JP6891035B2

JP6891035B2 - ハニカム構造体の製造方法

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Publication number: JP6891035B2
Application number: JP2017089094A
Authority: JP
Inventors: ダニエル勇吉北口
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP2018187772A

Description

本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。更に詳しくは、押出成形機を用いて押出成形されたハニカム成形体を焼成炉内で焼成する際に、隔壁の変形や焼成キレ等の不具合の発生を抑制可能なハニカム構造体の製造方法に関する。

従来、セラミックス製ハニカム構造体は、種々の産業技術分野において利用されており、例えば、自動車排ガス浄化用触媒担体、ディーゼル微粒子除去フィルタ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ：ＤＰＦ）、ガソリン微粒子除去フィルタ（ＧａｓｏｌｉｎｅＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ：ＧＰＦ）、或いは燃焼装置用蓄熱体等の広範な用途に使用されている。

セラミックス製ハニカム構造体（以下、単に「ハニカム構造体」と称す。）は、所定の配合比率に調製された成形原料（坏土）を、押出成形機を用いて所望のハニカム形状に押出成形し、生切断、乾燥、及び仕上げ切断した後、高温で焼成する焼成工程を経て製造されている。また、必要に応じて、ハニカム構造体の端面のセルの開口部を所定の配設基準に従って目封止した複数の目封止部を設けた目封止ハニカム構造体が製造されている。

焼成工程において発生する隔壁の変形や焼成キレ等は、焼成炉内で高温に晒されるハニカム成形体の成形体内部の温度（内部温度）と、ハニカム成形体の外周面付近の温度（外周面温度）との温度差が著しく大きくなることで発生することが知られている。

そこで、例えば、焼成炉内の炉内雰囲気を制御すること、特に、加熱温度や燃焼温度を変化させる要因となる、酸素濃度を制御して、昇温速度を緩やかにする試みが行われる。その結果、ハニカム成形体の各部位（成形体内部及び外周面付近等）において、急激な温度上昇を抑えることができ、局所的な温度差が生じることを回避できる。

特に、隔壁厚さが薄いハニカム成形体の焼成や、ハニカム径が大きなサイズのハニカム成形体の焼成に優れた効果を奏することができる。更に、ハニカム成形体が焼成温度に到達するまでの加熱時間（昇温時間）を従来と比較して長くし（例えば、７時間程度）、緩やかな昇温カーブに沿って加熱することが行われている。一方、セラミックス材料を主成分とする成形原料（坏土）の中に、各種の無機バインダを添加し、ハニカム成形体の成形体内部の温度が急激に上昇することを抑えることも実施されている。

特開２０００−２７４９５４号公報国際公開第２００６／０３５６７４号

上記のような酸素濃度を制御してハニカム成形体を焼成を行う場合、酸素濃度を調整するために比較的大掛かりな設備が必要となり、新たな設備投資によるコストがかかることとなった。また、酸素濃度を制御するための複雑な調整作業を適宜行う必要があり、作業者に過大な負担を強いる可能性があった。また、昇温カーブを緩やかにして焼成時間を長くすることは、ハニカム構造体の製造時間を長くすることとなり、製造効率の低下を招来する可能性があった。

加えて、無機バインダ等の添加物を添加するものは、成形原料のコストアップとなる等の各種問題が懸念される。そこで、上記問題を発生することなく、既存の設備を流用することが可能であり、かつコストアップや製造効率を低下させることなく、焼成工程における焼成キレ等の不具合の発生を抑制可能なハニカム構造体の製造方法の開発が期待されている。

ここで、既に説明したように、焼成キレ等の主たる発生要因は、ハニカム成形体の成形体内部及び外周面付近の温度差が大きくなることである。そこで、本願出願人は、鋭意研究を重ねた結果、焼成工程における上記温度差を小さくするため、特にハニカム成形体の成形体内部への酸素を含んだ空気の流入量を物理的に制限することで、成形体内部の急激な温度上昇を抑えることを見出した。

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、新たな設備を必要とすることなく、比較的簡易な構成で、焼成キレ等の不具合の発生を抑えたハニカム構造体の製造方法を提供することを課題とするものである。

本発明によれば、上記課題を解決したハニカム構造体の製造方法が提供される。

［１］成形原料を押出成形して、流体の流路となる一方の成形体端面から他方の成形体端面まで延びる複数のセルを区画形成する成形体隔壁を有するハニカム成形体を形成する成形工程と、前記ハニカム成形体の前記一方の成形体端面及び前記他方の成形体端面のそれぞれの端面中心点を含む領域に、スラリー状の閉塞部材を塗布し、前記一方の成形体端面及び前記他方の成形体端面の少なくとも一部の前記セルの開口部を閉塞する多孔質性の一対の閉塞部を形成する閉塞部形成工程と、前記閉塞部の形成された前記ハニカム成形体を焼成炉内で焼成する焼成工程と、得られたハニカム焼成体の一方の焼成体端面及び他方の焼成体端面から前記閉塞部を除去する閉塞部除去工程とを具備し、前記閉塞部形成工程は、気孔率が３２％〜８２％の範囲であり、かつ、前記一方の成形体端面及び前記他方の成形体端面に対する前記閉塞部により閉塞された閉塞領域の面積比率が３６％以上から１００％以下の前記閉塞部を形成するハニカム構造体の製造方法。

［２］前記閉塞部形成工程は、前記端面中心点を円の中心とする円形状の前記閉塞領域の前記閉塞部を形成する前記［１］に記載のハニカム構造体の製造方法。

［３］多孔質性の前記閉塞部の気孔率は、前記ハニカム成形体の成形体隔壁の気孔率よりも大に形成され、前記閉塞部の気孔率と前記成形体隔壁の気孔率との差が５％以上である前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体の製造方法。

［４］前記成形工程及び前記閉塞部形成工程の間に介設され、前記ハニカム成形体の前記一方の成形体端面の前記セルの前記開口部を所定の配設基準にしたがって目封止材で目封止し、かつ、前記他方の成形体端面における残余の前記セルの前記開口部を更に前記目封止材で目封止した複数の目封止部を形成する目封止部形成工程とを更に具備し、前記閉塞部形成工程は、少なくとも一部の前記目封止部に積層し、または前記目封止部の形成されていない未形成セルの一部に前記閉塞部が形成され、前記閉塞部除去工程は、前記閉塞部及び積層された前記目封止の一部、または、前記未形成セルの一部に形成された前記閉塞部及び前記目封止部の一部が研削加工によって除去される前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

［５］前記成形原料及び前記閉塞部材は、同一のセラミックス材料を前記成形原料の主成分として含む前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

［６］前記成形原料は、コージェライトを主成分とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

［７］前記閉塞部の気孔率と前記成形体隔壁の気孔率との差が５０％以上である前記［３］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

本発明のハニカム構造体の製造方法は、製造効率を低下させることなく、隔壁の変形や焼成キレ等の不具合の発生を抑制した製品形状のハニカム構造体を製造することができる。

本実施形態のハニカム構造体の製造方法の流れの一部を模式的に示す説明図である。閉塞部が形成されたハニカム成形体の概略構成を示す斜視図である。閉塞部が形成されたハニカム成形体の概略構成を示す断面図である。閉塞部が形成され、かつ、複数の目封止部を有する目封止ハニカム成形体の概略構成を示す斜視図である。閉塞部が形成され、かつ、複数の目封止部を有する目封止ハニカム成形体の別例構成を示す斜視図である。図５の目封止ハニカム成形体の概略構成を示す断面図である。外周付近に閉塞部を形成したハニカム成形体（比較例４等）の一例を模式的に示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明のハニカム構造体の製造方法の実施の形態について詳述する。なお、本発明のハニカム構造体の製造方法は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の設計の変更、修正、及び改良等を加え得るものである。

１．ハニカム構造体の製造方法
本発明の一実施形態のハニカム構造体の製造方法１００（以下、単に「製造方法１００」と称す。）は、予め所定の配合比率に沿って調製されたセラミックス材料（例えば、コージェライト或いは炭化珪素（ＳｉＣ）等）を主成分とする成形原料（坏土）を、周知の押出成形機を用いて、口金から所望のハニカム形状のハニカム成形体１ａを押出成形し、ハニカム成形体１ａを形成する成形工程Ｓ１と、得られたハニカム成形体１ａに一対の閉塞部２ａ，２ｂを形成する閉塞部形成工程Ｓ２と、閉塞部の形成されたハニカム成形体１ｂを焼成炉内で焼成する焼成工程Ｓ３と、得られたハニカム焼成体３から閉塞部２ａ，２ｂを研削加工により除去する閉塞部除去工程Ｓ４とを主に具備して構成されている（図１参照）。

なお、本明細書において、閉塞部２ａ，２ｂの形成前のハニカム成形体を「ハニカム成形体１ａ」と表し、閉塞部２ａ，２ｂの形成後のハニカム成形体を「ハニカム成形体１ｂ」と表し、それぞれ明確に区別する。また、閉塞部２ａ，２ｂ以外については同一であるため、その他構成については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態の製造方法１００におけるハニカム成形体１ｂは、図２及び図３に示すように、流体の流路となる一方の成形体端面４ａから他方の成形体端面４ｂまで、ハニカム軸方向に沿って延びる複数のセル５を区画形成する成形体隔壁６を有して構成されている。

そして、閉塞部２ａ，２ｂの形成されたハニカム成形体１ｂを焼成することで、ハニカム焼成体３（図１参照）が得られ、更に当該ハニカム焼成体３から閉塞部２ａ，２ｂを研削加工により除去することで最終製品であるハニカム構造体１０（図１参照）を製造することができる。なお、ハニカム成形体１ｂの詳細については後述するため、ここでは詳細な説明は省略する。

ここで、製造方法１００における成形工程Ｓ１及び焼成工程Ｓ３は、従来から周知の工程をそのまま利用することができる。また、成形工程Ｓ１及び焼成工程Ｓ３に使用する各種設備等も従来のものをそのまま流用することができる。そのため、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施形態の製造方法１００における成形工程Ｓ１の中には、例えば、押出成形機から押出成形された直後の、押出方向に沿ってハニカム成形体が連続した連続体（図示しない）を、所定のハニカム長さに切断（生切断）するとともに（切断工程）、更に、マイクロ波乾燥や熱風乾燥等の周知の乾燥手段を用いて、ハニカム成形体に含まれる水分等を除去し、乾燥する（乾燥工程）等の各工程が含まれている。この成形工程Ｓ１により、例えば、略円柱状のハニカム成形体１ａ（図１参照）を得ることができる。

一方、焼成工程Ｓ３は、焼成経路の一端及び他端に投入口及び排出口がそれぞれ設けられた、既設の連続焼成炉（例えば、トンネルキルン等）、或いはバッチ焼成炉（例えば、シャトルキルン等）を用いて実施することができる。ここで、例えば、連続焼成炉の場合、棚板の上に載せられたトチの上に、一方または他方の成形体端面４ａ，４ｂを下方に向けて直立させた状態で載置し（載置工程）、投入口から排出口に至る焼成経路に沿ってハニカム成形体１ｂを搬送することで焼成を行うことができる。このとき、投入口から排出口に至るまでの時間（焼成時間）、焼成温度、或いは焼成温度に到達するまでの昇温カーブ等を任意に調整することで焼成が行われる。

本実施形態の製造方法１００において、焼成工程Ｓ３の焼成対象となる、一対の閉塞部２ａ，２ｂの形成されたハニカム成形体１ｂを、ハニカム成形体１ａから形成する工程（閉塞部形成工程Ｓ２）、及び、焼成工程Ｓ３の次工程として、閉塞部２ａ，２ｂをハニカム焼成体３の一方の焼成体端面７ａ（焼成前の一方の成形体端面４ａに相当）及び他方の焼成体端面７ｂ（焼成前の他方の成形体端面４ｂ）から除去する工程（閉塞部除去工程Ｓ４）が、従来のハニカム構造体の製造方法と相違する特徴的な構成である。

本実施形態の製造方法１００を用いて製造されるハニカム構造体の使用用途は、特に限定されるものではなく、例えば、ガソリン微粒子除去フィルタ（ＧＰＦ）、ディーゼル微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）等の従来から周知のフィルタ部材として主に使用するものが想定される。そのため、ハニカム構造体を構成する隔壁等は、例えば、コージェライトやＳｉＣ等の周知のセラミックス材料を用いて構築することができる。

そのため、上述したハニカム成形体１ａ，１ｂを形成するために押出成形される成形原料（坏土）として、コージェライトやＳｉＣ等のセラミックス材料を主成分として主に用い、その他、造孔材や増粘剤、有機バインダ、及び水等の液体等を適宜用いることができる。ここで、本明細書において、特に断りのない限り、ハニカム構造体及びハニカム成形体１ａ，１ｂを構成するセラミックス材料として、コージェライトを主成分とするものを想定し、以下に説明を行うものとする。

上記以外のセラミックス材料としては、例えば、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、シリカ等を列挙することができ、造孔材としては、グラファイト、発泡樹脂、小麦粉、デンプン、フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、シラスバルーン、フライアッシュバルーン等を列挙することができ、増粘剤としては、ポリエチレンオキシド等を列挙することができる。

更に、有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドリキシプロポキシルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、及びポリビニルアルコール等を列挙することができ、分散剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、及びポリアルコール等を列挙することができる。なお、水は、一般的な精製水或いはイオン交換水等を用いることができる。

また、ハニカム焼成体３から形成されるハニカム構造体の最終的な形状は、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な略円柱状の構造を呈するもの以外に、多角柱状構造、或いは、楕円柱状構造のものであっても構わない。更に、流体の流路として区画形成されたセルの形状も特に限定されるものではなく、正四角形状以外に、六角形状或いは八角形状、または複数種類の多角形状を組合わせたものであっても構わない。

ここで、コージェライトを主成分とする隔壁によって区画されたハニカム構造体のセルのセル密度や隔壁の隔壁厚さについても、特に限定されるものではなく、任意のものを採用することができる。例えば、８５〜９００ｃｐｓｉ（１３〜１４０セル／ｃｍ^２）のセル密度、及び２〜２５ｍｉｌ（０．０５〜０．６４ｍｍ）の隔壁厚さのものを挙げることができる。ここで、“ｃｐｓｉ（ｃｅｌｌｐｅｒｓｑｕａｒｅｉｎｃｈ）”は、１平方インチ当たりの面積に含まれるセルの個数を示すものである。ここで、本実施形態の製造方法１００は、特に０．０５〜０．１０ｍｍのような非常に薄い隔壁を有するハニカム構造体を製造する際に特に好適である。

閉塞部形成工程Ｓ２は、成形工程Ｓ１によって押出成形されたハニカム成形体１ａに対し、一対の閉塞部２ａ，２ｂを形成するものであり、図１に模式的に示すように、形成する閉塞部２ａ，２ｂの形状に合わせて開口部８ａが形成されたマスク８を、一方の成形体端面４ａ（または他方の成形体端面４ｂ）に被せる“マスキング”を始めに行う。これにより、マスク８で被覆された部分に後述する閉塞部材９が接することがない。

次に、スラリー状の閉塞部材９をマスク８の開口部８ａに流し込み、スキージ操作等により一定の厚さになるように、閉塞部材９を塗布する（閉塞部材塗布）。ここで、閉塞部材９はスラリー状を呈するため、ハニカム成形体１ａのセル５を通って他方の成形体端面４ｂ（または一方の成形体端面４ａ）側まで流れ落ちることがなく、一方の成形体端面４ａ等付近に留まっている（図３等参照）。

その後、一方の成形体端面４ａからマスク８を取り外し、乾燥等を行うことにより、閉塞部２ａが形成される。なお、上記と同様の処理を残余の他方の成形体端面４ｂ（または一方の成形体端面４ａ）に対して行うことにより、一対の閉塞部２ａ，２ｂが形成されたハニカム成形体１ｂが完成する。このハニカム成形体１ｂに対して焼成が実施される。

ここで、スラリー状の閉塞部材９は、特に限定されるものではないが、ハニカム成形体１ａ等を形成する際に使用した、例えば、コージェライトを主成分とするセラミックス材料等を用いることができる。これにより、乾燥させることにより、多孔質性の閉塞部２ａ，２ｂを簡易に構成することができる。

閉塞部２ａ，２ｂの形成されたハニカム成形体１ｂを焼成すると、ハニカム成形体１ｂの成形体内部に流れ込む酸素を含んだ気体の流入量を制限することができる。焼成工程Ｓ３において、ハニカム成形体１ｂの成形体内部が高温になるためには、十分な量の酸素が必要である。

しかしながら、本実施形態の製造方法１００の場合、一対の閉塞部２ａ，２ｂが形成されることによって、気体の流入量が抑えられることで、ハニカム成形体１ｂの成形体内部の温度が急激に上昇することがない。すなわち、ハニカム成形体１ｂの成形体内部と外周面付近とでの温度差が大きくなるのを防ぐことができる。その結果、温度差によって生じる隔壁の変形や焼成キレ等の不具合を抑制することができる。

なお、前述したように、閉塞部２ａ，２ｂ自体は、ハニカム成形体１ａ，１ｂを構成する成形体隔壁６と同一のセラミックス材料を主成分としたものから構成することができ、複数の気孔を備えた多孔質性の材料である。そのため、酸素等の気体の流入を完全に遮断するものではない。そのため、成形体内部の温度を外周面付近と同じように変化させながら焼成工程Ｓ３を実施することができる。

更に焼成工程Ｓ３が完了した後は、得られたハニカム焼成体３の一方の焼成体端面７ａ及び他方の焼成体端面７ｂを研削加工することで、閉塞部２ａ，２ｂを除去することができる（閉塞部除去工程Ｓ４）。これにより、最終的に従来の形状と変わらない略円柱状のハニカム構造体１０を製造することができる。

ここで、閉塞部２ａ，２ｂの研削加工による除去は、例えば、軸方向に従って回転可能なカップ型砥石（図示しない）を、それぞれの焼成体端面７ａ，７ｂに近接させることにより、閉塞部２ａ，２ｂ及び焼成体端面７ａ，７ｂの一部を削り取ることができる。

これにより、閉塞部２ａ，２ｂを除去するとともに、ハニカム構造体１０の構造体端面１１ａ，１１ｂを整える仕上げ加工を併せて行うことができる。ここで、カップ型砥石等を含む研削設備は、従来から周知のものであり、既設設備を流用することができ、新たな設備コストを必要とするものではない。

ここで、カップ型砥石等を用いた研削厚さＨは、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲にすることが特に好適である。形成された閉塞部２ａ，２ｂ等を確実に除去するとともに、研削加工に要する作業時間を勘案し、上記研削厚さＨの範囲が設定される。なお、上記研削厚さＨは、閉塞部２ａ，２ｂと、一方の焼成体端面７ａまたは他方の焼成体端面７ｂとの削り量の合計を示している。

２．ハニカム成形体
更に、閉塞部２ａ，２ｂの形成されたハニカム成形体１ｂについて詳述すると、閉塞部形成工程Ｓ２によって、一方の成形体端面４ａ及び他方の成形体端面４ｂに対する、閉塞部２ａ，２ｂにより閉塞された閉塞領域Ｒの面積比率が３６％以上となるように、閉塞部２ａ，２ｂが形成されている。

すなわち、一方の成形体端面４ａ等の全体の面積に対し、少なくとも３６％以上の面積がセル５のセル開口部５ａを被覆するように形成される。面積比率が３６％以上ないと、成形体内部への気体の流入制限の効果が得られず、成形体内部の温度が急激に上昇する可能性が高くなるためである。

ここで、当該閉塞領域Ｒ（閉塞部２ａ，２ｂ）は、一方の成形体端面４ａ（または他方の成形体端面４ｂ）のそれぞれの端面中心点Ｃ１，Ｃ２（図２参照）を含む領域で形成されている必要がある。すなわち、端面中心点Ｃ１，Ｃ２を閉塞領域に含まず、外周面１４を基準として、例えば、ドーナツ状の閉塞部２ｃを形成したハニカム成形体１ｃは、本実施形態の製造方法１００におけるハニカム成形体１ｂと同様の効果を奏しない（図７参照）。閉塞部２ａ，２ｂによって成形体内部の温度上昇を抑えるために、端面中心点Ｃ１，Ｃ２を含んで閉塞領域Ｒを設定する必要があるからである。

なお、閉塞領域Ｒの形状（閉塞部２ａ，２ｂの形状）は、特に限定されるものではなく、図２等に示すような円形状以外の多角形状や楕円形状等であっても構わない。この場合であっても、端面中心点Ｃ１，Ｃ２を含む閉塞領域Ｒにする必要がある。更に、上記面積比率が３６％以上であればよく、一方の成形体端面４ａ（または他方の成形体端面４ｂ）の全体を閉塞部２ａ，２ｂで被覆したもの、すなわち、面積比率が１００％であっても構わない。更に、ハニカム成形体１ｂの一方の成形体端面４ａ及び他方の成形体端面４ｂで、閉塞部２ａ及び閉塞部２ｂの形状や面積比率が互いに相違するものであっても構わない。

更に、閉塞部形成工程Ｓ２によって形成されたハニカム成形体１ｂの多孔質性の閉塞部２ａ，２ｂの気孔率は、ハニカム成形体１ｂを構成する成形体隔壁６の気孔率よりも大に形成され、閉塞部２ａ，２ｂの気孔率と成形体隔壁６の気孔率との差（＝閉塞部気孔率−成形体隔壁気孔率）が５％以上であることが好適であり、更に当該気孔率の差が５０％であることが好ましい。

すなわち、多孔質性の閉塞部２ａ，２ｂの方が、成形体隔壁６よりも気体等の流体を透過させやすい性質を有している。これにより、閉塞部２ａ，２ｂによって一部のセル５が閉塞されているものの、当該セル５の内部に適度な量の気体が流入することができ、焼成工程Ｓ３を良好に行うことができる。ここで、気孔率の計測方法は、既存の試験方法（アルキメデス法、水銀圧入法等）を利用することができる。

更に、本実施形態の製造方法１００において、セル５のセル開口部５ａに複数の目封止部１２を設けた目封止ハニカム成形体１３（図４参照）を形成する目封止部形成工程（図示しない）を成形工程Ｓ１及び閉塞部形成工程Ｓ２の間に介設したものであっても構わない。

これにより、多孔質セラミックス製の格子状の成形体隔壁６によって区画形成された、流体の流路となる複数のセル５を備え、所定のセル５の一方の成形体端面４ａのセル開口部５ａが目封止部材によって目封止されるとともに、残余のセル５の他方の成形体端面４ｂのセル開口部（図示しない）が目封止材によって目封止された複数の目封止部１２を有する目封止ハニカム成形体１３を形成することができる（図４参照）。

なお、図４において、複数の目封止部１２が交互に配設された市松模様（チェッカーボードパターン）となるように目封止部１２の配設基準が設定されている。但し、係る配設基準は任意のものであり、これに限定されるものではない。また、目封止部１２の形成方法は、既に周知のものであり、例えば、「スキージ方式」や「圧入方式」等の既存の手法を用いることができる。更に、目封止部材の原料は、例えば、セラミック原料、造孔材、増粘剤、有機バインダ、分散剤、及び水を混合及び混練して調製することができる。

この場合、次工程となる閉塞部形成工程Ｓ２は、既に形成された目封止部１２の一部の上に積層して閉塞部２ａ，２ｂを形成することとなる。また、閉塞部除去工程Ｓ４は、閉塞部２ａ，２ｂ及び目封止部１２の一部を研削加工によって除去することとなる。これにより、ＤＰＦやＧＰＦ等に使用可能な目封止ハニカム構造体（図示しない）を容易に製造することができる。ここで、図４に示した目封止ハニカム成形体１３は、前述のハニカム成形体１ｂと略同一の構成については同一符号を付して示している。

ここで、本発明のハニカム構造体の製造方法の閉塞部形成工程Ｓ２は、図４に示すような、目封止部１２の一部の上に積層して閉塞部２ａ，２ｂを形成するものに限定されるものではない。例えば、目封止部１２の形成されていない未形成セル５ｂの一部に閉塞部２ａ，２ｂを形成した目封止ハニカム成形体１３ａであっても構わない（図５及び図６参照）。この場合、未形成セル５ｂへの閉塞部２ａ，２ｂは、目封止部１２の形成と同様に、「スキージ方式」や「圧入方式」等を採用し、任意の一の未形成セル５ｂのみに閉塞部２ａ等を形成することができる。この場合、一方及び他方の成形体端面４ａ，４ｂからの目封止部１２の目封止部深さＨ１に対し、閉塞部２ａ，２ｂの閉塞部深さＨ２を短くする必要がある（図６参照）。更に、閉塞部除去工程Ｓ４は、一方及び他方の焼成体端面７ａ，７ｂから閉塞部２ａ，２ｂの閉塞部深さＨ２に相当する量を少なくとも研削厚さＨとする必要がある。なお、図５及び図６において、図示を簡略化するため、図４の目封止ハニカム成形体１３と同一構成については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、図５及び図６の場合、上記した閉塞領域Ｒは端面中心Ｃ１，Ｃ２から最も遠い閉塞部２ａ（または閉塞部２ｂ）を含む領域とし、当該閉塞領域Ｒの面積が面積比率を算出するための基準となる。

本実施形態の製造方法１００において、通常の押出成形によって形成されたハニカム成形体１ａに一対の閉塞部２ａ，２ｂを設けたハニカム成形体１ｂを形成することで、焼成工程Ｓ３の際に、酸素を含む気体（流体）がハニカム成形体１ｂの成形体内部への流入量を制限することができる。特に、閉塞部２ａ，２ｂと成形体隔壁６との気孔率差を５％以上（好ましくは、５０％以上）に設定することで、安定した焼成を行うことができる。これにより、成形体内部の急激な温度上昇を抑え、隔壁の変形等の不具合の発生を効果的に回避することができる。

以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の実施例について説明するが、本発明のハニカム構造体の製造方法は、これらの実施の形態に特に限定されるものではない。

（１）ハニカム成形体の形成
コージェライトを主成分とする成形原料（坏土）を用い、押出成形機を利用して略円柱状のハニカム成形体を形成した。乾燥後のハニカム成形体は、ハニカム径が１４４ｍｍ、ハニカム長さが１５２ｍｍ、セル密度が４００ｃｐｓｉ、隔壁厚さが４ｍｉｌ（０．１ｍｍ）、外壁厚さが０．４ｍｍのものである。更に、ハニカム成形体の成形体隔壁の気孔率は３２％とした。なお、気孔率は、周知の測定手法である、水銀圧入法、またはアルキメデス法を適宜用いて測定を行った。

（２）閉塞部の形成
上記（１）によって形成されたハニカム成形体の上端面（一方の成形体端面に相当）、及び、下端面（他方の成形体端面に相当）に閉塞部を形成した。なお、閉塞部の形成工程は、既に説明したため、ここではその詳細は省略する。ここで、実施例１〜９及び比較例２〜６はいずれもコージェライトを主成分とする多孔質性の閉塞部が形成されている。これに対し、比較例１は閉塞部を設けない従来のハニカム成形体であり、比較例７及び比較例８は緻密質のアルミナプレートを上端面及び下端面に当接させたものであり、比較例９及び比較例１０はエポキシ樹脂を塗布し、乾燥硬化させたものである。

（３）閉塞部の気孔率
実施例１〜５、及び、比較例２〜６の閉塞部は、閉塞部の気孔率が８２％であり、成形体隔壁の気孔率（＝３２％）との差が＋５０％のものである。更に、実施例６〜９は、閉塞部の気孔率を６５％から３２％までそれぞれ変化させたものである。すなわち、実施例１〜９において、成形体隔壁との気孔率差が０〜＋５０％の範囲で変化している。一方、比較例７及び比較例８は緻密質のアルミナプレートを使用し、比較例９及び比較例１０はエポキシ樹脂を使用したため、気孔率が０％であり、成形体隔壁との気孔率差が−３２％となる。

（４）閉塞部の形成端面
実施例１〜９、及び、比較例３〜９は、ハニカム成形体の上端面及び下端面（以下、「両端面」と称す。）にそれぞれ閉塞部を設けたものであり、比較例２及び比較例１０は上端面に限定して閉塞部を設けたものである。

（５）閉塞領域の基準位置
実施例１、比較例２、比較例７、比較例９及び比較例１０は両端面または上端面の全面にわたって閉塞部を設け、全面被覆を行ったものである。一方、実施例２〜９、比較例３及び比較例８は両端面の端面中心点（図２及び図３等参照）を基準位置とし、当該基準位置から同心円状の範囲を閉塞領域Ｒとして円形状の閉塞部で被覆したものである。

ここで、閉塞領域Ｒのサイズ（端面中心点からの距離（＝半径））を変化させることにより、面積比率を変化させている。なお、実施例１等の全面被覆を行ったものは、端面中心点が当然被覆されたものである。これに対し、比較例４〜６は、外周面の辺縁を基準とし、当該外周面からドーナツ状の閉塞部で被覆したものである（図７参照）。ここで、面積比率（％）は、“面積比率（％）＝閉塞部（閉塞領域）の面積／ｃｍ^２÷端面の全面積／ｃｍ^２×１００”で表される。

ハニカム成形体の主成分及び成形体隔壁の気孔率、閉塞部の気孔率等の各条件、及び面積比率等の閉塞部の各形成条件をまとめたものを下記表１に示す。

上記表１の通り形成された実施例１〜９、及び、比較例１〜１０のハニカム成形体を焼成炉に投入し、焼成を行った（焼成工程）。ここで、各実施例及び比較例の焼成条件は、同一とし、焼成温度＝１４５０℃で同一の焼成時間をかけてシャトルキルンによる焼成を行った。なお、焼成工程等は周知のものであるため、ここでは説明を省略する。

（６）焼成結果の評価（焼成キレの評価）
得られたハニカム焼成体を目視により確認し、ハニカム焼成体に隔壁の変形や焼成キレ等の不具合の発生がないものをＡ評価、次工程の閉塞部除去工程で除去可能な程度の僅かな焼成キレ等があるものをＢ評価、除去不可の大きな焼成キレ等があるものをＣ評価とした。その結果を上記表１に示す。

（７）評価結果のまとめ
これによると、閉塞部を上端面のみに設けた比較例２がＣ評価であったのに対し、その他の条件を同一にし閉塞部を両端面に設けた実施例１がＡ評価を示した。すなわち、隔壁の変形や焼成キレ等の不具合に対し、ハニカム成形体の両端面に閉塞部を設けることが有効であることが確認された。

また、実施例２〜５と比較例３との対比から、両端面に閉塞部を設けた場合であても、少なくとも面積比率が３６％以上である必要があることが確認された。成形体内部に流入する気体の流入量を制限し、急激な温度上昇を抑制するためには、ある程度の範囲を被覆する必要がある。

更に、比較例５，６との対比から面積比率が３６％以上であっても閉塞領域の基準位置を外周面に設定したものは焼成キレ等の抑制効果がほとんどないことが確認された。上記と同様に成形体内部、特に端面中心点を含んだ領域を閉塞する必要があるためである。また、面積比率は３６％以上であればよく、実施例１に示すように、全面被覆（面積比率＝１００％）の場合であっても焼成キレ等の発生を抑制する効果が示された。

加えて、比較例７及び比較例８、並びに、比較例９及び比較例１０に示されるように、閉塞部は多孔質性であり、かつ、セラミックス材料で構成される必要があることが示された。比較例７及び比較例８の場合、アルミナプレートでは成形体内部を十分に閉塞することができず、コージェライトの閉塞部よりも気体が成形体内部に流入しやすく、成形体内部の急激な温度上昇を抑えることができなかったものと推定される。一方、比較例９及び比較例１０の場合、ハニカム成形体との熱挙動が大きく異なるために焼成キレ等が発生したものと推定される。また、ハニカム成形体の成形体隔壁の気孔率と成形体隔壁との気孔率差が大きくなる程、良好な結果を示すことが確認された。すなわち、実施例７〜９の結果から、気孔率差が０％や５％の場合は、実用上の問題はないものの若干の焼成キレ等が発生するのに対し、気孔率差が１０％以上（更に好ましくは５０％以上）であれば焼成キレがほとんど発生しないことが示された。

以上説明した通り、本発明の製造方法は、ハニカム成形体の上端面（一方の成形体端面）及び下端面（他方の成形体端面）に多孔質性の閉塞部をそれぞれ形成し、当該閉塞部による端面中心点を基準とした面積比率が３６％以上であれば、良好な焼成を行うことができる。

これにより、焼成工程における不良の発生を抑えることができる。なお、実施例において示さなかったものの、複数の目封止部を設けた目封止ハニカム成形体を用いた場合でも同様の効果を奏するものと期待される。

本発明のハニカム構造体の製造方法は、焼成工程において、焼成キレ等の不具合の発生を抑え、安定したハニカム構造体を製造するために特に好適に利用することができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ：ハニカム成形体、２ａ，２ｂ，２ｃ：閉塞部、３：ハニカム焼成体、４ａ：一方の成形体端面、４ｂ：他方の成形体端面、５：セル、５ａ：セル開口部、５ｂ：未形成セル、６：成形体隔壁、７ａ：一方の焼成体端面、７ｂ：他方の焼成体端面、８：マスク、８ａ：マスク開口部、９：閉塞部材、１０：ハニカム構造体、１１ａ：一方の構造体端面、１１ｂ：他方の構造体端面、１２：目封止部、１３，１３ａ：目封止ハニカム成形体、１４：外周面、１００：製造方法（ハニカム構造体の製造方法）、Ｈ：研削厚さ、Ｈ１：目封止部深さ、Ｈ２：閉塞部深さ、Ｒ：閉塞領域、Ｓ１：成形工程、Ｓ２：閉塞部形成工程、Ｓ３：焼成工程、Ｓ４：閉塞部除去工程。

Claims

成形原料を押出成形して、流体の流路となる一方の成形体端面から他方の成形体端面まで延びる複数のセルを区画形成する成形体隔壁を有するハニカム成形体を形成する成形工程と、
前記ハニカム成形体の前記一方の成形体端面及び前記他方の成形体端面のそれぞれの端面中心点を含む領域に、スラリー状の閉塞部材を塗布し、前記一方の成形体端面及び前記他方の成形体端面の少なくとも一部の前記セルの開口部を閉塞する多孔質性の一対の閉塞部を形成する閉塞部形成工程と、
前記閉塞部の形成された前記ハニカム成形体を焼成炉内で焼成する焼成工程と、
得られたハニカム焼成体の一方の焼成体端面及び他方の焼成体端面から前記閉塞部を除去する閉塞部除去工程と
を具備し、
前記閉塞部形成工程は、
気孔率が３２％〜８２％の範囲であり、かつ、前記一方の成形体端面及び前記他方の成形体端面に対する前記閉塞部により閉塞された閉塞領域の面積比率が３６％以上から１００％以下の前記閉塞部を形成するハニカム構造体の製造方法。
前記閉塞部形成工程は、
前記端面中心点を円の中心とする円形状の前記閉塞領域の前記閉塞部を形成する請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
多孔質性の前記閉塞部の気孔率は、
前記ハニカム成形体の成形体隔壁の気孔率よりも大に形成され、
前記閉塞部の気孔率と前記成形体隔壁の気孔率との差が５％以上である請求項１または２に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記成形工程及び前記閉塞部形成工程の間に介設され、
前記ハニカム成形体の前記一方の成形体端面の前記セルの前記開口部を所定の配設基準にしたがって目封止材で目封止し、かつ、前記他方の成形体端面における残余の前記セルの前記開口部を更に前記目封止材で目封止した複数の目封止部を形成する目封止部形成工程を更に具備し、
前記閉塞部形成工程は、
少なくとも一部の前記目封止部に積層し、または前記目封止部の形成されていない未形成セルの一部に前記閉塞部が形成され、
前記閉塞部除去工程は、
前記閉塞部及び積層された前記目封止の一部、または、前記未形成セルの一部に形成された前記閉塞部及び前記目封止部の一部が研削加工によって除去される請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記成形原料及び前記閉塞部材は、
同一のセラミックス材料を前記成形原料の主成分として含む請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記成形原料は、
コージェライトを主成分とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記閉塞部の気孔率と前記成形体隔壁の気孔率との差が５０％以上である請求項３〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。