JP6747337B2

JP6747337B2 - ハニカム構造体成形用金型及びハニカム構造体成形用金型の製造方法

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Publication number: JP6747337B2
Application number: JP2017033408A
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Inventors: 暢彦永井; 耕嗣玉井
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Filing date: 2017-02-24
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Description

本発明は、ハニカム構造体の押出成形に適したハニカム構造体成形用金型と、これを製造するためのハニカム構造体成形用金型の製造方法に関する。

自動車用の排ガス浄化触媒等に用いられるハニカム構造体は、一般に、筒状外皮の内側をセル壁で区画して構成され、軸方向に延びる平行な多数のセルを有する。セル壁は、例えば、矩形セル形状に対応させた格子状であり、所望のセル密度となるように格子の大きさが設定される。ハニカム構造体は、通常、格子状のスリットと、スリットに連通する原料供給穴を設けた金型を用いて、セラミックス原料を押出成形することにより製造される。金型のスリットは、例えば、格子状の放電電極を用いた放電加工によって、原料供給穴はドリル加工によって、それぞれ形成されている。

近年、排ガス浄化触媒の早期活性化のために、ハニカム構造体のさらなる薄壁軽量化が進められている。一方、ハニカム構造体のセル壁が薄くなると、スリットへの原料の供給速度やスリットからの押出速度を均一に制御することが難しくなり、セル壁のよれや成形体の曲がりが生じやすくなる。そのため、ハニカム構造体の薄壁軽量化に限界があり、また、成形精度を高めようとすると、成形速度を低く抑える必要があり、生産性が低下する。

特許文献１には、材料を投入するための複数の供給穴を備えた供給セクションと、材料をハニカム構造体として吐出するための吐出開口部を備えた吐出セクションと、両セクション間に配置された遷移セクションとからなるハニカム押出しダイが開示されている。遷移セクションは、積層された複数の薄い遷移層によって形成され、各遷移層の開口部の連続によって形成される複数の導管を内蔵している。供給材料流は、導管の内部で分岐するか方向を変換し、又は断面形状を変えて、吐出セクションへ送出される。

特開平９−１７４６５７号公報

特許文献１に開示されるハニカム押出しダイは、遷移セクションが、吐出セクションへの供給材料流を、流れの軸線と平行でない方向へ分配する機能を有して、押出圧を低減している。ところが、遷移セクションは、複数の薄い遷移層に設けた開口部を重ねることによって形成されるため、隣り合う開口部の間に段差が生じる。遷移層が薄く枚数が多いほど段差は緩和されるが、開口部の加工精度及び組付精度が高度に要求され、導管及び枝導管の内壁面の全体を滑らかな面とするのは難しい。そのため、例えば、セラミックス原料が通過する際に引掛かり等が生じて、隣接する領域との成形速度差が生じる要因となり、均一な押出成形ができなくなる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、金型のスリット全体にセラミックス原料を均一に分配供給して、均一な押出成形が可能であり、薄壁軽量なハニカム構造体を成形性よく製造できるハニカム構造体成形用金型を、提供しようとするものである。

本発明の一態様は、セル壁（Ｈ１）により区画された複数のセル（Ｃ）を備えるハニカム構造体（Ｈ）を押出成形するためのハニカム構造体成形用金型（１）であって、
単一の金型本体（１１）と、
上記金型本体の原料供給面（１２）から原料押出方向（Ｘ）に延びる複数の原料供給穴（２１）を有する原料供給部（２）と、
上記複数の原料供給穴と上記金型本体内において連通すると共に、上記原料供給面と反対側の押出面（１３）に開口する、格子状のスリット（３１）を有するスリット部（３）と、を備え、
上記原料供給穴は、上記スリットの格子点（Ｐ）に対応して同軸的に設けられており、上記原料供給穴の上記原料押出方向の端部には、上記格子点に向けて縮径する原料絞り穴（２２）と、上記原料絞り穴から外方に張り出して上記格子点に連続する上記スリットへ原料を供給案内する原料供給ガイド穴（２３）が設けられると共に、
上記原料供給ガイド穴は、上記格子点に連続する上記スリットを挟んで対向する一対の面（２３ａ、２３ｂ）の間に形成され、上記一対の面間の上記原料供給ガイド穴は、上記原料押出方向において上記格子点側へ向かうほど、上記原料絞り穴の径方向において外側へ拡がる形状を有する、ハニカム構造体成形用金型にある。

本発明の他の態様は、上記ハニカム構造体成形用金型の製造方法であって、
上記金型本体を上記原料押出方向に分割された多数の層の積層体とみなして、
台座（３００）上に配置した金属粉末（３０１）の層にレーザ光（Ｌ）を照射し、上記原料供給穴及び上記スリットに対応する部位を除いて、上記金属粉末を溶融凝固させることにより、上記多数の層の１つを形成し、これを繰り返し行って、上記多数の層が順次積層された積層体の内部に、上記原料供給穴及び上記スリットが形成された上記金型本体を製造する、ハニカム構造体成形用金型の製造方法にある。
なお、括弧内の符号は、参考のために付したものであり、本発明はこれら符号により限定されるものではない。

上記態様のハニカム構造体成形用金型は、原料供給穴へ供給される原料を、原料押出方向に連続する原料絞り穴において縮径しながら、スリットの格子点へ送り出す。同時に、原料絞り穴の外周側の原料を、外方へ張り出す原料供給ガイド穴へ案内し、格子点に連続するスリットへ供給する。これにより、原料供給部を通過した段階で、原料がスリットのほぼ全体に分配供給されるので、スリット部において成形速度差が生じるのが抑制されて、均一な押出成形が可能になる。

このようなハニカム構造体成形用金型は、他の態様の製造方法によって、金属粉末を溶融凝固させた多数の層の積層体として構成することができる。そして、積層体の内部に形成される原料供給穴及びスリットの表面を、滑らかな連続面とすることができ、原料供給穴と原料絞り穴、原料供給ガイド穴との接続表面も、滑らかに形成することができる。したがって、原料の流動性が向上するので、成形速度を高めることができ、生産性が向上する。

よって、金型のスリット全体にセラミックス原料を均一に分配供給して、均一な押出成形が可能であり、薄壁軽量なハニカム構造体を成形性よく製造できるハニカム構造体成形用金型を、提供することができる。

実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型の概略構造を示す要部拡大斜視図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型の全体構成を示す平面図及び断面図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型の内部形状を示す要部拡大断面図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型により製造されるハニカム構造体の全体斜視図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型のスリット部と原料供給部の構成例を示す要部拡大平面図及び断面図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型のスリット部と原料供給部の構成例を示す要部拡大斜視図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型の内部形状及び内部を通過する原料の概略形状を示す要部拡大斜視図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型を用いたハニカム構造体の成形装置構成を示す模式的な断面図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型を用いたハニカム構造体の成形時の金型形状を示す模式的な図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型を用いたハニカム構造体の成形工程における原料の流れを説明するための模式的な要部拡大斜視図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型を用いたハニカム構造体の成形工程における原料の流れを説明するための模式的な要部拡大断面図。従来のハニカム構造体成形用金型の構成例を示す要部拡大斜視図。従来のハニカム構造体成形用金型の要部拡大平面図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型を用いたハニカム構造体の成形工程における原料の流速分布を示す模式的な図。従来のハニカム構造体成形用金型を用いたハニカム構造体の成形工程における原料の流速分布を示す模式的な図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型の製造工程を示す模式的な図。実施形態１における、ハニカム構造体成形用金型のスリット部と原料供給部の構成例を示す要部拡大平面図及び断面図。実施形態２における、ハニカム構造体成形用金型により製造されるハニカム構造体のセル形状の他の例を示す部分断面図及び要部拡大図。実施形態３における、ハニカム構造体成形用金型により製造されるハニカム構造体のセル形状の他の例を示す部分断面図及び要部拡大図。実施形態４における、ハニカム構造体成形用金型の他の構成例を示す全体断面図。実施形態５における、ハニカム構造体成形用金型の他の構成例を示す全体断面図。

（実施形態１）
次に、ハニカム構造体成形用金型とハニカム構造体成形用金型の製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ハニカム構造体成形用金型(以下、金型と略称する。）は、例えば、自動車用の排ガス浄化触媒等に使用されるセラミックス製のハニカム構造体を、セラミックス原料の押出成形により製造するために用いられる。

図１〜図３に示されるように、本形態の金型１は、単一の金型本体１１と、金型本体１１の原料供給面１２側に設けられる原料供給部２と、原料供給面１２と反対側の押出面１３側に設けられるスリット部３とを備える。原料供給部２は、原料供給穴２１と、原料供給穴２１の原料押出方向Ｘの端部に設けられる、原料絞り穴２２及び原料供給ガイド穴２３を有している。原料供給穴２１は、スリット部３に設けられる格子状のスリット３１と、金型本体１１内において連通している。原料絞り穴２２は、スリット３１の格子点Ｐに向けて縮径し、原料供給ガイド穴２は、原料絞り穴２２から外方に張り出して格子点Ｐに連続するスリットへ原料を供給案内する。

金型本体１１は、全体が矩形の外形を有する単一の板状体で（例えば、図２参照）、その板厚方向を、原料押出方向Ｘとしている。原料供給部２とスリット部３は、板面の中央部に配置されており、その外形及びスリット形状は、ハニカム構造体の外形及びセル形状に対応している。金型本体１１は、原料供給部２とスリット部３とが一体的に設けられており、例えば、後述するように３Ｄプリンタを用いて製造することができる。

図４に示されるように、ハニカム構造体Ｈは、例えば、円柱状で、円筒外皮内をハニカム状のセル壁Ｈ１にて多数のセルＣに区画して構成されている。セルＣの形状や大きさは、任意に選択することができる。本形態では、一例として、セルＣの形状を正方形とし、全領域で同一の大きさに設定している。セルＣの形状を、三角形以上の多角形又は複数の形状の組み合わせとしたり、セルＣの大きさを、周方向に分割した複数の領域ごとに変更して、例えば、内周側と外周側とで異なるセル密度としたりすることもできる。

図１、図３において、原料供給部２は、一端側（すなわち、図の下端側）が原料供給面１２に開口し、原料押出方向Ｘに延びる多数の原料供給穴２１を有している。多数の原料供給穴２１は、同一形状で、互いに平行かつ等間隔にて配設されて、スリット部３の所定位置へセラミックス原料を均等に供給可能としている。原料供給穴２１は、原料押出方向Ｘの両端部を除いて一定径の円形穴となっており、この円形穴の流路長を長くすることで金型本体１１の剛性が向上し、成形圧力を増加させたときの金型本体１１の変形を低減できる。原料供給穴２１は滑らかな内表面を有し、セラミックス原料との摩擦係数が低いほど、成形速度が向上し、内表面の摩耗も少なくなるので好ましい。

原料供給穴２１は、原料供給面１２に開口する端部を、開口端縁部へ向けて拡径する（すなわち、原料押出方向Ｘへ向けて縮径する）原料供給テーパ穴２４としている。原料供給テーパ穴２４は、原料供給穴２１を構成する円筒状の内周壁と滑らかに連続するテーパ壁にて囲まれており、原料供給面１２から導入されるセラミックス原料を、原料供給穴２１へ送出する。原料供給テーパ穴２４を設けることで、セラミックス原料と面直に当る原料供給面１２の面積を低減させ、かつ穴壁面との摩擦による損失係数を低減することができるので、金型本体１１の変形を低減し成形速度を向上させることができる。

原料供給テーパ穴２４の流路長やテーパ角度は、特に制限されず、金型本体１１の剛性や成形速度等が所望の範囲となるように、適宜設定することができる。金型本体１１とセラミックス原料の摩擦係数が十分小さく、成形時の変形を抑制しつつ成形速度を確保できる場合には、原料供給テーパ穴２４を設けない構成とすることもできる。

原料供給穴２１は、原料供給面１２と反対側の端部（すなわち、原料押出方向Ｘの端部）を、スリット部３側へ向けて（すなわち、原料押出方向Ｘへ向けて）縮径する、テーパ状の原料絞り穴２２としている。原料絞り穴２２の縮径側の端部は、スリット３１の格子点Ｐに開口している。また、原料絞り穴２２の外側には、複数個所に、格子点Ｐに隣接するスリット３１へのガイドとなる原料供給ガイド穴２３が一体的に設けられる。原料供給ガイド穴２３は、ここでは、縦方向（すなわち、原料押出方向Ｘ）の断面形状が逆三角形の偏平穴であり、原料絞り穴２２を挟んで両側に対称配置される。逆三角形の内側の一辺は、原料絞り穴２２のテーパ状の内壁面に開口し、原料絞り穴２２と互いに連通して、セラミックス原料を外方へ案内する原料導出用の開口部２３１となる。逆三角形のスリット部３側の一辺は、スリット３１へ開口する原料分配用の開口部２３２となる。

スリット部３は、正方形のセルＣに対応する四角格子状のスリット３１にて構成される。スリット３１の形状は、原料押出方向Ｘにおいて一定であり、ハニカム構造体Ｈの最終形状を決定する。例えば、スリット３１の格子間隔やスリット幅は、セルＣのピッチやセル壁Ｈ１の厚さに応じて設定される。スリット３１の高さは、特に制限されず、例えば、スリット３１の格子間隔と同等程度に設定することができる。

図５、図６に詳細形状例を示すように、原料供給穴２１は、例えば、スリット３１の四角格子の格子点Ｐに対して、縦方向及び横方向共に１つおきとなるように配置されている。原料供給穴２１は、原料絞り穴２２が格子点Ｐに開口し、一定径の原料供給穴２１及び原料供給テーパ穴２４が同心状に位置している。原料供給テーパ穴２４の外径は、例えば、四角格子の対角線長と同等程度ないしそれ以下とすることができ、外径が大きくなるほど、原料供給テーパ穴２４が近接配置される。これにより、セラミックス原料を効率よく供給して、原料供給テーパ穴２４に流入する際の損失係数を低減し、金型１の変形を抑制して、成形速度を高めることができる。

また、原料絞り穴２２に連通して、外周の４箇所から外方に突出する原料供給ガイド穴２３が設けられる。４箇所の原料供給ガイド穴２３は、それぞれ、格子点Ｐに連続する４つのスリット溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに沿って延び、格子点Ｐの周りに対称に配置される。各原料供給ガイド穴２３は、各スリット溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを挟んで対向する、逆三角形状の一対の面２３ａ、２３ｂとこれら両面を接続する傾斜面２３ｃにて構成され、内部に偏平穴状の原料供給ガイド穴２３を形成する。原料供給ガイド穴２３は、原料押出方向Ｘに延びる開口部２３１にて、原料絞り穴２２に開口し、原料押出方向Ｘの端部へ向かうほど、径方向外方へ拡がって、開口部２３２にてスリット３１に開口する。

原料供給ガイド穴２３の高さは、原料絞り穴２２の高さと同等であり、傾斜面２３ｃの対向位置に形成される開口部２３１は、原料供給ガイド穴２３の全長にわたって、原料絞り穴２２に開口している。一対の面２３ａ、２３ｂは、例えば、互いに平行に配設されて、一対の面２３ａ、２３ｂ間にスリット状の穴を形成する。このスリット穴の幅は、スリット３１の幅と同等かわずかに大きい。スリット３１に接続される原料押出方向Ｘ側の端部において、原料供給ガイド穴２３の延出端である開口部２３２の最外縁部は、隣接する格子点Ｐの近傍まで延びている。

原料供給ガイド穴２３は、例えば、原料供給穴２１側からスリット３１側へ滑らかにスリット穴の幅が拡大する形状とすることもでき、成形抵抗がより少なくなる。原料供給ガイド穴２３は、スリット３１のスリット幅が、例えば、領域ごとにそれぞれ異なる場合に、それに応じてスリット穴の幅が異なるように構成することができる。このようにすることで、スリット３１の各領域への材料供給を一定にすることができ、精度の高い成形体を得ることができる。原料供給穴２１に続く原料絞り穴２２に対しても、対応する格子点Ｐにおけるスリット幅に応じて、格子点Ｐにおける開口部の大きさが異なるように構成することができ、同様の効果が得られる。

このとき、図７に原料供給部２及びスリット部３の内部形状（すなわち、原料供給部２及びスリット部３を通過するセラミックス原料の立体形状）を示すように、原料供給テーパ穴２４から原料供給穴２１を経て、原料絞り穴２２に導入されるセラミックス原料の一部は、原料供給ガイド穴２３に案内されて、徐々に側方へ拡がる。すなわち、原料絞り穴２２が、スリット３１の格子点Ｐへ向けて縮径するのに伴い、余剰のセラミックス原料が、原料供給ガイド穴２３の開口部２３１から外方へ移送され、格子点Ｐを取り囲むスリット３１へ向けて案内される。したがって、スリット部３への開口部２３２に至るまでの間にセラミックス原料を分配し、スリット３１のほぼ全体に均一供給することができるので、スリット３１の形状に押出成形されたハニカム構造体Ｈが容易に得られる。

図８に示されるように、本形態の金型１を用いて、ハニカム構造体Ｈを押出成形する場合には、押出成形装置１００の押出側端面部に、スリット部３が外側となるように金型１を設置し、セラミックス原料１０１を供給する。押出成形装置１００内には、金型１の原料供給面１２と対向する供給側端面部に、スクリュー１０２が設置されており、粘土状のセラミックス原料１０１を、金型１の原料押出方向Ｘ（すなわち、図中に矢印で示す方向）に供給する。これにより、スリット部３を通過したセラミックス原料１０１が押出面１３から、ハニカム構造体Ｈとして押し出される。セラミックス原料１０１としては、例えば、焼成後にコージェライト、ＳｉＣ等を生成するセラミックス原料を採用することができる。

図９に示されるように、押出成形時には、金型１の原料供給面１２に高い成形圧力が加わるので、セラミックス原料が通過する中央部が原料押出方向Ｘに突出するように変形しやすくなる。そのため、従来は、成形圧力を低く抑えて変形を抑制する必要があったが、本形態の金型１は、原料供給部２からスリット部３へのセラミックス原料の流れを高度に制御し、金型本体１１の変形を抑制しつつ成形圧力を増加させることが可能となる。この押出成形時のセラミックス原料の流れについて、次に説明する。

図１０、図１１に示されるように、原料供給部２は、原料供給面１２に開口する原料供給テーパ穴２４を有するので、セラミックス原料が面直に当たる面積が小さくなる。また、原料供給テーパ穴２４に導入されるセラミックス原料は、テーパ状の内壁面に沿って原料供給穴２１へ送出され、速やかに原料供給穴２１を通過して原料絞り穴２２へ向かう。セラミックス原料は、原料絞り穴２２のテーパ状の内壁面に沿って、徐々に絞られながらスリット３１の格子点Ｐへ向かうと共に、外周側の一部は、内壁面の４箇所に開口する原料供給ガイド穴２３から、外方へ導出される。原料供給ガイド穴２３は、平坦な一対の面２３ａ、２３ｂ間に流入するセラミックス原料の流れを、傾斜面２３ｃに沿って徐々に外側へ案内する。

原料供給ガイド穴２３の、原料押出方向Ｘの端部は、隣り合う格子点Ｐ間のスリット３１（すなわち、スリット溝３１ａ〜３１ｄ）に開口しており、原料絞り穴２２及び原料供給ガイド穴２３を通過してセラミックス原料は、速やかに対向するスリット３１へ流入する。原料絞り穴２２が配置されていない格子点Ｐにおいても、隣接する４箇所の原料供給ガイド穴２３を通過したセラミックス原料が、速やかに流入して結合し、原料押出方向Ｘに向きを変えて、スリット３１へ流入する。

ここで、原料供給部２の各穴の内壁面は、いずれも滑らかな曲面又は平面であり、原料供給テーパ穴２４と原料供給穴２１、原料供給穴２１と原料絞り穴２２及び原料供給ガイド穴２３の内壁面は、それぞれ滑らかに接続する連続面となっており段差等を有しない。そのため、原料供給部２内におけるセラミックス原料の流れは滑らかであり、引っ掛かりや滞りが生じることはない。このようにして、原料供給部２を通過する間に、スリット３１の形状に対応させてセラミックス原料が分配され、遅滞なくスリット部３の全体へ供給される。スリット部３に達したセラミックス原料は、そのままスリット３１から均等に押し出される。したがって、成形性が大きく向上し、金型１の変形を抑制しながら、成形速度を向上させることができるので、品質向上と生産性を両立させることができる。

これに対して、図１２、図１３に示される従来の金型２００のように、一定径の原料供給穴２０１が、テーパ状の端部２０２を介して、スリット２０３の格子点Ｐに接続する構成では、セラミックス原料の流れが均一とならない。ここでは、スリット２０３の格子点Ｐに１つおきに原料供給穴２０１が接続しており、丸穴状の端部２０２から格子状のスリット２０３の全体に、セラミックス原料を均等に分配することは難しい。そのため、スリット２０３の原料押出方向Ｘの長さを十分に長くし、あるいは成形速度を遅くする必要がある。

図１４、図１５に示されるように、本形態の金型１と従来の金型２００との効果の違いは、セラミックス原料の流れをシミュレーションにより比較した場合に明らかである。図１４において、本形態の金型１では、原料絞り穴２２及び原料供給ガイド穴２３から、スリット３１へ向かうセラミックス原料の流れが、ほぼ均一であり、流れ方向や速度が大きく変化していないことが分かる。これに対して、図１５において、従来の金型２００では、原料供給穴２０１からテーパ状の端部２０２に向けて、一旦内向きに流れが変化した後、外向きに大きく変化している。また、流れの速度は内側で大きく、外側では小さくなっており、均一な流れを形成していない。

図１６に示すように、本形態の金型１は、例えば、３Ｄプリンタを用いて金属粉末をレーザ焼結させる三次元金属積層造形方式により製造することができる。図１６の工程（１）〜工程（３）は、３Ｄプリンタを用いた金型１の製造工程の一例を、模式的に示しており、以下、金型１の原料供給部２の積層造形後に、スリット部３を積層する工程として説明する。３Ｄプリンタは、容器状の装置の底面となる可動式の台座３００を有しており、工程（１）の粉末敷工程において、台座３００の上面に、三次元造形された原料供給部２が配置され、その全体を覆って、金属粉末３０１が充填されている。金属粉末３０１としては、例えば、ステンレス鋼等の鋼材の微細粉末が用いられる。

図１６の工程（２）はレーザ加工工程であり、レーザ照射装置３０２を用いて、金属粉末３０１の所望の部位にレーザ光を走査し、溶融凝固させる。１回のレーザ照射により形成される層の厚さは、例えば、０．０５ｍｍ程度であり、溶融凝固後に、工程（１）の粉末敷工程を再び行う。金型１は、予め原料押出方向Ｘについて、三次元データに基づく解析を行い、各層の形状に合わせてレーザ照射装置３０２を制御する。この工程（１）〜工程（２）を、例えば、１０回繰り返した後、台座３００を、積層厚さ分だけ加工させ（例えば、０．５ｍｍ）、工程（３）の切削加工工程を行う。工程（３）において、切削工具３０３を用いて、切削加工を行った後、工程（１）〜工程（３）を繰り返して、金型１となる金属積層体を得ることができる。

図１７に示すように、本形態の金型１は、例えば、スリット部３におけるスリット幅が０．０８ｍｍ、格子点Ｐ間の距離が０．９ｍｍであり、これらは、それぞれハニカム構造体Ｈのセル壁厚、セルピッチに対応する。また、原料押出方向Ｘにおいて、例えば、金型本体１１の全長が４０ｍｍ、原料絞り穴２２の長さが１０ｍｍ、スリット３１の長さが２．５ｍｍであり、原料供給穴２１の直径は０．８５ｍｍ、原料供給テーパ穴２４の直径は１．２ｍｍ、原料供給テーパ穴２４のテーパ角度は６０度とすることができる。金型１は、このような微小な穴径の原料供給部２から微細なスリット部３へセラミックス原料を均一に供給して、薄壁のハニカム構造体Ｈを成形性よく製造することができる。

（実施形態２）
上記実施形態１に示した金型１は、原料供給部２の原料供給穴２１を、スリット部３のスリット３１の格子点Ｐに対して、縦横方向に１つおきに配置したが、必ずしもこれに限らず、任意に変更することができる。図１８に示すように、本形態では、例えば、原料供給穴２１を、スリット３１の全ての格子点Ｐに対して配置している。この場合も、原料供給穴２１に連続する原料供給テーパ穴２４が原料供給面１２に開口し、原料絞り穴２２がスリット３１の格子点Ｐに開口すると共に、原料絞り穴２２の外方に原料供給ガイド穴２３が一体に設けられる構成は、同様である。

原料供給穴２１や原料供給テーパ穴２４の穴径、原料押出方向Ｘの長さ等は、金型１の剛性が確保できるように、適宜設定することができる。このような構成の金型１も、上述した３Ｄプリンタを用いて、精度よく製造することができる。それ以外の金型１の構造、材質その他は、実施形態１と同様であり、説明を省略する。このような構成の金型１によっても、原料供給を均一に行って、薄壁のハニカム構造体Ｈを成形性よく製造することができる。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

（実施形態３）
上記実施形態１、２においては、スリット部３のスリット３１の形状を、四角格子状としたが、必ずしもこれに限らず、任意に変更することができる。図１９に示すように、本形態では、例えば、六角形格子状のスリット３１として、スリット３１の格子点Ｐに連続する３つのスリット溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有する形状とする。六角形格子の大きさは、スリット部３の全体で一定としている。

この場合も、原料供給穴２１に連続する原料供給テーパ穴２４が原料供給面１２に開口し、原料絞り穴２２がスリット３１の格子点Ｐに開口すると共に、原料絞り穴２２の外方に原料供給ガイド穴２３が一体に設けられる構成は、同様である。ただし、上記実施形態１、２では、原料供給ガイド穴２３を四角格子状のスリット３１に対応させて、原料絞り穴２２の外側の４箇所に設けたが、本形態では、３つのスリット溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃに対応させる。すなわち、原料絞り穴２２の外側の３箇所に、原料供給ガイド穴２３が均等に配置されて放射状に外方へ延び、３つのスリット溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃにセラミックス原料を均一供給することができる。

このような構成の金型１によっても、原料供給を均一に行って、薄壁のハニカム構造体Ｈを成形性よく製造することができる。それ以外の金型１の構造、材質その他は、実施形態１と同様であり、説明を省略する。

（実施形態４）
上記実施形態１〜３においては、スリット部３のスリット３１の形状を、四角格子又は六角格子状の同一形状としたが、必ずしもこれに限らず、部分的に変更することもできる。本形態では、図２０に示すように、上記実施形態３におけるスリット部３のスリット３１の大きさを、内外周で変更しており、例えば、内周部の六角格子を小さくし、外周側ほど六角格子がより大きくなるように設定している。このとき、図示するように、スリット３１の六角格子が徐々に大きくなり、外周側における六角格子が正六角形から変形した形状となってもよい。

この場合も、原料供給穴２１に連続する原料供給テーパ穴２４が原料供給面１２に開口し、原料絞り穴２２がスリット３１の格子点Ｐに開口すると共に、原料絞り穴２２の外方に原料供給ガイド穴２３が一体に設けられる構成は、実施形態３と同様である。このような構成の金型１によっても、原料供給を均一に行って、薄壁のハニカム構造体Ｈを成形性よく製造することができる。また、スリット３１の大きさを、内外周で変更可能とすることで、所望のハニカム構造体Ｈの形状を容易に実現することができる。

（実施形態５）
図２１に示すように、上記実施形態１〜４の構成の金型１において、さらに、原料供給部２に水を供給する水供給装置４を付設することもできる。水供給装置４は、例えば、金型本体１１の外周部内に設けられた水貯留部４１と、水貯留部４１と原料供給穴２１とを接続する複数の水路４２とを有している。各水路４２の両端は、それぞれ水貯留部４１と原料供給穴２１の１つに接続し、原料供給穴２１の内周側面に開口する導水口４３から、原料供給穴２１内に水が供給されるようになっている。水貯留部４１は、図示しない金型本体１１外部の水供給路に連通している。

上記構成によれば、押出成形時に、各水路４２から原料供給穴２１の内部に適量の水が供給されて、セラミックス原料と金型１との摩擦係数を大幅に低減することができる。これにより、同じ成形速度にて比較すると、水供給を行わない場合に比べて成形圧力を低減させる効果が得られる。

複数の水路４２は、金型本体１１の原料供給穴２１が形成されない部位を通過して、対応する原料供給穴２１に開口するように配置されていればよく、水路４２の形状や原料供給穴２１への開口位置は、適宜設定することができる。このような水供給装置４を付設した金型１も、上述した３Ｄプリンタを用いた方法により製造することができる。

上記実施形態では、ハニカム構造体Ｈを円柱状とした場合を示したが、ハニカム構造体Ｈの外形は、円形以外の形状、例えば、楕円形、レーストラック形状等とすることもできる。これら形状に対応するように、金型１の原料供給部２、スリット部３の外形も適宜変更される。同様に、ハニカム構造体ＨのセルＣの形状や壁厚その他に対応するように、原料供給部２の原料供給穴２１、スリット部３のスリット３１の形状等も適宜変更することができる。

このような金型１を用いて製造されたハニカム構造体Ｈは、例えば、自動車用の排ガス浄化触媒等において、触媒を担持させる担体として用いることができる。また、金型１とその製造方法は、上記各実施形態により限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ハニカム構造体成形用金型
１１金型本体
１２原料供給面
１３押出面
２原料供給部
２１原料供給穴
２２原料絞り穴
２３原料供給ガイド穴
３スリット部
３１スリット

Claims

セル壁（Ｈ１）により区画された複数のセル（Ｃ）を備えるハニカム構造体（Ｈ）を押出成形するためのハニカム構造体成形用金型（１）であって、
単一の金型本体（１１）と、
上記金型本体の原料供給面（１２）から原料押出方向（Ｘ）に延びる複数の原料供給穴（２１）を有する原料供給部（２）と、
上記複数の原料供給穴と上記金型本体内において連通すると共に、上記原料供給面と反対側の押出面（１３）に開口する、格子状のスリット（３１）を有するスリット部（３）と、を備え、
上記原料供給穴は、上記スリットの格子点（Ｐ）に対応して同軸的に設けられており、上記原料供給穴の上記原料押出方向の端部には、上記格子点に向けて縮径する原料絞り穴（２２）と、上記原料絞り穴から外方に張り出して上記格子点に連続する上記スリットへ原料を供給案内する原料供給ガイド穴（２３）が設けられると共に、
上記原料供給ガイド穴は、上記格子点に連続する上記スリットを挟んで対向する一対の面（２３ａ、２３ｂ）の間に形成され、上記一対の面間の上記原料供給ガイド穴は、上記原料押出方向において上記格子点側へ向かうほど、上記原料絞り穴の径方向において外側へ拡がる形状を有する、ハニカム構造体成形用金型。
上記原料供給ガイド穴は、上記原料絞り穴の内周面に開口し、上記原料押出方向に延びる原料導出用の開口部（２３１）と、上記格子点に連続する上記スリットに開口する原料分配用の開口部（２３２）とを有する、請求項１に記載のハニカム構造体成形用金型。
上記原料供給穴は、上記原料供給面側の端部に、上記原料供給面側へ向けて拡径する原料供給テーパ穴を有している、請求項１又は２に記載のハニカム構造体成形用金型。
上記原料供給穴、上記原料絞り穴、及び上記原料供給ガイド穴の表面は、滑らかな曲面又は平面であり、上記原料供給穴、上記原料絞り穴、及び上記原料供給ガイド穴は、滑らかに接続する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカム構造体成形用金型。
上記スリットは、多角形格子状であり、上記原料供給ガイド穴は、１つの上記格子点に接続して隣り合う上記格子点との間に位置する、全てのスリット溝（３１ａ〜３１ｄ）に対応して設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカム構造体成形用金型。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカム構造体成形用金型の製造方法であって、
上記金型本体を上記原料押出方向に分割された多数の層の積層体とみなして、
台座（３００）上に配置した金属粉末（３０１）の層にレーザ光（Ｌ）を照射し、上記原料供給穴及び上記スリットに対応する部位を除いて、上記金属粉末を溶融凝固させることにより、上記多数の層の１つを形成し、これを繰り返し行って、上記多数の層が順次積層された積層体の内部に、上記原料供給穴及び上記スリットが形成された上記金型本体を製造する、ハニカム構造体成形用金型の製造方法。