JP6918857B2

JP6918857B2 - ハニカム構造体の製造方法

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Publication number: JP6918857B2
Application number: JP2019028747A
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Inventors: 健介奥村; 智也田口
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Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2021-08-11
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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、外周面にスラリー状の外周コート材を塗布し、均一な厚さで表面平滑性に優れた外周コート層を備えたハニカム構造体（外周コートハニカム構造体）を製造するため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、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、ガソリン微粒子除去フィルタ、或いは燃焼装置用蓄熱体等の種々の広範な用途に用いられている。ここで、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、ハニカム成形体製造装置を用いて、押出ダイ（口金）から押出成形することでハニカム成形体を得た後、更に焼成炉を用いて高温で焼成することにより製造されている。これにより、流体の流路を形成する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多孔質の隔壁を備えるハニカム構造体を製造することができる。

近年において、自動車エンジンの排ガス浄化用触媒担体や微粒子除去フィルタ等に用いられるハニカム構造体には、環境問題への配慮から、年々強化される排ガス規制に対応すべく、浄化性能の向上が求められている。この要求に対応するため、ハニカム構造体に担持された触媒の昇温速度を上げて早期に活性化させることを目的として、ハニカム構造体を軽量化することが求められている。

そのため、ハニカム構造体の多孔質の隔壁厚さを薄くする「薄壁化」とともに、多孔質の隔壁の気孔率を更に高める「高気孔率化」の開発が進められている。一方、ハニカム構造体の薄壁化や高気孔率化に伴うデメリットとして、ハニカム構造体自体の機械的強度が低下することがあった。すなわち、薄壁化や高気孔率化等のために、従来と比較して隔壁自体の機械的強度が低下することがあった。

その結果、ハニカム構造体に外部から弱い衝撃が加わっただけでも、隔壁に亀裂や破損等が現れることがあった。このように、衝撃等によってハニカム構造体の隔壁に亀裂や欠け等が発生すると、自動車排ガス浄化用触媒担体等として使用した場合の基本的機能が損なわれる。そのため、ハニカム構造体の高気孔率化を図るとともに、実用上の十分な機械的強度を備えたハニカム構造体の開発が望まれている。

また、種々の産業技術分野に対応したハニカム構造体を製造することがあり、通常よりも大きいハニカム径を有する大型ハニカム構造体が開発されている。当該大型ハニカム構造体を、押出成形によって一体的に形成しようとした場合、特に、外周辺縁の隔壁等の形状が安定せず、ハニカム構造体の製品形状や寸法精度が低下する可能性があった。

そこで、上記不具合を解消するために、押出成形されたハニカム構造体の外周面を研削砥石等で研削加工し、ハニカム径を一定に整えた後、粉末状のセラミックス原料を含有し、スラリー状に調製された外周コート材を、ハニカム構造体の外周面（研削加工面）に塗布し、乾燥または焼成させることで、外周コート層（外周壁）を設けることがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。これにより、大きいハニカム径を有する大型ハニカム構造体であっても、製品形状等を安定させることができる。

上記の通り、ハニカム構造体に外周コート層（外周壁）を設けたハニカム構造体（外周コートハニカム構造体）は、機械的強度が向上したものとなる。更に、予め外周面を研削加工し、ハニカム径を整えた後、外周コート材を塗布して外周コート層が形成されるため、上記の機械的強度の向上（耐衝撃性の向上）とともに、最終的な製品形状のサイズを一定にする寸法安定性にも優れた利点を有している。

外周コート層を形成するための外周コート層形成工程は、例えば、図６に模式的に示される塗布装置１００を用いて主に行われている。塗布装置１００は、外周コート層１０１を形成する対象となるハニカム構造体１０２を載置し、軸方向を回転中心Ｃとして規定の回転方向Ａに等速度回転する回転台１０３（ターンテーブル）と、回転台１０３に載置されたハニカム構造体１０２の外周面１０４に近接し、更に当該外周面１０４に吐出口１０５を相対させた吐出ノズル１０６とを具備して主に構成されている。

吐出ノズル１０６は、外周コート材１０７を貯留するタンク（図示しない）や、外周コート材１０７に所定の吐出圧Ｐを加え、吐出口１０５から吐出させるための吐出機構（図示しない）等のその他構成と接続されている。これにより、吐出口１０５から外周コート材１０７をハニカム構造体１０２の外周面１０４に対して吐出できる。

一方、回転台１０３に載置されたハニカム構造体１０２は、一定の回転方向Ａに等速度回転するため、ハニカム構造体１０２の外周面１０４と吐出ノズル１０６の吐出口１０５の相対的な位置関係は時々刻々変化する。そのため、回転したハニカム構造体１０２に対して、規定の吐出圧力で吐出された外周コート材１０７が一定量ずつ塗布される。更に乾燥を行うことで、均一な厚さの外周コート層１０１が形成され、当該外周コート層１０１を備えたハニカム構造体１０２が製造される。なお、図６において、ハニカム構造体１０２のセル及び隔壁等の構成については、簡略化のため図示を省略している。

特許第２６１３７２９号公報特許第５３４５５０２号公報

上記の塗布装置による外周コート層の形成は、下記に掲げる不具合を生じることがあった。すなわち、ハニカム構造体の外周面への塗布に適するために、スラリー状の外周コート材の粘度の調整を行っていた。この場合、粘度の調整は、外周コート材の原料となる粉末状のセラミックス原料に対する水の添加量を変化させることで主に行っていた。更に具体的に説明すると、予め基準の粘度よりも高めになるようにセラミックス原料及び水等を混合し、混練したものを作成し、そこから徐々に水を添加することで、外周面の塗布に適する粘度まで微調整が行われていた。

外周コート材の粘度が高いと、ハニカム構造体の外周面に十分な量の外周コート材が塗布されず、外周コート層の厚さが薄くなったり、或いは外周面の一部に塗り残しが発生したりすることがあった。加えて、外周コート層の表面に大きな凹凸が発生する可能性があった。このような場合、外周コート層の厚さが不均一なものとなり、ハニカム構造体の寸法安定性が劣ることがあった。

更に、外周コート材の塗布量が不均一となることで、乾燥時においてクラックが発生しやすいものとなった。また、外周コートハニカム構造体は、一般に製造後の製品管理を目的として、外周コート層の表面にバーコード印刷等を行うことがある。このような場合、外周コート層の厚さが不均一となることで、印刷されたバーコードが不鮮明となり、バーコードスキャナによる読み取り不良が多く発生する可能性があった。

一方、外周コート材の粘度が低いと、ハニカム構造体の外周面に塗布された外周コート材が重力によって垂れ落ちる可能性があった。そのため、外周コートハニカム構造体の一方の端面（上端側）及び他方の端面（下端側）で外周コート層の厚さが不均一となることがあった。その結果、粘度が高い場合と同様の問題が生じることがあった。

また、粘度が低いことにより、外周コート材の供給量が多くなり、外周面に多くの外周コート材が塗布されることになる。この場合、吐出口の近傍に近接したヘラ等によって余剰の外周コート材は掻き取られる。そのため、外周コート材に係るコストが上昇することがあった。すなわち、外周コート材の粘度を適切な状態に保つように調整することは非常に困難であり、歩留まりの低下や外周コート材の使用量の増加に伴う加工コストの増大や、調整のために作業者に過大な負担を課すことになっていた。

セラミックス粉末及び水を混合及び混練して形成されたスラリー状の外周コート材は、流速（吐出速度）に応じて粘度が変化する性状を有している。換言すれば、せん断速度が大きくなるに連れて、粘度（粘性）が低下し、塗布がしやすい状態となる。本願出願人は、スラリー状の外周コート材の上記特性に着目し、吐出ノズルから吐出される外周コート材の吐出速度（流速）を適宜制御することで、上記のような不具合を解消することができることを見出した。

すなわち、ハニカム構造体の外周面に外周コート材を塗布する場合には、粘度が低く、塗布性に優れるとともに、かつ、外周面の外周コート材の塗布が完了した段階では、粘度が高く、外周面から垂れ落ちることのない優れた状態に外周コート材をコントロールすることができる。

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、外周コート材の吐出速度を制御し、均一な厚さの外周コート層の形成が可能なハニカム構造体の製造方法の提供を課題とする。

本発明によれば、以下に掲げるハニカム構造体の製造方法が提供される。

［１］セラミックス製のハニカム構造体の外周面に外周コート材を塗布し、外周コート層を形成するための外周コート層形成工程を具備するハニカム構造体の製造方法であって、前記外周コート層形成工程は、前記ハニカム構造体の軸方向を鉛直方向に一致させ、前記軸方向を回転中心として、前記ハニカム構造体を回転させる回転工程と、前記ハニカム構造体の前記外周面に相対する位置に配設された吐出ノズルから前記外周コート材を吐出し、回転する前記ハニカム構造体の前記外周面に前記外周コート材を塗布する塗布工程とを具備し、前記塗布工程は、前記吐出ノズルから吐出される下記式（１）により算出される前記外周コート材の吐出速度が５０〜１２０ｍｍ／ｓであるハニカム構造体の製造方法。
式（１）吐出速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］＝外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］÷（外周コート材の密度ρ［ｇ／ｍｍ^３］×吐出口面積Ｓ［ｍｍ^２］）

［２］前記外周面に相対して開口した前記吐出ノズルの吐出口の吐出口面積が２００〜６００ｍｍ^２の範囲である前記［１］に記載のハニカム構造体の製造方法。

［３］前記吐出ノズルの前記吐出口の形状は、台形状であり、上端幅に対し、下端幅が広く形成されている前記［２］に記載のハニカム構造体の製造方法。

［４］前記回転工程における前記ハニカム構造体の回転数は、５ｒｐｍ〜１５ｒｐｍの範囲である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

［５］前記塗布工程は、下記式（２）により算出される吐出量／塗布量比が１．１〜３．５の範囲である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
式（２）吐出量／塗布量比＝外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］／外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］
ここで、外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］は、前記外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］×塗布時間［ｓ］によって算出され、外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］は、外周コート材塗布後のハニカム構造体の質量［ｇ］−外周コート材塗布前のハニカム構造体の質量［ｇ］によって算出される。

本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、外周コート材の水分量を変化させることなく、吐出速度を変化させることで外周面の塗布に適した粘度に外周コート材をすることができ、均一な厚さの外周コート層を形成することができる。

外周コート層形成工程を上方から見た一例を模式的に示す説明図である。吐出ノズルの一例を示す説明図である。吐出ノズルの吐出口を示す端面図である。別例構成の吐出ノズルの一例を示す説明図である。図４の吐出ノズルの吐出口を示す端面図である。従来の外周コート層形成工程、及びこれに用いる塗布装置の一例を模式的に示す説明図である。

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説明する。なお、本発明のハニカム構造体の製造方法は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良等を加え得るものである。

本発明の一実施形態のハニカム構造体の製造方法１（以下、単に「製造方法１」と称す。）は、セラミックス製のハニカム構造体２の外周面３に外周コート材５を塗布し、所定の厚さの外周コート層７を形成するための外周コート層形成工程Ｆ１を具備するものである。

本実施形態の製造方法１における外周コート層形成工程Ｆ１は、図１等に示すように、ハニカム構造体２の軸方向を鉛直方向に一致させ、当該軸方向を回転中心（図６参照）として、所定の回転速度でハニカム構造体２を等速度回転運動させる回転工程と、ハニカム構造体２の外周面３に相対する位置に配設された吐出ノズル４から外周コート材５を吐出し、回転工程によって回転するハニカム構造体２の外周面３に沿って外周コート材５を塗布する塗布工程と更に含むものである。

ここで、上記の回転工程及び塗布工程（外周コート層形成工程Ｆ１）は、既に説明した図６に示す塗布装置１００を用いて主に実施することができる。塗布装置１００は、塗布対象となるハニカム構造体２を載置するとともに、ハニカム構造体２の軸方向を回転中心Ｃとして規定の回転方向Ａに従って等速度回転運動させる回転台１０３と、ハニカム構造体２の外周面３に相対するように配設され、外周コート材５を吐出口６から吐出する吐出ノズル４とを主に具備して構成されている（図６参照）。

なお、塗布装置１００におけるその他の構成及び外周コート層７の形成の詳細については、既に説明したため、ここでは詳細な説明は省略する。更に、以下の本明細書中において、「外周コート層を形成する前のハニカム構造体」及び「外周コート層を形成した後のハニカム構造体（＝外周コートハニカム構造体）」を便宜上、いずれも“ハニカム構造体２”として称する場合がある。なお、必要に応じて、「形成前のハニカム構造体２」及び「形成後のハニカム構造体２」とそれぞれ区別して呼称する場合もある。

本実施形態の製造方法１において使用される外周コート材５は、周知のセラミックス原料を主成分として用いることができ、例えば、粒子状のコージェライト、炭化珪素、或いは酸化チタン等を使用するものであっても構わない。これらの粒子状のセラミックス原料に、造孔材、バインダ、界面活性剤、及び分散媒等の周知の材料を、所定の配合比率で混合することにより、ハニカム構造体２の外周面３への塗布に適したスラリー状の外周コート材５とすることができる。

一方、外周コート材５の塗布されるハニカム構造体２は、セラミックス原料を所定の形状（略円柱状等）に押出成形し、焼成等の処理によって得られるものであり、上記外周コート材５と同様にコージェライトや炭化珪素等の周知のセラミックス原料を主成分として構成されるものである。ここで、ハニカム構造体２の構成及び製造方法については既に周知のものであるため、詳細な説明は省略する。

形成前のハニカム構造体２は、押出成形工程及び焼成工程を経た後、更に予め外周面３を研削加工することで、所定のハニカム径の範囲となるように、ハニカム構造体２のサイズが調整されている。これにより、一定量の外周コート材５を外周面３に塗布し、均一の厚さの外周コート層７を形成することができる。

ここで、ハニカム構造体２の外周面３が予め研削加工されるため、図１に模式的に示すように、ハニカム構造体２のセル８を区画形成する隔壁９の一部が外周面３に露出したものとする。すなわち、四角形状でない不完全な形状のセル（不完全セル８ａ）が外周面３に現れたものとなる。この不完全セル８ａが現れたハニカム構造体２の外周面３に外周コート材５を塗布することで、不完全セル８ａのセル内部の空間に当該外周コート材５が充填され、外周コート層７として形成することができる。

外周コート層形成工程Ｆ１において使用される塗布装置１００の吐出ノズル４（図１参照）の吐出口６の近傍には、吐出口６から吐出された外周コート材５の一部、換言すれば、上記不完全セル８ａのセル内部に充填されることなく、かつ所定の厚さの外周コート層７を形成しない、“余剰”の外周コート材５を外周面３から掻き取り、外周コート層７の層表面の平滑化を図るための掻き取りヘラ１０が設けられている。

この掻き取りヘラ１０は、吐出ノズル４と弾性変形可能なアーム１３によって連結され、ハニカム構造体２の外周面３に対して所定の力で押し付けられている。これにより、吐出口６から吐出された外周コート材５の一部を掻き取ることができる。そのため、外周面３には必要量の外周コート材５が残り、均一の厚さの外周コート層７を形成することができる。

塗布装置１００における吐出ノズル４の構成について詳述すると、図２及び図３に示されるように、吐出ノズル４は、略円筒状のノズル本体部１１と、ノズル本体部１１から凸設された断面略尖鋭状のノズル先端部１２とを具備している。更に、ノズル先端部１２の頂部には、ハニカム構造体２の外周面３に相対するように開口した細長いスリット状の吐出口６が設けられている。これにより、ノズル本体部１１の内部に一時的に貯留された外周コート材５は、吐出ポンプ等の周知の吐出機構によって吐出圧力が加えられることで、ノズル本体部１１からノズル先端部１２を経て、頂部の吐出口６から吐出ノズル４の外に吐出される。

吐出ノズル４の吐出口６は、例えば、図３に示すように、長方形状を呈している。このとき、吐出口の幅Ｗに対して、吐出口の高さＨが著しく長い、細長のスリット状を呈している。ここで、吐出口の高さＨは、外周コート材５の塗布対象のハニカム構造体２の軸方向の長さ（ハニカム長さＬ）と同一若しくはそれ以上の長さとなるように形成されている。これにより、ハニカム構造体２の外周面３の全体に亘って外周コート材５を塗布することができる。

なお、吐出ノズル４のノズル先端部１２及び吐出口６の形状は、上記図２及び図３に示したものに限定されるものではない。例えば、図４及び図５に示す、別例構成の吐出ノズル４ａのようなものであっても構わない。具体的に説明すると、吐出ノズル４ａのノズル先端部１２ａの頂部の形状が台形状を呈するものであってもよい。この場合、頂部に開口して設けられた吐出口６ａは、上端幅Ｗ１に対し、下端幅Ｗ２が広い台形状を呈している。外周コート材５を塗布する際には、図６に示すように、ハニカム構造体２の軸方向を鉛直方向に一致させ、外周面３に対して水平方向に外周コート材５を吐出する必要がある。

そのため、ハニカム構造体２の上側及び下側では、外周コート材５の自重によって吐出性及び塗布性が異なる。そこで、上記のように、ハニカム構造体２の上側の外周面３には、吐出性を良好とするために、細い上端幅Ｗ１で吐出口６ａを形成し、更に外周コート材５の自重が加わりやすく、吐出性が劣る下側の外周面３には多くの外周コート材５が吐出されるように、上端幅Ｗ１よりも広い下端幅Ｗ２で吐出口６ａを形成する。これにより、ハニカム構造体２の上側及び下側の外周面３での塗布性を良好にすることができる。

本実施形態の製造方法１において、上記外周コート材５の吐出速度Ｖは、５０〜１２０ｍｍ／ｓの範囲に設定することができる。吐出速度Ｖをこの範囲とすることで、上記の通り、吐出ノズル４，４ａからの良好な吐出性とともに、塗布後の外周面３からの垂れ落ち等の不具合を生じることがない。後述する吐出口面積Ｓの数値限定範囲と、係る吐出速度Ｖの数値限定範囲を組み合わせることで、より安定した外周コート層７の形成が可能となる。

吐出速度Ｖは、下記式（１）に基づいて算出することができる。
式（１）吐出速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］＝外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］÷（外周コート材の密度ρ［ｇ／ｍｍ^３］×吐出口面積Ｓ［ｍｍ^２］）

ここで、外周コート材の供給量ｑは、１秒間当たりの外周コート材５の吐出量であり、吐出ポンプ等の吐出機構（図示しない）の吐出性能によって決定されるものである。また、外周コート材の密度は、外周コート材の体積及び質量から算出することが可能であり、周知の密度計を用いても求めることができる。一方、吐出口面積Ｓは、前述のように吐出口の幅（或いは、上端幅Ｗ１及び下端幅Ｗ２）、及び、吐出口の高さＨを計測することにより求められる。すなわち、吐出速度Ｖは、周知の計測及び算出方法により容易に求めることができる。

更に、本実施形態の製造方法１において、外周コート層形成工程Ｆ１で使用される塗布装置１００の吐出ノズル４，４ａの吐出口６，６ａの吐出口面積Ｓが２００〜６００ｍｍ^２の範囲となるように設定されている（図２〜５におけるハッチング部分参照）。吐出口面積Ｓとは、吐出ノズル４，４ａのノズル先端部１２，１２ａの頂部に設けられた吐出口６，６ａの開口部分の面積である。

例えば、図２及び図３に示すように、吐出口６が長方形状を呈する場合、吐出口の幅Ｗ及び吐出口の高さＨを掛けることで求められる（吐出口面積Ｓ＝吐出口の幅Ｗ×吐出口の高さＨ）。一方、図４及び図５に示されるように、吐出口６ａが台形状を呈する場合、上端幅Ｗ１（＝上底に相当）と、下端幅Ｗ２（＝下底に相当）との和に、吐出口の高さＨを掛け、更に２で割ることで求められる（吐出口面積Ｓ＝（上端幅Ｗ１＋下端幅Ｗ２）×吐出口の高さＨ÷２）。

ここで、ハニカム径（製品径）が３０５ｍｍ、軸方向の長さ（ハニカム長さＬ）が１５２ｍｍのサイズのハニカム構造体を例にして説明を行う。この場合、長方形状の吐出口６を有する吐出ノズル４では、例えば、吐出口の幅Ｗを１．５ｍｍ、吐出口の高さＨを１７８ｍｍに設定すれば、吐出口面積Ｓを２６７ｍｍ^２とすることができ、吐出口の高さＨを少なくともハニカム長さＬ以上とし、かつ吐出口面積Ｓを２００〜６００ｍｍ^２の範囲内に抑えることができる。

これまでの外周コート層形成工程で使用されていた吐出ノズルは、前述したようにスラリー状の外周コート材の粘度を水分の添加量を調整することで行っていた。そのため、吐出ノズルの吐出口面積を変化させ、外周コート材の吐出性の調整を図る技術的な思想は全くされなかった。そのため、ハニカム構造体の外周面に対する外周コート材の吐出性や塗布性等を考慮して、吐出口面積が大きいもの、すなわち、６００ｍｍ^２超に設定するものが多かった。

これに対し、本実施形態の製造方法１の場合、吐出ノズル４，４ａの吐出口６，６ａの吐出口面積Ｓを上記の数値範囲に限定することで、従来の吐出ノズルよりも吐出速度Ｖを高くすることができる。その結果、セラミックス原料及び水を混合及び混練して形成されたスラリー状の外周コート材５において、流速（吐出速度Ｖ）に応じて粘度が変化する性状を利用することで、吐出口面積Ｓの調整により吐出速度Ｖを変化させることができる。これにより、吐出口６，６ａからの吐出時には粘度が低くなり、良好な吐出性を発揮するとともに、吐出口６，６ａから吐出され、外周面３に塗布された後は粘度が高くなり、外周面３から垂れ落ちることのない外周コート材５とすることができる。

更に、本実施形態の製造方法１における外周コート層形成工程Ｆ１は、塗布装置１００（図６参照）を用いたハニカム構造体２の回転工程における、当該ハニカム構造体２（及び回転台１０３）の回転数を５〜１５ｒｐｍの範囲とすることができる。

すなわち、図６に示した塗布装置１００において、ハニカム構造体２を載置する回転台１０３の回転数を１分間当たり、５回転から１５回転程度の回転速度となるように設定することができる。ここで、ハニカム構造体２の回転数が高いと、吐出ノズル４，４ａから吐出される外周コート材５の吐出量（供給量）がハニカム構造体２の回転に追いつかず、十分な量の外周コート材５がハニカム構造体２の外周面３に塗布されない可能性がある。すなわち、外周面３に外周コート材５の塗り残しが発生する可能性がある。

一方、ハニカム構造体２の回転数が低いと、外周コート材５の吐出量が多すぎ、外周面３に多量の外周コート材５が塗布される可能性がある。この場合、上記示した掻き取りヘラ１０によって余剰の外周コート材５は掻き取られるものの、依然として多量の外周コート材５が外周面３に付着した状態となり、一部の外周コート材５は重力に従って垂れ落ちることがある。

上記のようにハニカム構造体２の回転数は、上記に示した吐出ノズル４，４ａの吐出口６，６ａの吐出口面積Ｓ、及び、外周コート材５の吐出速度Ｖとともに、外周面３に対する外周コート材５の塗布性に大きな影響を及ぼすことになる。そこで、上記吐出口面積Ｓ及び吐出速度Ｖとの関係に加え、ハニカム構造体２の回転数を上記範囲に規定することで、寸法安定性に優れた外周コート層７の形成が可能となる。

更に、本実施形態の製造方法１において、外周コート材の吐出量ｄを外周コート材の塗布量で除した値である吐出量／塗布量比が１．１〜３．５の範囲に設定することができる。吐出量／塗布量比をこの範囲とすることで、塗布後の外周面３からの垂れ落ち等の不具合を生じることなく、塗りムラや離脱痕（詳細は後述する）のない良好な外周コート層７を形成することが可能となる。更に、具体的に説明すると、吐出量／塗布量比が１．１未満の場合、外周コート材をハニカム構造体２の外周面３に均一に行き渡らせることができず、外周面３の一部に外周コート材が“塗れていない状態”、換言すれば、外周コート材の未塗布の部分が生じることがあった。一方、吐出量／塗布量比が３．５超の場合、外周コート材の供給が過剰となるため、掻き取りヘラ１０から外周コート材が離れていく過程で、ハニカム構造体２の外周面３に多量の外周コート材が残存する可能性があり、段差ができた状態（「離脱痕」）となることがあった。そのため、吐出量／塗布量比が上記した範囲から逸脱すると、ハニカム構造体２の形状精度が不安定となったり、或いは形成された外周コート層７にクラック等が生じ易くなったりすることがあった。

吐出量／塗布量比は、下記式（２）に基づいて算出することができる。
式（２）吐出量／塗布量比＝外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］／外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］
上記式（２）において、外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］は、上述した単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］に塗布時間［ｓ］を乗じることによって算出することができる。一方、外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］は、外周コート材塗布後の質量［ｇ］から外周コート材塗布前のハニカム構造体の質量［ｇ］を減じることによって算出することができる。

このように、本実施形態の製造方法１によれば、外周コート層形成工程Ｆ１において、外周コート材５を吐出する吐出ノズル４，４ａの吐出口６，６ａの吐出口面積Ｓを規定範囲とすることで、従来よりも吐出速度Ｖを高め、吐出性及び塗布性に優れた粘度の調整を図ることができる。これにより、従来のように外周コート材の粘度を水分の添加量によって調整する必要がなくなり、外周コート層７の形成時の不具合が生じる可能性が低くなる。また、吐出口面積Ｓの調整とともに、吐出速度Ｖ及びハニカム構造体２の回転数を調整することで、外周コート材５の吐出性及び塗布性をより安定させた外周コート層形成工程Ｆ１とすることができる。更に、吐出量／塗布量比を調整することで、形成される外周コート層７に塗りムラ等が生じることがない。

以下、本発明のハニカム構造体の製造方法について、下記の実施例に基づいて説明するが、本発明の製造方法は、これらの実施例に限定されるものではない。

ハニカム径及びハニカム長さの異なるハニカム構造体、ハニカム構造体の回転数及び塗布時間、単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑ、吐出ノズルの吐出口面積Ｓ、吐出口形状、及び吐出速度Ｖをそれぞれ変化させ、実施例１〜８及び比較例１〜６の外周コート層の形成をハニカム構造体の外周面に対して行った。

１．実施例１〜８、及び、比較例１〜６
ここで、実施例１〜３は、ハニカム径及びハニカム長さの同じハニカム構造体を用い、外周コート材の供給量ｑを同一にしたものである。実施例１は実施例２に対して回転速度及び塗布時間を変化させたものであり、実施例３は実施例２に対して吐出ノズルの吐出口面積Ｓ及び吐出速度Ｖを変化させたものである。一方、実施例４は、実施例３の単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑ及び吐出速度Ｖを変化させ、その他の条件は実施例３と同一にしたものである。一方、実施例５及び実施例６は、実施例３の条件と略同一であり、塗布対象のハニカム構造体のハニカム径及びハニカム長さが異なるものである。実施例７は、実施例１と回転速度、塗布時間、及び単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑを同一にし、吐出口面積Ｓ及び吐出速度Ｖを変化させたものであり、実施例８は、実施例２と回転速度、塗布時間、及び単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑを同一にし、吐出口面積Ｓ及び吐出速度Ｖを変化させたものである。なお、実施例１〜６は吐出口形状が台形のものであり、実施例７，８は吐出口形状が長方形のものである。これらの実施例１〜８は、いずれも本発明において規定した吐出口面積、吐出速度、及び回転数の条件を満たすものである。一方、比較例１〜６は吐出口面積Ｓ及び吐出速度がいずれも本発明において規定する数値範囲から逸脱するものである。なお、比較例１〜５は吐出口形状が台形のものであり、比較例６は吐出口形状が長方形のものである。これらの条件をまとめたものを下記表１に示す。

２．評価方法
前述した塗布装置（図６参照）を用い、実際にハニカム構造体の外周面に対して外周コート材を塗布し、乾燥後の外周コート層の層表面を目視にて確認した。なお、外周コート層の層厚さは、０．５〜１．５ｍｍの範囲とし、吐出及び塗布する外周コート材の含水率は２５〜２８％のものを用いた。ここで、実施例１〜８及び比較例１〜６における外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］及び外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］を算出し、吐出量／塗布量比をそれぞれ求めた。求めた結果を下記表２に示す。このとき、ハニカム構造体の外周面に対する外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］は約２００〜約４００ｇであった。

塗布装置による外周コート材の塗布後のハニカム構造体（外周コートハニカム構造体）を確認し、塗りムラの有無、及び離脱痕の有無を確認し、総合的な評価を行った。その結果を下記の表２に示す。

塗りムラの評価は、ハニカム構造体の外周面が均一かつ完全に被覆されているものを“良”、ハニカム構造体の外周面の一部に不均一な部分が認められるものの、完全に被覆されており、実用上の問題のないものを“可”、及びハニカム構造体の外周面の全体に亘って不均一な部分が認められ、或いは、一部に被覆されていない部分があるものを“不可”と目視により判定した。

一方、離脱痕（外周コート層に生じた段差）の評価は、外周面に塗布された外周コート層の層表面に認められる段差を計測し、その段差が１ｍｍ未満のものを「良」、１ｍｍ以上のものを「不可」として判定した。なお、段差の計測は、外周コート材を塗布し、乾燥後の外周コートハニカム構造体の外周コート層の層表面に対して垂直に定規を当て、段差が最大の箇所の値を読み取ることにより行った。

総合評価は、塗りムラの評価及び離脱痕の評価のいずれもが良のものを“良”とし、塗りムラの評価が可、離脱痕の評価が良のものを“可”とし、塗りムラの評価及び離脱痕の評価の少なくともいずれか一方に不可があるものを“不可”と判定した。

これによると、本発明において規定した吐出口面積Ｓの数値範囲、及び、吐出速度Ｖの数値範囲の条件等を満たす実施例１〜８は、いずれも良好な評価を得ることが確認された。すなわち、外周コート材の吐出速度Ｖが５０〜１２０ｍｍ／ｓのものであれば良好な評価を得ることができた。更に、吐出速度Ｖと連動し、加えて、吐出口面積Ｓが２００〜６００ｍｍ^２の場合、良好な外周コート材の塗布が可能となることが示された。

一方、吐出口面積Ｓが６００ｍｍ^２を超える場合、或いは吐出速度Ｖが５０ｍｍ／ｓ未満の場合は、比較例１〜５に示されるように、いずれも良好な評価を得ることができなかった。また、吐出口面積Ｓが２００ｍｍ^２未満の場合、或いは吐出速度Ｖが１２０ｍｍ／ｓを超える場合は、比較例６に示されるように、良好な評価を得ることができなかった。したがって、本発明の製造方法における吐出口面積及び吐出速度に係る数値限定範囲は有効なものであることが確認された。

本発明のハニカム構造体の製造方法は、外周面に外周コート層を備えたハニカム構造体（外周コートハニカム構造体）の製造に好適に使用することができる。

１：製造方法（ハニカム構造体の製造方法）、２，１０２：ハニカム構造体、３，１０４：外周面、４，４ａ，１０６：吐出ノズル、５，１０７：外周コート材、６，６ａ，１０５：吐出口、７，１０１：外周コート層、８：セル、８ａ：不完全セル、９：隔壁、１０：掻き取りヘラ、１１：ノズル本体部、１２：ノズル先端部、１３：アーム、１００：塗布装置、１０３：回転台、Ａ：回転方向、Ｃ：回転中心、Ｆ１：外周コート層形成工程、Ｈ：吐出口の高さ、Ｐ：吐出圧、Ｓ：吐出口面積、Ｖ：吐出速度、Ｗ１：上端幅、Ｗ２：下端幅、ｑ：外周コート材の供給量、ρ：外周コート材の密度。

Claims

セラミックス製のハニカム構造体の外周面に外周コート材を塗布し、外周コート層を形成するための外周コート層形成工程を具備するハニカム構造体の製造方法であって、
前記外周コート層形成工程は、
前記ハニカム構造体の軸方向を鉛直方向に一致させ、前記軸方向を回転中心として、前記ハニカム構造体を回転させる回転工程と、
前記ハニカム構造体の前記外周面に相対する位置に配設された吐出ノズルから前記外周コート材を吐出し、回転する前記ハニカム構造体の前記外周面に前記外周コート材を塗布する塗布工程と
を具備し、
前記塗布工程は、
前記吐出ノズルから吐出される下記式（１）により算出される前記外周コート材の吐出速度が５０〜１２０ｍｍ／ｓであるハニカム構造体の製造方法。
式（１）吐出速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］＝外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］÷（外周コート材の密度ρ［ｇ／ｍｍ^３］×吐出口面積Ｓ［ｍｍ^２］）
前記塗布工程は、
前記外周面に相対して開口した前記吐出ノズルの吐出口の吐出口面積が２００〜６００ｍｍ^２の範囲である請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記吐出ノズルの前記吐出口の形状は、
台形状であり、上端幅に対し、下端幅が広く形成されている請求項２に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記回転工程における前記ハニカム構造体の回転数は、
５ｒｐｍ〜１５ｒｐｍの範囲である請求項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。
前記塗布工程は、
下記式（２）により算出される吐出量／塗布量比が１．１〜３．５の範囲である請求項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。
式（２）吐出量／塗布量比＝外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］／外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］
ここで、外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］は、単位時間当たりの前記外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］×塗布時間［ｓ］によって算出され、外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］は、外周コート材塗布後のハニカム構造体の質量［ｇ］−外周コート材塗布前のハニカム構造体の質量［ｇ］によって算出される。