一例を模式的に示す斜視図である。 図６（ａ）は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すハニカム焼成体のＭ−Ｍ線断面図である。 図７は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態に係る押出成形用金型は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セル壁の厚さが０．２１ｍｍ以下であるハニカム成形体を作製するために用いられ、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であって、上記第二の面から見た上記第二貫通孔の形状は、スリットから構成された格子形状であり、上記第一の面から見た上記第一貫通孔は、上記第一の面から見た上記各スリットの交点と交点との間に設けられていることを特徴とする。

図１は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示す断面図は、成形原料を押し出す方向に平行な方向における押出成形用金型の断面図である。ここで、成形原料を押し出す方向は、図１中に矢印ａで示す。

図１に示すように、押出成形用金型１００は、第一の面１０ａと、第一の面１０ａの反対側に形成された第二の面１０ｂと、第一の面１０ａから第二の面１０ｂに向かって形成された円筒形状の第一貫通孔１１１を有する原料供給部１１と、第二の面１０ｂから第一の面１０ａに向かって、第一貫通孔１１１と連通するように形成された第二貫通孔１２１を有する成形部１２とを備える。成形部１２は、複数の第二貫通孔１２１がつながって格子状に形成されたスリットである。
ここで、原料供給部１１には、成形原料組成物を供給し、通過させるために、第一貫通孔１１１が形成されている。また、成形部１２には、原料供給部１１を通過した成形原料組成物をハニカム成形体の形状に成形するために、第二貫通孔１２１が形成されている。
なお、押出成形用金型１００を固定するため、押出成形用金型１００の周囲に形成された外枠２０は、必要に応じて備えられていればよい。

第一の面１０ａに垂直な方向から見た第一貫通孔１１１の長さＬ_１は、５〜１０ｍｍであることが好ましい。第一貫通孔１１１の長さＬ_１が５〜１０ｍｍであると、成形圧力を適切な範囲に維持することができ、押出成形用金型の寿命が長くなる。
第一貫通孔１１１の長さＬ_１が５ｍｍ未満であると、第一貫通孔１１１の長さＬ_１が短くなりすぎるため、成形部１２への負荷が大きくなり、押出成形用金型の寿命が短くなる場合がある。一方、第一貫通孔１１１の長さＬ_１が１０ｍｍを超えると、成形圧力を高く設定しなければならず、成形速度を上げることが困難となる場合がある。無理に成形速度を上げようとすると、押出成形用金型１００への負担が大きくなり、種々の不都合が発生しやすくなる場合がある。

第二の面１０ｂに垂直な方向から見た第二貫通孔１２１の長さＬ_２は、１〜４ｍｍであることが好ましい。第二貫通孔１２１の長さＬ_２が１〜４ｍｍであると、成形圧力を適切な範囲に維持することができ、成形体の形状をほぼ設定通りとすることができる。
第二貫通孔１２１の長さＬ_２が１ｍｍ未満であると、第二貫通孔１２１の長さが短くなりすぎるため、成形体の形状をほぼ設定通りとすることが困難となり、不良品が発生し易くなる場合がある。一方、第二貫通孔１２１の長さＬ_２が４ｍｍを超えると、成形圧力を高く設定しなければならず、成形速度を上げるのが困難となる場合がある。無理に成形速度を上げようとすると、押出成形用金型１００への負担が大きくなり、種々の不都合が発生し易くなる場合がある。

図２は、図１に示す押出成形用金型を第二の面から見たときの一部拡大図である。
図２に示すように、第二の面１０ｂから見た第二貫通孔１２１の形状は、ハニカム成形体の最外周壁を成形するための最外周スリット１２１ａと、ハニカム成形体の最外周部に配置された最外周セル間のセル壁を成形するための外周スリット１２１ｂと、最外周セルより内側に配置された内部セルのセル壁を成形するための内部スリット１２１ｃとから構成された格子形状であることが好ましい。

各スリット同士が交わる箇所を交点１５としたとき、交点１５の数は、１００〜５００個／ｉｎｃｈ^２であることが望ましく、２００〜４００個／ｉｎｃｈ^２であることがより望ましい。

ここで、最外周スリット１２１ａ、外周スリット１２１ｂ及び内部スリット１２１ｃについて、図２を用いて詳しく説明する。
最外周スリット１２１ａは、ハニカム成形体の最外周壁を成形するためのスリットである。すなわち、図２に示すように、外周格子１３２及び角部外周格子１３３より外側に配置されたスリット、及び、外周格子１３２と、隣り合う外周格子１３２又は角部外周格子１３３との間に配置されたスリットのうち、スリット幅がこれらの格子間に向かって徐々に大きくなるスリットが、最外周スリット１２１ａである。
外周スリット１２１ｂは、ハニカム成形体の最外周部に配置された最外周セル間のセル壁を成形するためのスリットである。ここで、ハニカム成形体の最外周部に配置された最外周セル間のセル壁とは、最外周セルより内側に配置された内部セルのセル壁と同一の厚さを有するセル壁をいう。すなわち、図２に示すように、外周格子１３２と隣り合う外周格子１３２との間に配置されたスリットのうち、内部スリット１２１ｃと同一のスリット幅を有するスリットが、外周スリット１２１ｂである。また、内部格子１３１の外側で、かつ、角部には、角部外周格子１３３が配置されているが、この角部外周格子１３３と隣り合う外周格子１３２との間に配置されたスリットのうち、内部スリット１２１ｃと同一のスリット幅を有するスリットも、外周スリット１２１ｂである。
内部スリット１２１ｃは、最外周セルより内側に配置された内部セルのセル壁を成形するためのスリットである。すなわち、図２に示すように、外周格子１３２より内側に配置されたすべてのスリットが、内部スリット１２１ｃである。例えば、内部格子１３１と隣り合う内部格子１３１との間に配置されたスリットは、内部スリット１２１ｃである。また、内部格子１３１と隣り合う外周格子１３２との間に配置されたスリットも、内部スリット１２１ｃである。

最外周スリット幅（図２中、ｐで示す長さ）の最小値は、０．１〜０．６ｍｍであることが好ましく、外周スリット幅（図２中、ｑで示す長さ）は、０．０７〜０．３０ｍｍであることが好ましく、内部スリット幅（図２中、ｒで示す長さ）は、０．０７〜０．２１ｍｍであることが好ましい。
最外周スリット１２１ａのスリット幅の最小値は、内部スリット１２１ｃのスリット幅の１．５〜４倍の値であることが好ましい。

第二の面１０ｂから見た、内部スリット１２１ｃに囲まれた内部格子１３１の形状は、同一の略矩形αである。好ましくは、同一の正方形である。
ここで、内部スリット１２１ｃに囲まれた内部格子１３１とは、第二の面１０ｂから見たとき、内部スリット１２１ｃの最も内側のラインで構成される格子をいう。

第二の面１０ｂから見た、内部格子１３１の外側で、かつ、角部以外に配置された外周格子１３２の形状は、内部格子１３１の形状から２つの角部が面取りされた形状であり、かつ、上記面取りされた角部が最外周スリット１２１ａ側に配置されていることが好ましい。上記形状の外周格子１３２がこのように配置されていると、最外周スリット１２１ａのスリット幅ｐは、外周格子１３２と隣り合う外周格子１３２との間に向かうにつれて徐々に大きくなる。最外周スリット幅がこのように形成されていると、押出成形されたハニカム成形体の最外周壁が部分的に分厚くなるため、セル壁の厚さが０．２１ｍｍ以下であっても、機械的に頑丈な構造となり、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、脱脂、焼成工程を行ったハニカム焼成体の熱容量の低下を抑制することができる。

ここで、内部格子１３１の外側で、かつ、角部以外に配置された外周格子１３２とは、最外周スリット１２１ａ、外周スリット１２１ｂ、及び、一部の内部スリット１２１ｃの最も内側のラインで構成される格子をいう。
なお、本明細書において、「角部が面取りされた形状」とは、略矩形の内部格子から、略矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状を意味する。

第二の面１０ｂから見た、外周格子１３２の形状は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すような形状であってもよい。
図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型における、第二の面から見た外周格子の形状の一例を示す平面図である。ここで、図３（ａ）〜（ｅ）中に示す破線は、内部格子の形状を示す。

図３（ａ）は、略矩形αの隣り合う２つの角部が２つの線分Ａ及びＢにより、それぞれ切り取られた６角形である外周格子１３２ａの断面形状を示している。線分Ａ及びＢは直接接しておらず、線分Ａ及びＢを延長すると略矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、切り取られた２つの角部の間にある略矩形αの辺の一部は、上記６角形の一辺を形成している。
図３（ａ）中、Ｖ_１及びＶ_２で示す長さは、同じ長さであることが好ましい。また、線分ＡとＢとは、同じ長さであることが好ましい。

図３（ｂ）は、略矩形αの隣り合う２つの角部が２つの線分Ｃ及びＤにより、それぞれ切り取られた５角形である外周格子１３２ｂの断面形状を示している。線分Ｃと線分Ｄとは略矩形αを形成する辺において交差している。なお、線分Ｃと線分Ｄとは略矩形αの内部で交差していてもよい。すなわち、切り取られる２つの角部の間には、上記５角形を構成する辺が存在していない。

図３（ｃ）は、略矩形αの隣り合う２つの角部のうち一方の角部が線分Ｅ及びＦにより切り取られ、もう一方の角部が線分Ｇ及びＨにより切り取られた８角形である外周格子１３２ｃの断面形状を示している。線分Ｅと線分Ｆとは、略矩形αの内部で互い交差している。さらに、線分Ｇと線分Ｈとも、略矩形αの内部で互い交差している。また、切り取られた２つの角部の間にある略矩形αの辺の一部は、上記８角形の一辺を形成している。

図３（ｄ）は、略矩形αの隣り合う２つの角部が２つの曲線Ａ´及びＢ´により、それぞれ切り取られた外周格子１３２ｄの断面形状を示している。曲線Ａ´及びＢ´は、略矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ａ及びＢを折り曲げた曲線である。切り取られた２つの角部の間にある略矩形αの辺の一部は、外周格子１３２ｄの断面形状の輪郭を形成している。

図３（ｅ）は、略矩形αの隣り合う２つの角部が２つの曲線Ｃ´及びＤ´により、それぞれ切り取られた外周格子１３２ｅの断面形状を示している。曲線Ｃ´及びＤ´は、略矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｃ及びＤを折り曲げた曲線である。曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは、略矩形を形成する辺において交差している。なお、曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは、略矩形αの内部で交差していてもよい。

図３（ａ）〜（ｅ）に示す外周格子１３２の形状のうち、特に、図３（ｄ）又は（ｅ）に示す形状であることが好ましい。外周格子１３２の形状が図３（ｄ）又は（ｅ）に示す形状であると、製造されるハニカム構造体の最外周壁が滑らかな曲線から構成されるため、クラックの起点となりにくくなる。そのため、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有するハニカム構造体を製造することができる。

外周格子１３２の各面積は、内部格子１３１の各面積の６０〜８０％であることが好ましい。外周格子１３２の各面積が、内部格子１３１の各面積の６０〜８０％であると、押出成形されたハニカム成形体の最外周壁の厚さが厚くなる。その結果、脱脂、焼成、接着工程を行うことにより、圧力損失が低く、熱容量の高いハニカム構造体を製造することができる。

内部格子１３１の外側で、かつ、角部には、角部外周格子１３３が配置されていることが好ましい。角部外周格子１３３の形状は、特に限定されないが、内部格子１３１の形状から少なくとも１つの角部が面取りされた形状であることが好ましい。角部外周格子１３３がこのような形状であると、押出成形されたハニカム成形体の最外周壁近傍の体積が大きくなる。そのため、ハニカム成形体は、セル壁の厚さが０．２１ｍｍ以下であっても、機械的に頑丈な構造となり、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、脱脂、焼成工程を行ったハニカム焼成体の熱容量の低下を抑制することができる。

第二の面１０ｂから見た、角部外周格子１３３の形状は、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような形状であってもよい。
図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型における、第二の面から見た角部外周格子の形状の一例を示す平面図である。ここで、図４（ａ）〜（ｄ）中に示す破線は、内部格子の形状を示す。

図４（ａ）は、略矩形αの角部のうち最も押出成形用金型の内側になる角部を除く３つの角部が、線分Ｉ、Ｊ及びＫにより、それぞれ切り取られた７角形である角部外周格子１３３ａの断面形状を示している。線分Ｉ及びＪは直接接しておらず、線分Ｉ及びＪを延長すると略矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、線分Ｉ及びＫは直接接しておらず、線分Ｉ及びＫを延長すると略矩形αの外側でこれらが交わることになる。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある略矩形αの辺の一部は、角部外周格子１３３ａの断面形状である７角形の一辺をそれぞれ形成している。
図４（ａ）中、Ｖ_１及びＶ_２で示す長さは、同じ長さであることが好ましい。また、Ｗ_１及びＷ_２で示す長さは、同じ長さであることが好ましい。さらに、線分Ｉ及びＪ、並びに、線分Ｉ及びＫは、それぞれの線分を延長すると略矩形αの外側で直角に交わることが好ましい。

図４（ｂ）は、略矩形αの角部のうち最も押出成形用金型の内側になる角部が線分Ｌにより切り取られた５角形である角部外周格子１３３ｂの断面形状を示している。

図４（ｃ）は、略矩形αの角部のうち最も押出成形用金型の内側になる角部を除く３つの角部が、曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´により、それぞれ切り取られた角部外周格子１３３ｃの断面形状を示している。曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´は、略矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｉ、Ｊ及びＫを折り曲げた曲線である。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある略矩形αの辺の一部は、角部外周格子１３３ｃの断面形状の輪郭を形成している。

図４（ｄ）は、略矩形αの角部のうち最も押出成形用金型の内側になる角部が曲線Ｌ´により切り取られた角部外周格子１３３ｄの断面形状を示している。曲線Ｌ´は、略矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｌを折り曲げた曲線である。

図４（ａ）〜（ｄ）に示す角部外周格子１３３の形状のうち、特に、図４（ａ）又は（ｃ）に示す形状であると、押出成形後、脱脂、焼成工程を行って得られたハニカム焼成体に、圧縮応力がかかりにくくなる。そのため、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有するハニカム焼成体を得ることができる。

図２に示すように、第一の面１０ａから見た第一貫通孔１１１は、各スリットの交点と交点との間に設けられている。好ましくは、第一貫通孔１１１は、各スリットのすべての交点と交点との間に設けられている。

各スリットの交点とは、図２に示すように、最外周スリット１２１ａ同士の交点１５ａ、外周スリット１２１ｂを外側に延長した際に、外周格子１３２及び角部外周格子１３３より外側に配置された最外周スリット１２１ａと交わる交点１５ｂ、及び、内部スリット１２１ｃ同士の交点１５ｃのことをいう。
すなわち、第一の面１０ａから見た第一貫通孔１１１は、交点１５ａと隣り合う交点１５ｂとを両端とする線分の中点である点１６ａ、交点１５ｂと隣り合う交点１５ｃとを両端とする線分の中点である点１６ｂ、及び、交点１５ｃと隣り合う交点１５ｃとを両端とする線分の中点である点１６ｃを中心に設けられている。

第一の面１０ａから見た第一貫通孔１１１の形状としては、例えば、円形、多角形等が挙げられる。その中でも特に、円形であることが好ましい。
第一の面１０ａから見た第一貫通孔１１１の大きさは、特に限定されるものではなく、第二の面１０ｂから見た第二貫通孔１２１の面積の総和、内部格子１３１の大きさ等により、好ましい範囲が異なる。例えば、第二の面１０ｂから見た第二貫通孔１２１の面積の総和が３〜２０ｍｍ^２であり、内部格子１３１が一辺１．８ｍｍの正方形である場合、例えば、円形である第一貫通孔１１１の直径は、０．３〜１．０ｍｍであることが好ましい。

成形原料組成物は、作製するハニカム成形体（ハニカム構造体）の構成材料に応じて選択すればよい。成形原料組成物としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、又は、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、又は、炭化タングステン等の炭化物セラミック粉末、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、シリカ、又は、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック粉末等を挙げることができる。その中でも特に、炭化ケイ素粉末であることが好ましい。

押出成形用金型の素材は、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金、炭化タングステンとコバルトとその他微量粒子（例えば、ＴｉＣ、ＴｉＮ等）とを混合して焼結した超硬合金、工具鋼、ステンレス鋼、又は、アルミニウム合金等であることが好ましく、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金であることがより好ましい。
ここで、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金の硬度は、一般に、１０００〜１５００Ｈｖである。

次に、本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法について説明する。
本実施形態に係る押出成形用金型は、金型素材に第一貫通孔１１１及び第二貫通孔１２１を形成する加工工程を行うことにより製造することができる。

具体的には、図１に示すように、まず、第一の面１０ａから第二の面１０ｂに向かって第一貫通孔１１１を形成し、その後、第二の面１０ｂから第一の面１０ａに向かって、第一貫通孔１１１と連通するように第二貫通孔１２１を形成する。
第一貫通孔１１１及び第二貫通孔１２１の形状等については、既に説明したため、その詳細な説明は省略する。

第一貫通孔１１１及び第二貫通孔１２１を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ブレード加工、放電加工等が挙げられる。

最後に、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム構造体の製造方法の一例について説明する。
ハニカム構造体の製造方法は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて成形原料を押出成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する工程と、上記ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する工程と、少なくとも１つのハニカム焼成体を用いてセラミックブロックを作製する工程とを含む。

（１）まず、セラミック粉末とバインダとを含む湿潤混合物（成形原料）を調製する。
具体的には、まず、セラミック粉末と、有機バインダと、液状の可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより、ハニカム成形体製造用の湿潤混合物を調製する。

上記セラミック粉末は、作製するハニカム成形体（ハニカム構造体）の構成材料に応じて選択すればよい。
ハニカム成形体の構成材料の主成分としては、例えば、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、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、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、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、シリカ、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等を挙げることができる。
ハニカム成形体の構成材料の主成分の中では、非酸化物セラミックが好ましく、炭化ケイ素が特に好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。
本明細書において、「主成分が炭化ケイ素である」とは、セラミック粉末が炭化ケイ素を６０重量％以上含有することをいう。主成分が炭化ケイ素である場合、炭化ケイ素のみならず、ケイ素結合炭化ケイ素も含まれる。また、炭化ケイ素以外の構成材料の主成分についても同様である。

（２）次に、上記湿潤混合物（成形原料）を押出成形し、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、凍結乾燥機等を用いて乾燥させることにより、所定の形状のハニカム成形体を作製する。
この際、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて押出成形を行う。

図５は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型を用いて押出成形されたハニカム成形体の一例を模式的に示す斜視図である。図５に示すハニカム成形体５００には、多数のセル５０１がセル壁５０２を隔てて長手方向（図５中、両矢印ｆの方向）に並設されるとともに、その周囲に最外周壁５０３が形成されている。

（３）その後、ハニカム成形体を、所定の条件で脱脂処理（例えば、２００〜５００℃）、及び、焼成処理（例えば、１４００〜２３００℃）を行う。
上記の工程を経ることにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、周囲に外周壁が形成されたハニカム焼成体を作製することができる。
なお、上記ハニカム成形体の乾燥体の脱脂処理及び焼成処理の条件は、従来からハニカム焼成体を作製する際に用いられている条件を適用することができる。

本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム構造体の製造方法においては、セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム焼成体を作製することもできる。この場合、上記（３）の工程において、乾燥後、ハニカム成形体の乾燥体が有するセルの所定の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填してセルを封止する。その後、上述した脱脂処理及び焼成処理を行うことにより、セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム焼成体を作製することができる。なお、セルを封止する処理は、焼成処理以降に行うこともできる。
ここで、封止材ペーストとしては、上記湿潤混合物を用いることができる。

図６（ａ）は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すハニカム焼成体のＭ−Ｍ線断面図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すハニカム焼成体６００には、多数のセル６０１がセル壁６０２を隔てて長手方向（図６（ａ）中、矢印ｇの方向）に並設されるとともに、その周囲に最外周壁６０３が形成されている。そして、セル６０１のいずれかの端部は、封止材６０４で封止されている。
従って、一方の端面が開口したセル６０１に流入した排ガス（図６（ｂ）中、排ガスの流れを矢印で示す）は、必ずセル６０１を隔てるセル壁６０２を通過した後、他方の端面が開口した他のセル６０１から流出するようになっている。排ガスＧがセル壁６０２を通過する際に、排ガス中のＰＭ等が捕集されるため、セル壁６０２は、フィルタとして機能する。

このように、セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム焼成体を含むハニカム構造体は、セラミックフィルタとして好適に使用することができる。また、セルのいずれの端部も封止されていないハニカム焼成体を含むハニカム構造体は、触媒担持体として好適に使用することができる。

（４）続いて、少なくとも１つのハニカム焼成体を用いてセラミックブロックを作製する。
一例として、複数のハニカム焼成体が接着材層を介して結束されてなるセラミックブロックを作製する方法について説明する。
まず、上記ハニカム焼成体のそれぞれの所定の側面に、接着材層となる接着材ペーストを塗布して接着材ペースト層を形成し、この接着剤ペースト層の上に、順次他のハニカム焼成体を積層する工程を繰り返し、ハニカム焼成体の集合体を作製する。
次に、ハニカム焼成体の集合体を加熱して接着剤ペースト層を乾燥、固化させて接着材層とすることにより、セラミックブロックを作製する。
ここで、接着材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。

（５）その後、セラミックブロックに切削加工を施す。
具体的には、ダイヤモンドカッター等を用いてセラミックブロックの外周を切削することにより、外周が円柱状に加工されたセラミックブロックを作製する。

（６）さらに、円柱状のセラミックブロックの外周面に、外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層を形成する。
ここで、外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。なお、外周コート材ペーストして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。
また、外周コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
以上の工程によって、ハニカム構造体を製造することができる。

図７は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
図７に示すハニカム構造体７００では、ハニカム焼成体６００が複数個ずつ接着材層７０１を介して結束されてセラミックブロック７０３を構成し、さらに、このセラミックブロック７０３の外周に外周コート層７０２が形成されている。なお、外周コート層は、必要に応じて形成されていればよい。
このような、ハニカム焼成体が複数個結束されてなるハニカム構造体は、集合型ハニカム構造体ともいう。

以下、本実施形態に係る押出成形用金型の作用効果について列挙する。
（１）本実施形態に係る押出成形用金型では、上記第一の面から見た上記第一貫通孔が、上記第一の面から見た上記各スリットの交点と交点との間に設けられている。
上記第一の面から見た上記第一貫通孔が、上記第一の面から見た上記各スリットの交点と交点との間に設けられていると、原料供給孔である第一貫通孔を通った成形原料は、まず、スリット部である第二貫通孔に供給され、その後、スリットに沿って、スリットの交点部に向かって拡大するように流れる。そして、隣り合う原料供給孔を通った成形原料がスリットの交点部で混じり合って押し出され、ハニカム形状を成形する。スリットの交点部は、スリット部に比べて成形原料が通りやすい。その結果、成形原料がスリットの交点部でしっかりと混じり合って、成形原料をスリット全体に均一に供給することができる。このように、成形原料をスリット全体に均一に供給することができ、スリットは一つの原料供給孔から供給された成形原料から構成されているため、スリット部に空隙等は形成されず、押し出されたハニカム成形体のセル壁が切れにくくなる。
（２）本実施形態に係る押出成形用金型では、上記第二の面から見た上記第二貫通孔の形状は、上記ハニカム成形体の最外周壁を成形するための最外周スリットと、上記ハニカム成形体の最外周部に配置された最外周セル間のセル壁を成形するための外周スリットと、上記最外周セルより内側に配置された内部セルのセル壁を成形するための内部スリットとから構成された格子形状であり、上記第二の面から見た、上記内部スリットに囲まれた内部格子の形状は、同一の略矩形であり、上記第二の面から見た、上記内部格子の外側で、かつ、角部以外に配置された外周格子の形状は、上記内部格子の形状から２つの角部が面取りされた形状であり、かつ、上記面取りされた角部が上記最外周スリット側に配置されており、上記第二の面から見た上記外周格子の各面積が、上記内部格子の各面積の６０〜８０％であることが望ましい。
このような形状の押出成形用金型であっても、原料供給孔を通った成形原料を、スリット全体に均一に供給することができる。その結果、セル壁の厚さが０．２１ｍｍ以下であるハニカム成形体を問題なく製造することができる。さらに、このようなハニカム成形体を脱脂、焼成してハニカム焼成体を作製し、得られたハニカム焼成体を接着剤層を介して複数個結束することにより、圧力損失が低く、かつ、熱容量が高いハニカム構造体を製造することができる。
（３）本実施形態に係る押出成形用金型では、上記最外周スリットのスリット幅の最小値は、上記内部スリットのスリット幅の１．５〜４倍の値であることが望ましい。
上記最外周スリットのスリット幅の最小値が、上記内部スリットのスリット幅の１．５〜４倍の値であると、より熱容量が高いハニカム構造体を製造することができる。上記最外周スリットのスリット幅の最小値が、上記内部スリットのスリット幅の１．５倍未満の値であると、製造されるハニカム構造体の熱容量が低い場合がある。また、製造されるハニカム構造体の強度が弱い場合がある。上記最外周スリットのスリット幅の最小値が、上記内部スリットのスリット幅の４倍を超える値であると、製造されるハニカム構造体の最外周壁の厚さが厚くなり、圧力損失が高くなる場合がある。
（４）本実施形態に係る押出成形用金型では、上記第一貫通孔は、上記第一の面から見た上記各スリットのすべての交点と交点との間に設けられていることが望ましい。
上記第一貫通孔が、上記第一の面から見た上記各スリットのすべての交点と交点との間に設けられていると、隣り合う原料供給孔を通った成形原料が、すべてのスリットの交点部で混じり合って押し出される。その結果、成形原料をスリット全体により均一に供給することができる。

（実施例）
以下、本実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例では、外周格子が図３（ａ）に示す形状、角部外周格子が図４（ａ）に示す形状である場合の本発明の第一実施形態をより具体的に示す。
（実施例１）
（１）押出成形用金型の製造
まず、金型素材として、材質が炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金を準備した。ここで、金型素材の硬度は、１２００Ｈｖであった。
次に、ブレード加工により、上記金型素材に第一貫通孔及び第二貫通孔を形成した。具体的には、まず、第二貫通孔を形成する第二の面を周囲よりも突出させるように外周部を切削した。次に、第一の面から第二の面に向かって断面形状が円形の第一貫通孔を形成した。その後、第二の面から第一の面に向かって、第一貫通孔と連通するように、第二貫通孔を形成した。

製造した押出成形用金型は、第一の面に垂直な方向から見た第一貫通孔の長さＬ_１が８．５ｍｍ、第二の面に垂直な方向から見た第二貫通孔の長さＬ_２が２ｍｍ、最外周スリット幅ｐの最小値が０．３０４８ｍｍ、外周スリット幅ｑが０．１０１６ｍｍ、内部スリット幅ｒが０．１０１６ｍｍであった。つまり、最外周スリット幅ｐの最小値は、内部スリットのスリット幅の３倍であった。
また、第二の面から見た第二貫通孔の面積の総和は４ｍｍ^２であり、内部格子の形状は、一辺が１．８ｍｍの正方形であった。第二の面から見た外周格子の形状は、図３（ａ）に示す形状であって、図３（ａ）中にＶ_１及びＶ_２で示す長さは０．３３ｍｍであり、Ｗ_１で示す長さは０．１ｍｍであった。また、線分ＡとＢとは、同じ長さであった。第二の面から見た角部外周格子の形状は、図４（ａ）に示す形状であって、図４（ａ）中にＶ_３及びＶ_４で示す長さは０．３３ｍｍであり、Ｗ_２及びＷ_３で示す長さは０．１ｍｍであった。また、線分Ｉ及びＪ、並びに、線分Ｉ及びＫは、それぞれの線分を延長すると略矩形αの外側で直角に交わっていた。

第一の面から見た第一貫通孔は、各スリットのすべての交点と交点とを両端とする線分の中点を中心に設けられていて、第一貫通孔の直径は０．９ｍｍであった。
スリットを構成する第二貫通孔は、原料供給部を構成する第一貫通孔と連通するように格子状に設けられ、スリット溝同士の交点の数は２００個／ｉｎｃｈ^２であった。

（２）ハニカム成形体の製造
（２−１）成形原料組成物準備工程
平均粒子径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日油社製 ユニルーブ）０．８重量％、グリセリン１．３重量％、造孔材（アクリル樹脂）１．９重量％、オレイン酸２．８重量％、及び、水１３．２重量％を加えて混合して成形原料組成物を準備した。
（２−２）押出成形工程
上記（１）で製造した押出成形用金型を押出成形装置に取付け、上記（２−１）で準備した成形原料組成物を押出成形装置内に投入した。その後、成形速度４０００ｍｍ／ｍｉｎで成形体を連続的に作製した後、切断、及び、乾燥させることにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製した。
なお、作製したハニカム成形体の長手方向の長さは１２．７ｃｍ、長手方向に垂直な断面において、断面形状は正方形で、大きさは３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ、最外周壁の厚さの最小値は０．３０４８ｍｍ、内部セルのセル壁の厚さは０．１０１６ｍｍ、セルの数は１８セル×１８セルであった。上記以外の寸法についても、上記（１）で製造した押出成形用金型で設計した寸法と同一の寸法を有するハニカム成形体が得られた。

（比較例１）
第一の面から見た第一貫通孔を、各スリット同士の交点上に設けたこと以外は、実施例１と同様にして押出成形用金型を製造し、その後、上記押出成形用金型を用いてハニカム成形体を作製した。

（セル壁の切れの評価）
実施例１及び比較例１のハニカム成形体を、それぞれ１００個ずつ作製した。そして、セル壁が切れているかどうか、目視で観察した。その結果、第一の面から見た第一貫通孔を各スリットの交点と交点との間に設けた実施例１では、セル壁に切れが見られたハニカム成形体は１個もなかった。一方、第一貫通孔を各スリット同士の交点上に設けた比較例１では、４５個のハニカム成形体でセル壁の切れが見られた。

（その他の実施形態）
本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造されるハニカム構造体は集合型ハニカム構造体であるが、１つのハニカム焼成体からなるハニカム構造体（一体型ハニカム構造体）を製造してもよい。

一体型ハニカム構造体を製造する場合には、押出成形により成形するハニカム成形体の大きさが、本発明の第一実施形態において説明したハニカム成形体の大きさに比べて大きく、その外形が異なる他は、本発明の第一実施形態と同様にしてハニカム成形体を作製する。
つまり、得られるハニカム成形体の形状に対応する断面形状を有する他は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型と同様の構成を有する押出成形用金型を用いてハニカム成形体を作製すればよい。

その他の工程は、本発明の第一実施形態で説明したハニカム構造体の製造工程と同様である。ただし、ハニカム構造体が１つのハニカム焼成体からなるため、ハニカム焼成体の集合体を作製する必要はない。また、円柱状のハニカム成形体を作製する場合には、セラミックブロックの外周を切削する必要はない。

本発明の実施形態に係る押出成形用金型において、金型本体の原料供給部の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、成形原料を押し出す方向に平行な断面形状が矩形状、テーパー形状、又は、台形状等を挙げることができる。
これらの中では、成形原料の押出しが容易である点で、断面形状がテーパー形状であることが望ましい。

同様に、本発明の実施形態に係る押出成形用金型において、金型本体のスリットの形状は、特に限定されるものではなく、例えば、成形原料を押し出す方向に平行な断面形状が矩形状、又は、テーパー形状等を挙げることができる。
これらの中では、スリットの形成が容易である点で、断面形状が矩形状であることが望ましい。

本発明の押出成形用金型は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セル壁の厚さが０．２１ｍｍ以下であるハニカム成形体を作製するために用いられ、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であって、上記第二の面から見た上記第二貫通孔の形状は、スリットから構成された格子形状であり、上記第一の面から見た上記第一貫通孔は、上記第一の面から見た上記各スリットの交点と交点との間に設けられていることが必須の構成要素である。
係る必須の構成要素に、本発明の第一実施形態、及び、本発明のその他の実施形態で詳述した種々の構成（例えば、一体型ハニカム構造体、原料供給部の形状、スリットの形状等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。

１０ａ 第一の面
１０ｂ 第二の面
１１ 原料供給部
１２ 成形部
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 交点
１００ 押出成形用金型
１１１ 第一貫通孔
１２１ 第二貫通孔
１２１ａ 最外周スリット
１２１ｂ 外周スリット
１２１ｃ 内部スリット
１３１ 内部格子
１３２ 外周格子
５００ ハニカム成形体
５０１ 多数のセル
５０２ セル壁
５０３ 最外周壁

Claims (3)

1. 多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、前記セル壁の厚さが０．２１ｍｍ以下であるハニカム成形体を作製するために用いられ、
   第一の面と、前記第一の面の反対側に形成された第二の面と、前記第一の面から前記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、前記第二の面から前記第一の面に向かって、前記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であって、
   前記第二の面から見た前記第二貫通孔の形状は、スリットから構成された格子形状であり、
   前記第一の面から見た前記第一貫通孔は、前記第一の面から見た前記各スリットの交点と交点との間に設けられており、
   前記第二の面から見た前記第二貫通孔の形状は、前記ハニカム成形体の最外周壁を成形するための最外周スリットと、前記ハニカム成形体の最外周部に配置された最外周セル間のセル壁を成形するための外周スリットと、前記最外周セルより内側に配置された内部セルのセル壁を成形するための内部スリットとから構成された格子形状であり、
   前記第二の面から見た、前記内部スリットに囲まれた内部格子の形状は、同一の略矩形であり、
   前記第二の面から見た、前記内部格子の外側で、かつ、角部以外に配置された外周格子の形状は、前記内部格子の形状から２つの角部が面取りされた形状であり、かつ、前記面取りされた角部が前記最外周スリット側に配置されており、
   前記第二の面から見た前記外周格子の各面積が、前記内部格子の各面積の６０〜８０％であることを特徴とする押出成形用金型。
2. 前記最外周スリットのスリット幅の最小値は、前記内部スリットのスリット幅の１．５〜４倍の値である請求項１に記載の押出成形用金型。
3. 前記第一貫通孔は、前記第一の面から見た前記各スリットのすべての交点と交点との間に設けられている請求項１又は２に記載の押出成形用金型。
   
   

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