JP7264351B2

JP7264351B2 - 分散体の製造方法、セラミックス焼成体の製造方法

Info

Publication number: JP7264351B2
Application number: JP2020034362A
Authority: JP
Inventors: 浩平鈴木; 幹男石原; 秀樹山本
Original assignee: Denso Corp; Kansai University
Current assignee: Denso Corp; Kansai University
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: JP2021134136A; KR20220137101A; EP4112258A4; EP4112258A1; WO2021172522A1; CN115298005A; US20230057035A1; CN115298005B

Description

本発明は、水に固体粒子が分散された分散体の製造方法、セラミックス焼成体の製造方法に関する。

セラミックス焼成体を含む製品の製造過程では、セラミック原料となる固体粒子を液体に分散させることにより、スラリー、ペースト、坏土などの分散体が製造される。この分散体を成形、焼成することにより、セラミックス焼成体が製造される。質量や体積の大きなセラミックス焼成体での焼成時の温度差による割れの防止等の観点から、液体としては、有機溶媒の使用が避けられ、水が使用される。

水を使用する際には、分散性の問題があり、これまでの考えや理論で選定された固体粒子、液状の分散剤、及び水等から構成される分散体は、分散性が安定しない。つまり、原料の組合せにより、分散性の傾向が異なり、最適な分散剤の量も変わる。また、原料の種類を固定していても、メーカ、ロット等が変わると、分散性の傾向が変わり、分散剤の最適量も変わることもある。分散性が変わると、たとえ同じ焼成条件で焼成しても、セラミックス焼成体にクラックなどの不具合が発生することがある。分散体の製造時の混合時間を長くすることにより分散性が一時的に改善して高分散状態が得られることもあるが、高分散状態は経時的に損なわれる傾向がある。分散性の改良のためには、特許文献１に開示のように、ハンセン溶解度パラメータ（すなわち、ＨＳＰ）理論を用いることが提唱されている。

特許４７８２２８２号公報

一般に、ＨＳＰ理論における研究は、１つの原料に対する水以外の溶媒の最適選定、または複数溶媒の組み合わせの最適選定に関するものである。複数の固体原料と水を使用することを前提とすると、固体粒子と液状の分散剤との組み合わせが、目的や用途によって無限になる。さらに、固体粒子と分散剤の組合せに合わせて、分散剤の量を決定する必要が生じる。つまり、水と、複数の固体粒子、分散剤とを混合する場合においては、分散性を高めるための指標が技術的に確立されていない。したがって、作業者の勘、コツに頼るか、実験での試行錯誤により組合せが決定されているのが実情である。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、分散性が良好な分散体の製造方法、及び分散体を用いたセラミックス焼成体の製造方法を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、複数種類の固体粒子と、水と、液状の分散剤とを混合することにより、分散体を製造する方法であって、
下記材料種選択法Ａに基づいて選択した少なくとも２種類の上記固体粒子と少なくとも１種類の上記分散剤とを用い、下記最適量決定法にて決定される分散剤の最適量α重量％を少なくとも添加して混合する、分散体の製造方法にある。
材料種選択法Ａ：少なくとも２種類の上記固体粒子のハンセン球（Ｓ１、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７）と、少なくとも１種類の上記分散剤のハンセン球（Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４）とが相互に重なり、かつ、上記分散剤とハンセン球が重なる上記固体粒子のうちの１種類の、水とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが、上記分散体の製造に用いる全ての上記固体粒子のうちの最大となるように、上記固体粒子と上記分散剤とを選択する。
最適量決定法：上記分散体の製造に使用する、上記分散剤以外の全ての材料を混合して混合物を作製し、該混合物に対して添加量を増やしながら上記分散剤を徐々に添加していったときの粘度を測定し、該粘度の差を上記添加量の差で除することにより変化率を算出し、上記変化率を縦軸とし上記添加量を横軸とするグラフにプロットし、上記グラフについて第１近似直線及び第２近似直線を求め、上記第１近似直線と上記第２近似直線の交点における上記添加量を上記最適量αとするものであり、
上記第１近似直線は、上記添加量の低い側より順に近似に使うプロットを追加していき、３点以上のプロットを選択し、決定係数Ｒ ² が最も１に近づく最大となったプロットを使用して求められる近似線であり、
上記第２近似直線は、１つ目の近似直線の導出で使用したプロットの次に上記添加量が高いプロットから最後の最も添加量が高いプロットまでのプロットから３点以上選択し最小二乗法で求めた近似線の傾きの絶対値が最小となる近似線である。

本発明の第２の態様は、複数種類の固体粒子と、水と、液状の分散剤とを混合することにより、分散体を製造する方法であって、
下記材料種選択法Ｂに基づいて選択した少なくとも２種類の上記固体粒子と少なくとも１種類の上記分散剤とを用い、下記最適量決定法にて決定される分散剤の最適量α重量％を少なくとも添加して混合する、分散体の製造方法にある。
材料種選択法Ｂ：水とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが２８ＭＰａ^1/2以上である固体粒子候補群のうち、少なくとも２種類の固体粒子を選択し、該固体粒子のハンセン球（Ｓ１、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７）と、分散剤候補群のうちの少なくとも１種類の分散剤の上記ハンセン球（Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４）とが相互に重なるように上記固体粒子及び上記分散剤を選択する。
最適量決定法：上記分散体の製造に使用する、上記分散剤以外の全ての材料を混合して混合物を作製し、該混合物に対して添加量を増やしながら上記分散剤を徐々に添加していったときの粘度を測定し、該粘度の差を上記添加量の差で除することにより変化率を算出し、上記変化率を縦軸とし上記添加量を横軸とするグラフにプロットし、上記グラフについて第１近似直線及び第２近似直線を求め、上記第１近似直線と上記第２近似直線の交点における上記添加量を上記最適量αとするものであり、
上記第１近似直線は、上記添加量の低い側より順に近似に使うプロットを追加していき、３点以上のプロットを選択し、決定係数Ｒ ² が最も１に近づく最大となったプロットを使用して求められる近似線であり、
上記第２近似直線は、１つ目の近似直線の導出で使用したプロットの次に上記添加量が高いプロットから最後の最も添加量が高いプロットまでのプロットから３点以上選択し最小二乗法で求めた近似線の傾きの絶対値が最小となる近似線である。

本発明の第３の態様は、上記固体粒子がセラミック原料であり、
上記製造方法により得られる上記分散体を成形し、焼成する、セラミックス焼成体（１）の製造方法にある。

上記第１、第２の態様の分散体の製造方法では、固体粒子及び分散剤として高分散化に適した組合せが選択される。さらに、これらの組合せに適した量の分散剤が添加される。したがって、上記製造方法によれば、水を含みながらも、分散性が良好な分散体を製造することができる。その結果、例えば、分散体の密度のばらつきを小さくすることができる。

上記第３の態様のセラミックス焼成体の製造方法では、上記分散体を成形しているため、成形体の密度のバラツキを小さくすることができる。これにより、セラミックス焼成体に割れ等の不具合が発生することを防止できる。

以上のごとく、上記態様によれば、分散性が良好な分散体の製造方法、及び分散体を用いたセラミックス焼成体の製造方法を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、固体粒子のハンセン球を示す説明図である。図２は、浸透速度法による接触角の測定装置の構成を示す概略図である。図３は、ハニカム構造体の斜視図である。図４（ａ）～（ｃ）は、比較例１における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図５（ａ）～（ｃ）は、比較例２における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図６（ａ）～（ｃ）は、比較例３における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図７（ａ）～（ｃ）は、比較例４における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図８（ａ）～（ｃ）は、実施例１における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図９（ａ）～（ｃ）は、実施例２における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図１０（ａ）～（ｃ）は、実施例３における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図１１（ａ）は、実施例３における試験時間と、トルクとの関係図であり、図１１（ｂ）は、試験時間と回転数との関係図である。図１２（ａ）は、実施例３における分散剤の添加のタイミングと時間とトルクとの関係図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の破線領域内の拡大図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の破線領域内の拡大図である。図１３（ａ）は、実施例３、比較例５における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図１３（ｂ）は、実施例３、比較例５における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図１４は、時間とトルク値の移動平均線との関係図である。図１５は、比較例１における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図である。図１６（ａ）は、比較例２における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図１６（ｂ）は、比較例２における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図１７（ａ）は、比較例３における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図１７（ｂ）は、比較例３における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図１８（ａ）は、比較例４における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図１８（ｂ）は、比較例４における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図１９（ａ）は、実施例１における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図１９（ｂ）は、実施例１における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図２０（ａ）は、実施例２における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図１７（ｂ）は、実施例２における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図２１（ａ）は、比較例１、比較例４、実施例２、実施例３における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図２１（ｂ）は、実施例１、比較例２、比較例３における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図である。図２２（ａ）～（ｃ）は、比較例６における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図２３（ａ）～（ｃ）は、比較例７における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図２４（ａ）～（ｃ）は、実施例４における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図２５（ａ）～（ｃ）は、実施例５における固体粒子と分散剤とのハンセン球同士の重なりを示す説明図である。図２６（ａ）は、比較例６における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図２６（ｂ）は、比較例６における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図２７（ａ）は、比較例７における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図２７（ｂ）は、比較例７における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図２８（ａ）は、実施例４における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図２８（ｂ）は、実施例４における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図２９（ａ）は、実施例５における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図であり、図２９（ｂ）は、実施例５における分散剤の添加量と、トルクの変化率との関係を示す図である。図３０は、実施例４、実施例５、比較例６、比較例７における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す図である。

（実施形態１）
分散体の製造方法に係る実施形態について説明する。分散体は、固体粒子と水と液状の分散剤とを混合することによって製造される。分散体の製造では、２種類以上の固体粒子と、１種類以上の分散剤が用いられる。固体粒子は、具体的には粉末であり、例えば無機物から構成される。分散剤は、潤滑剤、界面活性剤、バインダ等を含む概念であり、例えば液状有機物から構成される。分散剤のことを適宜「非水液体」という。非水液体は、分散剤の製造に使用される水以外の液体を意味する。

分散体の製造方法では、材料種選択法Ａに基づいて選択した少なくとも２種類の固体粒子と分散剤とを分散体の製造に使用する。材料種選択法Ａでは、少なくとも２種類の固体粒子のハンセン球と、少なくとも１種類の分散剤のハンセン球とが相互に重なり、かつ、分散剤とハンセン球が重なる固体粒子のうちの１種類の、水とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが、分散体の製造に用いる全ての固体粒子のうちの最大となるように、固体粒子と分散剤とを選択する。以下に、材料種選択法Ａについて詳説する。

材料種選択法Ａでは、分散体の製造に使用する固体粒子、分散剤として、少なくとも２種類の固体粒子のハンセン球と、少なくとも１種類の分散剤のハンセン球とが相互に重なるものを選択する。例えば、２種類の固体粒子のハンセン球同士が相互に重なり、これらのハンセン球の少なくとも一方が分散剤のハンセン球と重なる場合には、ハンセン球が相互に重なっていることを意味する。また、２種類の固体粒子のうちの一方のハンセン球と、分散剤のハンセン球とが相互に重なり、これらのハンセン球のいずれか一方が、もう一方のハンセン球と重なる場合にも、ハンセン球が相互に重なっていることを意味する。また、２種類の固体粒子、分散剤の３つのハンセン球が相互に重なっている場合にも、ハンセン球が相互に重なっていることを意味する。つまり、３つのハンセン球に重なりが２箇所以上ある場合に、少なくとも２種類の固体粒子のハンセン球と、少なくとも１種類の分散剤のハンセン球とが相互に重なっていることを意味する。なお、ハンセン球同士が少なくとも点接触していれば、ハンセン球同士が重なっていること意味する。ハンセン球同士が相互の体積の一部を共有していたり、一方のハンセン球が他方のハンセン球を内方していても、ハンセン球同士が重なっていることを意味する。

また、材料種選択法Ａでは、分散剤とハンセン球が重なる固体粒子のうちの１種類のハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが、分散体の製造に用いる全ての固体粒子のうちの最大となる固体粒子を、少なくとも選択し、分散体の製造に使用する。ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａは、水のハンセン溶解度パラメータと、固体粒子とのハンセン溶解度パラメータとの距離である。以降の説明では、ハンセン溶解度パラメータを適宜「ＨＳＰ」と表記する。

したがって、分散体の製造には、下記の条件Ａ１、条件Ａ２を満足するように、固体粒子、分散剤を組み合わせて使用することができる。
条件Ａ１：固体粒子候補群及び分散剤候補群の中から、少なくとも２種類の固体粒子のハンセン球と少なくとも１種類の分散剤とのハンセン球とが相互に重なる固体粒子と分散剤との組合せを決定する。
条件Ａ２：条件Ａ１を満足する固体粒子のうちの１つは、水とのＨＳＰ距離Ｒａが、分散体の製造に用いる全ての固体粒子の中で最大となる。

固体粒子候補群、分散剤候補群は、作製しようとする分散体に応じて決定される。例えば、分散体をセラミックス焼成体に用いる場合には、焼成後に例えば固体粒子の原料同士が化学反応し、所望の材質のセラミックス焼成体が得られるように、固体粒子候補群を決定できる。固体粒子候補群は、メーカ、ロット、採取場所などが異なる固体粒子を含むことができる。分散剤候補群は、例えば固体粒子の分散に用いられる、液状の溶剤、分散剤、潤滑剤、バインダなどを含むことができる。

固体粒子の材質は、特に限定されず、例えば分散体の使用目的に応じて決定される。固体粒子は、例えばセラミック原料を含む。例えば、分散体が、排ガス浄化フィルタ用のハニカム構造体、その端面を封止するための封止部の製造に用いられる場合には、固体粒子としては、シリカ、水酸化アルミニウム、タルク、カオリン、アルミナなどが挙げられる。ハニカム構造体を製造する場合には、分散体は例えば坏土であり、封止部を製造する場合には、分散体は例えばスラリー、ペーストである。分散体が、排ガス浄化触媒を担持して使用されるモノリス担体用のハニカム構造体の製造に用いられる場合には、固体粒子としては、カオリン、水酸化アルミニウム、シリカ、アルミナ、タルク等が挙げられる。分散体が、触媒機能（具体的には、貴金属触媒の助触媒機能）を有するハニカム構造体の製造に用いられる場合には、固体粒子としては、セリア、ジルコニア、セリアジルコニア固溶体、アルミナ等が挙げられる。その他にも、分散体は、固体電池のセパレータ、電極、センサの固体電解質体、碍子などの製造に使用される。この場合には、固体粒子としては、固体電解質、アルミナなどが挙げられる。分散剤としては、油、ワックス、脂肪酸エステル、脂肪酸塩、グリセリルエーテル等が用いられる。

分散体の性状、粘度は特に限定されない。分散体は、スラリー、ペースト、坏土等と呼ばれ、水と分散剤と固体粒子との混合物を含む概念である。分散体では、例えば、固体粒子及び分散剤が分散質であり、水が分散媒である。

分散体の製造にあたっては、固体粒子及び分散剤のハンセン球、水と固体粒子とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａを決定する。以下、ハンセン球、ＨＳＰ距離Ｒａについて説明する。

まず、ＨＳＰ理論について説明する。一般に、この理論では、溶質、溶媒、気体における表面エネルギーを数値化し、表面エネルギーを３つの項によって分類する。３つのエネルギーは、ロンドン分散力δ_d、双極子間力δ_p、水素結合力δ_hである。各エネルギーの単位はＭＰａ^1/2である。つまり、ＨＳＰ値は、ロンドン分散力δ_d、双極子間力δ_p、水素結合力δ_hをそれぞれ座標軸とする、ハンセン空間と呼ばれる３次元空間内の座標として表される。

ＨＳＰ理論に基づいて、例えば、溶質Ａと溶媒Ｂとの溶解性を調べる場合について検討する。溶質ＡのＨＳＰ値が（δ_dA，δ_pA，δ_hA）であり、溶媒ＢのＨＳＰ値が（δ_dB，δ_pB，δ_hB）であるとすると、これらのＨＳＰ値間の距離（つまり、ＨＳＰ距離Ｒａ₁）は下記式Ｉで表される。
Ｒａ₁＝｛４・(δ_dA－δ_dB)²＋(δ_pA－δ_pB)²＋(δ_hA－δ_hB)²}^1/2 ・・・式Ｉ

ＨＳＰ距離Ｒａ₁が小さいほど、溶媒に溶質が溶解しやすくなる。溶解しない溶質の場合には、溶媒が分散媒となり、溶質が分散質となり、分散媒に分散質が分散しやすくなる。分散媒と分散質の場合には、Ｒａ₁≦１０の場合には高分散状態が得られ、Ｒａ₁≦５の場合には超高分散状態が得られる。

上記のＨＳＰ理論に対して、本開示では、ハンセン球の重なりと、固体粒子と水とのＨＳＰ距離Ｒａに着目している。つまり、少なくとも２種類の固体粒子と、分散剤と、水との混合では、ハンセン球の重なりと、ＨＳＰ距離Ｒａに基づいて、分散性が評価され、これにより、高分散状態の分散体が得られる。ＨＳＰ距離Ｒａは、式Ｉに基づいて、溶媒ＢのＨＳＰ値として水のＨＳＰ値を用いることにより算出される。なお、水のＨＳＰ値は、δ_d：１５．５、δ_p：１６．０、δ_h：４２．３である。

固体粒子、分散剤のハンセン球、ＨＳＰ値の測定は、ＨＳＰ値が既知である少なくとも１４種類の純溶媒の試薬を、良溶媒と貧溶媒とに分類することによって行われる。

ハンセン球、ＨＳＰ値は、例えば解析ソフトウエアにより求められる。解析ソフトウエアとしては、Ｄｒ．Ｈａｎｓｅｎが開発したソフトウエアＨＳＰｉＰのバージョン５．２．０５を用いることができる。ＨＳＰｉＰについては、https://www.hansen-solubility.comに詳細が記載されている。まず、溶媒試薬の分類結果にスコアを付け、次いで、そのスコアを解析ソフトウエアに入力する。具体的には、良溶媒をスコア１とし、貧溶媒をスコア０とすることができる。これにより、解析ソフトウエア上で、ロンドン分散力δ_d、双極子間力δ_p、水素結合力δ_hをそれぞれ座標軸とする３次元のハンセン空間内にハンセン球を描くことができる。図１に、ある固体粒子のハンセン球Ｓ１を例示する。分散剤のハンセン球Ｓ２も図１と同様にハンセン空間内に描かれる。ＨＳＰ値は、ハンセン球の中心（具体的には、中心座標）として決定される。なお、上記の解析ソフトウエア、バージョンが入手不可能な場合には、同様の測定原理を用いた入手可能な他のソフトウエア、他のバージョン、同様の測定原理を用いた計算によりハンセン球、ＨＳＰ値を求めることができる。

良溶媒と貧溶媒との分類は、ある測定値の閾値に基づいて決めることができる。上記の解析ソフトウエアを用いる場合には、フィティング値を確認することにより、閾値を決定することができる。フィティング値が１に近いほど、ハンセン球が正しく描けていることを意味する。したがって、フィティング値が１又は１未満の最大の数値となるように閾値を決定することができる。なお、これまでの実験による経験的な判断ではあるが、フィティング値が０．８未満の場合には、十分な測定精度が得られていないおそれがあるため、溶媒試薬を再選定して測定することが好ましい。

固体粒子のハンセン球、ＨＳＰ値を決定する上での良溶媒と貧溶媒との分類は、（１）目視法による沈殿状態の確認、（２）ストークス法による粒径の測定値、（３）濃厚系粒径アナライザによる粒径の測定値、（４）浸透速度法による接触角の測定値に基づいて行われる。（１）目視法による分類ができない場合に（２）ストークス法による粒径の測定を選択する。（２）ストークス法による粒径の測定ができない場合に（３）濃厚系粒径アナライザによる粒径の測定を選択する。（３）濃厚系粒径アナライザによる粒径の測定ができない場合に（４）浸透速度法による接触角の測定を選択する。具体的な方法を以下に示す。なお、分類、測定は、室温（具体的には、温度２０～２５℃）の条件で行われる。

（１）目視法
溶媒試薬中での沈殿を目視にて確認する。具体的な手順は、例えば下記の（１－１）～（１－３）の通りである。
（１－１）ＨＳＰ値が既知である溶媒試薬を少なくとも１４種類準備する。
（１－２）各溶媒試薬２０ｍｌ中に測定対象となる固体粒子０．０５ｇを入れ、３０回降る。これにより、溶媒試薬中に固体粒子を分散させた後、静置する。
（１－３）静置から１５分経過後の溶媒試薬中での固体粒子の沈殿状態を目視にて確認する。沈殿が観察された場合を貧溶媒とし、沈殿が観察されなかった場合を良溶媒と判定する。以上の操作を少なくとも１４種類の溶媒試薬について行う。

（２）ストークス法
ストークス法により固体粒子の粒径を測定し、その粒径に基づいて良溶媒と貧溶媒の分類を行うことができる。粒径が小さいものほど良溶媒となる。具体的な手順は、例えば下記の（２－１）～（２－５）の通りである。
（２－１）ＨＳＰ値が既知である溶媒試薬を少なくとも１４種類準備する。
（２－２）測定対象となる固体粒子２ｇを２５ｍＬのメスシリンダに入れる。次いで、メスシリンダの２０ｍＬの線まで溶媒試薬を入れ、メスシリンダを３０回振った後、静置する。なお、静置後、目視にて溶媒試薬中で固体粒子が素早く沈殿した場合には、以降に説明する粒径の測定を必ずしも行わなくてもよく、分散性が悪い貧溶媒と判定できる。

（２－３）静置から５分後、１０分後、１５分後、２０分後、２５分後に、清澄層と堆積層との界面の高さをそれぞれ３回測定し、その平均値を算出する。これにより、各経過時間後の界面高さの平均値が得られる。界面高さの平均値と経過時間とから、沈降速度ν（単位：ｃｍ／ｓ）を算出する。

（２－４）下記式IIで表されるストークスの式により、粒子径Ｄ_p（単位：ｃｍ）を算出する。式II中、η：試薬の粘性係数（単位：ｃｍ・ｓ）、ν：沈降速度（単位：ｃｍ／ｓ）、ρ_p：粒子の密度（単位：ｇ／ｃｍ³）、ρ₀：試薬の密度（単位：ｇ／ｃｍ³）、ｇ：重力加速度である。粒子の密度ρ_pは、比重瓶を用いて測定する。重力加速度ｇは、９８０ｃｍ／ｓ²である。粒子径Ｄ_pの測定を少なくとも１４種類の溶媒試薬について行う。粒子径Ｄ_pは平均粒子径である。
（２－５）粒子径Ｄ_pの閾値に基づいて、溶媒試薬を良溶媒と貧溶媒とに分類する。閾値の決定方法は上記の通りである。なお、例えば粒子径Ｄ_pの小さい順に溶媒試薬を整理しておくと分類が容易になる。

（３）濃厚系粒径アナライザ
濃厚系粒径アナライザを用いて固体粒子の粒径（具体的には平均粒子径）を測定し、その粒径に基づいて良溶媒と貧溶媒の分類を行うことができる。測定には、例えば、大塚電子(株製の濃厚系粒径アナライザ「ＦＰＡＲ－１００」を用いる。粒径が小さいものほど良溶媒となる。具体的な手順は、例えば下記の（３－１）～（３－４）の通りである。
（３－１）ＨＳＰ値が既知である溶媒試薬を少なくとも１４種類準備する。
（３－２）測定対象となる固体粒子と溶媒試薬を用いて、粒子濃度５．０×１０^-4ｇ／ｃｃの分散液を作製する。
（３－３）濃厚系粒径アナライザに分散液を投入し、粒子径を測定する。粒子径の測定を少なくとも１４種類の溶媒試薬について行う。
（３－４）粒子径の閾値に基づいて、溶媒試薬を良溶媒と貧溶媒とに分類する。閾値の決定方法は上記の通りである。なお、例えば粒子径の小さい順に溶媒試薬を整理しておくと分類が容易になる。

（４）浸透速度法
浸透速度法により固体粒子と各溶媒試薬との接触角を測定し、その接触角に基づいて良溶媒と貧溶媒の分類を行うことができる。測定は、図２に示す測定装置５により行われる。図２に示すように、測定装置５は、昇降装置５１、鉄製カラム５２、電子天秤５３、記録装置５４とから構成される。昇降装置５１は昇降台５１１を備え、この昇降台５１１に溶媒試薬を入れたビーカ５５が配置される。鉄製カラム５２と電子天秤５３とは連結されており、電子天秤により、鉄製カラム５２内の重量を測定できる。鉄製カラム５２の下面は濾紙５２１から構成されており、鉄製カラム５２内には測定対象となる固体粒子の粉末５０が充填されている。鉄製カラム５２はビーカ５５上につり下げられている。記録装置５４は、例えばコンピュータであり、電子天秤５３の測定結果を記録する。この測定装置５を用いた接触角の測定、分類は、具体的には、例えば下記（４－１）～（４－４）の手順で行われる。

（４－１）ＨＳＰ値が既知である溶媒試薬を少なくとも１４種類準備する。
（４－２）溶媒試薬をビーカ５５内に入れる。測定対象となる固体粒子の粉末５０を鉄製カラム５２に充填する。
（４－３）昇降装置５１を作動させ、鉄製カラム５２の下面側をビーカ５５内の溶媒試薬中に浸漬する。これにより、鉄製カラム５２内の固体粒子の粉末５０に溶媒試薬が浸透する。浸漬後、１秒毎に、電子天秤５３にて浸透重量を測定し、記録装置５４で測定結果を記録する。浸透重量は、鉄製カラム５２内の充填粉体（具体的には、粉末５０）を浸透してきた溶媒試薬の重量のことである。
（４－４）下記式IIIで表されるウォッシュバーン式により、接触角θ（単位：°）を算出する。式III中、ｌ：液体の浸透高さ（単位：ｍ）であり、ｔ：浸透時間（単位：ｓ）であり、ｒ：充填粉体の毛細半径（単位：ｍ）であり、γ：液体の表面張力（単位：ｍＮ／ｍ）であり、η：液体の粘度（単位：ｍＰａ・ｓ）である。接触角θの測定を少なくとも１４種類の溶媒試薬について行う。なお、液体（具体的には、溶媒試薬）の密度と浸透重量から、カラム内へ浸透してきた液体の体積を算出することができ、この体積と容器の断面積から浸透高さｌを算出することができる。接触角θの測定を少なくとも１４種類の溶媒試薬について行う。
ｌ²／ｔ＝ｒ・γｃｏｓθ／２η ・・・式III
（４－５）接触角の閾値に基づいて、良溶媒と貧溶媒とに分類する。接触角が小さいほど、充填粉体内での溶媒試薬の浸透が速いことを意味し、浸透が速い溶媒試薬ほど良溶媒となる。一方、接触角が大きいほど、充填粉体内での溶媒試薬の浸透が遅いことを意味し、浸透が遅い溶媒試薬ほど貧溶媒となる。閾値の決定方法は上記の通りである。なお、例えば接触角θの小さい順に溶媒試薬を整理しておくと分類が容易になる。

分散剤のハンセン球を決定する上での良溶媒と貧溶媒との分類は、例えば、目視にて分散剤と溶媒試薬との溶解性を確認することにより行われる。具体的には、ＨＳＰ値が既知である溶媒試薬を少なくとも１４種類準備する。スクリュー管に測定対象となる分散剤１ｍｌを入れ、さらに溶媒試薬１ｍＬを入れる。スクリュー管を２０回振った後、管内の状態を目視で確認した。分散剤が溶媒試薬に溶解している場合には、その溶媒試薬を良溶媒と判定する。分散剤が溶媒試薬に完全には溶解しておらず一部が分離している場合、又は、分散剤が溶媒試薬に全く不溶で両者が完全に分離している場合には、その溶媒試薬を貧溶媒と判定する。判定は室温（具体的には、温度２０～２５℃）の条件で行われる。以上の操作を少なくとも１４種類の溶媒試薬について行う。

固体粒子、分散剤のハンセン球の測定に用いる溶媒試薬としては、例えば、δ_dが１４～２１であり、かつ、δ_pが０～２０であり、かつδ_hが０～２２の純溶媒を選定する。溶媒試薬の数が多い程、ＨＳＰ値及びハンセン球を高精度に測定できるが、１４～２０種類であれば十分高精度に算出できる。これ以上の数を増しても測定結果はほぼ変わらず、少なくとも１４種類の溶媒試薬を用いれば十分である。ＨＳＰ値が既知の溶媒試薬、そのＨＳＰ値を表１に示す。表１に示すリストの中から少なくとも１４種類の溶媒試薬を用いることにより、ハンセン球、ＨＳＰ値を決定することができる。

測定に使用する溶媒試薬の選定方法は、限定されないが、溶媒試薬の各表面エネルギーの値（つまり、δ_d、δ_p、δ_h）が、近い試薬同士の組合せを避け、広範囲にばらけるような組合せを選択することが好ましい。

具体的には、表１に示す溶媒試薬のうち、例えば第１群に属する溶媒試薬を全て使用し、測定対象となる固体粒子、分散剤に応じて第２群、第３群から溶媒試薬を選択して使用することができる。分散剤、目視法にて測定できる固体粒子については、第１群に属する溶媒試薬と、第２群に属する溶媒試薬とを組み合わせて使用することができる。この場合において、フィティング値が悪い場合には、フィティング値が１に近づくように、さらに第３群の溶媒試薬を追加して使用することが好ましい。また、測定方法によっては、良溶媒、貧溶媒の判定ができない溶媒試薬がある。そのため、測定方法に合わせて第２群と第３群から溶媒試薬を選定することができる。

以上のようにして、固体粒子、分散剤のハンセン球を求めることができる。また、ハンセン球から固体粒子のＨＳＰ値が求められる。その結果から、固体粒子の、水とのＨＳＰ距離Ｒａを算出することができる。

図１に示すように、ハンセン球Ｓ１は三次元空間内に表される。分散体の製造にあたっては、少なくとも２種類の固体粒子と、１種類の分散剤とのハンセン球が重なるように、固体粒子、分散剤を選択的に使用する。ハンセン球の重なりの具体例は、実験例にて示す。

次に、最適量決定法について説明する。最適量決定法では、材料種選択法にて決定された分散剤の最適量αを決定することができる。この最適量αは最低添加量であり、分散体の製造では、分散剤を少なくとも最適量α添加する。以下に最適量決定法について説明する。

最適量決定法では、例えば分散体の製造に使用する分散剤以外の材料を全て混合して混合物を作製する。この混合物に対し、分散剤を徐々に添加しながら、混合物の粘度を測定する。その粘度の変化が安定化しはじめたときの添加量を最適量とする。

最適量は、例えば、使用する固体粒子、分散剤などの分散質１００重量％に対する量（単位：ｗｔ％）として算出することができる。つまり、水以外の全ての材料１００重量％に対する量として算出することができる。また、最適量αｗｔ％は、使用する固体粒子１００重量％に対する量として算出してもよい。また、最適量αｗｔ％は、水を含む、使用する全ての材料に対する量として算出してもよい。好ましくは、分散体の製造に使用する、分散剤以外の全ての材料１００重量％に対する、分散剤の量として算出することがよい。

混合物の粘度は、粘度計にて測定することができる。この測定法のことを、以下適宜「粘度計法」という。また、混合物の混練時におけるトルク値を測定し、そのトルク値を粘度とすることも可能である。この測定法のことを、以下適宜「トルク法」という。粘度計法、トルク法のいずれの方法にて粘度を測定するかは、混合物の性状によって決めることができる。例えば、スラリー、ペーストなどの粘度の低い混合物の場合には、粘度計法にて粘度を測定することができる。一方、例えば坏土のように粘度の高い混合物の場合には、トルク法にて粘度を測定することができる。例えば、Ｂ型粘度計、Ｅ型粘度計、プレート型レオメータなどの粘度計で粘度を測定することが可能な場合には粘度計法で粘度を測定し、粘度計で粘度を測定が不可能な場合には、トルク法にて粘度を測定することができる。例えば、混合物が液体、粘弾性流体の場合には、粘度計法を用いることができる。

トルク法では、混練機を用いてトルクを測定することができる。混練機としては、例えば、（株）トーシン製のラボニーダミルＴＤＲ１００－３型－３４４０を用いることができる。この混練機の構成の詳細は次の通りである。
・ブレード形状：バンバリー型
・ブレード材質：ＳＣＭ４４０先端コルモノイ肉盛
・混練槽材質：ＳＵＳ３０４イオン窒化加工

トルク法での測定条件は、例えば次の通りである。なお、下記の冷却チラーの設定温度は、混練時の発熱を抑え、水分の蒸発を抑える温度に設定することができる。
・ニーダミルの混練槽における測定サンプルの充填率（ただし、下記測定手順（６）における最終段階での充填率：３５体積％
・冷却チラーの設定温度：１０℃

トルク法での測定手順は、例えば次の通りである。
（１）記録装置へのデータの記録を開始する。記録するデータは、混練機の撹拌羽のトルク値、混練機の撹拌羽の回転数、時間、温度等である。
（２）混合に使用する半分量の固体成分を混練槽に充填し、次いで液体成分（具体的には水）を添加し、１００ｒｐｍで６０秒程度混合することにより、混合物を粘土化（例えばペースト化）させる。
（３）残りの半分量の固体成分と、液体成分とを混練槽に添加し、１００ｒｐｍで２４０秒程度混合することにより、混合物を粘土化（例えばペースト化）させる。
（４）粘土化後、１５ｒｐｍで６０秒程度混合し、基準のトルク値を記録する。
（５）所定量の分散剤を混合物に添加した後、トルク値が安定するまで１５ｒｐｍで混合する。トルク値の波形、その値が少なくとも２４０秒間継続して安定していれば、その添加量でトルク値が安定していることを意味する。２４０秒間継続して安定しない場合には、安定化するまで例えば６０秒単位で混合を継続させる（図１１（ａ）参照）。
（６）上記の（５）の手順を、分散剤の添加により安定化したトルク値の変化が小さくなり、分散剤の添加によりほとんど変化しなくなるまで繰り返す（図１１（ａ）参照）。具体的には、分散剤の添加により、トルク値（例えば、最大トルク値、最小トルク値、又は移動平均値）の変化率が例えば０．０２Ｎ・ｍ／重量％以内となるまで繰り返す。分散剤を、可能な限り少量ずつ添加していくことが好ましい。具体的には、例えば０．２重量％以下ずつ添加することができる。なお、分散剤を添加し続けてもトルク値が安定化しない場合には、添加量が、５重量％を超えた時点で測定を停止させてもよい。この場合には、コスト増大につながるため、その分散剤を使用しない方が好ましい。

また、トルク法では、分散剤の添加後に、安定したことが確認されたトルク値を粘度とすることができる。このトルク値は、例えば値が安定化したトルクの波形における最大トルク値、最小トルク値、又は移動平均値から読みとることができる。また、トルク値が上記のごとく２４０秒間継続して安定した波形における、最大トルク値、最小トルク値を、その添加量での粘度とすることができる。

粘度計法では、例えば、レオメータを用いて、ＪＩＳＫ７２４４：２００５に則った測定方法により粘度を測定することができる。また、キャピラリーレオメータを用いて、ＪＩＳＫ７１９９：１９９９に則った測定方法により粘度を測定することができる。測定対象の粘度によりレオメータによる粘度測定と、キャピラリーレオメータによる粘度測定とを使い分けることができる。例えば、測定対象がスラリー状の混合物である場合にはレオメータを使用し、測定対象がペースト状の混合物の場合にはキャピラリーレオメータを使用して粘度を測定することができる。レオメータとしては、例えばアントンパール社製のＭＣ３０２を用いことができる。キャピラリーレオメータとしては、例えばロザンド社製のＲＨ２０００を用いることができる。粘度計法での測定手順は、混練機のトルク値の代わりに混合物の粘度を測定する点を除き、上記トルク法と同様にして行うことができる。

測定対象となる混合物が例えばペーストであり、粘度の測定にキャピラリーレオメータを用いる場合には、ＪＩＳＫ７１９９：１９９９に基づいた測定方法により得られる流動曲線から、切片となる応力値を降伏点とする。また、測定対象となる混合物が例えばスラリーであり、粘度の測定にレオメータを用いる場合には、ＪＩＳＫ７２４４：２００５に基づいた測定方法により弾性率を測定する。

粘度計法、トルク法により、分散剤の添加量と混合物の粘度との関係を示すグラフを得ることができる。トルク法でのグラフの具体例を後述の実験例１にて示す。このグラフに基づいて、粘度変化が安定化しはじめたときの分散剤の添加量を最適量とする。

本形態の製造方法では、複数種類の固体粒子（具体的には、粉末）と、水と、分散剤とを混合することにより、分散体を製造する。分散体の製造にあたり、材料種選択法Ａに基づいて選択した少なくとも２種類の固体粒子と少なくとも１種類の分散剤とを用いる。また、最適量決定法にて決定される、少なくとも最適量α重量％の分散剤を用いる。これにより、固体粒子、分散剤として高分散化に適した組合せの分散体が得られると共に、高分散化に適した量で分散剤が添加された分散体が得られる。

その結果、水を含みながらも、分散性が良好な分散体を製造することができる。したがって、分散体の密度のばらつきを小さくすることができる。また、分散体の粘度の経時変化を小さくすることも可能になる。

分散体が坏土の場合には、坏土密度実測値と理論密度とのずれにより、分散性を評価することができる。また、分散体がスラリーの場合には、レーザ式粒度分布計、画像式粒度分布計により、分散性を評価することができる。レーザ式粒度分布計としては、例えばマイクロトラック・ベル社製のＭＴ３０００IIを用いることができる。画像式粒度分布計としては、シスメックス社製のＦＰＩＡ－３０００を用いることができる。

分散体がペーストの場合には、分散体の押出時における圧力変動により分散性を評価することができる。具体的には、例えば以下の手順で評価を行うことができる。まず、真空押出成形機の出口にスクリーンを設置し、スクリーンの手前（具体的には、出口側）に圧力計を設置する。スクリーンは、例えば濾過用の金網である。次いで、一定量（例えば１５ｋｇ）のペーストを、一定の速度（例えば３ｋｇ／ｈ）で押し出す。押出開始時と押出終了時との圧力変動（つまり、圧力差）を算出する。分散性が悪い場合には、凝集塊がスクリーンの網目に詰まって圧力が上昇したり、凝集塊によりスクリーンが破れ、圧力が低下する。いずれの場合であっても、圧力変動が大きくなるため、圧力変動は分散性の指標となりうる。なお、スクリーンが詰まるのは凝集塊が大きい場合であり、スクリーンが破れるのは凝集塊が多く存在する場合である。したがって、スクリーンの詰まりに着目して圧力上昇率を分散性の指標とすることもできる。圧力上昇率は、最大圧力差を時間で除することにより算出される。

また、本形態の製造方法では、分散剤の最適量αが決定される。そして、少なくとも最適量αの分散剤を添加することにより、分散体の分散性を良好にすることができる。これにより、分散体の製造に使用する分散剤量を減らすことができるため、分散体の製造コストを抑えることができる。また、試行錯誤、製造者の勘やコツによる非効率な添加量の決定方法に委ねなくても、添加量の基準となる最適量αを決定することができる。したがって、例えば、変化に対応しておくための幅を持たせておくという観点から、余剰に分散剤を添加しておくというムダを無くしたり、減らすことができる。さらに、最適量αに基づいて、分散剤の量をできるだけ減らすことができるため、分散体を例えば焼成に用いても、焼成体にクラックなどの不具合が発生することを防止することができる。

次に、材料種選択法Ａの好ましい実施形態について説明する。以降の説明では、分散剤とハンセン球が重なる固体粒子のことを、適宜「分散剤親和性固体粒子」という。材料種選択法Ａでは、分散剤親和性固体粒子のうちの１種類の配合割合が分散体の製造に使用する全ての固体粒子の中で最も大きくなるように固体粒子を選択し、分散体の製造に用いることが好ましい。この場合には、分散性がより良好な分散体を製造することができる。これは、使用量の最も多い固体粒子と分散剤との親和性が良好になるためである。なお、配合割合は、質量比であり、本明細書において質量比と重量比は同義である。

また、分散体の製造に用いる全ての固体粒子のうち、水とのＨＳＰ距離Ｒａが最大となる固体粒子を第１固体粒子とすると、この第１固体粒子を、分散体の製造に使用可能な固体粒子候補群の中でＨＳＰ距離Ｒａが最大であるものとして選択することが好ましい。この場合にも、分散性がより良好な分散体を製造することができる。これは、固体粒子候補群の中で最も水との親和性が低い第１固体粒子と、分散剤との親和性が良好になるためである。

ＨＳＰ距離Ｒａが最大の固体粒子の選択と、ハンセン球同士が重なる固体粒子と分散剤との組合せの選択とは、いずれを先に行ってもよい。つまり、選択の順序は、相互に入れ替わってもよい。たとえば、固体粒子候補群のＨＳＰ値を求め、固体粒子候補群を水とのＨＳＰ距離Ｒａが大きい順に並べる。次いで、水とのＨＳＰ距離Ｒａが大きい固体粒子と分散剤とのハンセン球が重なるように、固体粒子と分散剤とを選択して、分散体の製造に使用することができる。一方、先にハンセン球の重なりから、固体粒子と分散剤との組合せを調べ、これらの組合せの中から水とのＨＳＰ距離Ｒａが大きいものが含まれる組合せを選択することも可能である。

分散剤親和性固体粒子のうち第１固体粒子以外の固体粒子である第２固体粒子を、固体粒子候補群の中からＨＳＰ距離Ｒａが２番目に大きいものとして選択し、分散体の製造に用いることが好ましい。この場合にも、分散性がより良好な分散体を製造することができる。これは、固体粒子候補群の中で最も水との親和性が低い第１固体粒子、第２固体粒子と、分散剤との親和性が良好になるためである。

分散剤親和性固体粒子のうち、第１固体粒子以外の固体粒子である第２固体粒子を、分散体の作製に使用する全ての固体粒子のうち、配合割合が１番目又は２番目に大きいものとして選択することが好ましい。この場合にも、分散性がより良好な分散体を製造することができる。これは、使用量が多い第２固体粒子と分散剤との親和性が良好になるためである。なお、配合割合は、質量比である。

次に、最適量決定法の好ましい実施形態について説明する。最適量決定法では、トルク法により、粘度をトルク値として測定することが好ましい。具体的には、粘度を混練中の混合物のトルク値として測定し、トルク値の変化が安定化しはじめたときの添加量を最適量αとすることが好ましい。この場合には、粘度が高い混合物に対しても、粘度が低い混合物に対しても、その粘度をトルク値として測定することができる。坏土などの粘度の高い混合物に対しては、最適量決定法では、粘度としてトルク値を用いることが好ましい。粘度の高い混合物ではトルク値の変化が大きくなり、最適量αを決定し易くなるからである。

粘度の変化の安定化は、分散剤の添加量と粘度との関係から直接読み取ることもできるが、分散剤の添加量と、粘度の変化率から読み取ることもできる。好ましくは、安定化を粘度の変化率から読み取ることがよい。この場合には、例えば分散剤の添加量を横軸とし、粘度の変化率を縦軸とするグラフにおける実質的に平坦な領域から安定化をより容易に読み取ることができる。

分散剤の添加量と粘度の変化率とのグラフを取得し、グラフを２つの直線で近似し、近似直線の交点を最適量αとすることが好ましい。この場合には、最適量αをさらに容易に、より明確に定めることが可能になる。

分散体の製造にあたっては、分散剤を、最適量α重量％以上、かつ、α＋α（つまり、２α）重量％以下添加することが好ましい。分散剤の添加量を最適量α重量％以上とすることにより、分散性が良好になる。分散性をさらに良好にするという観点から、分散剤の添加量は、α＋０．０５α重量％以上であることがより好ましく、α＋０．１α重量％以上であることがさらに好ましい。一方、２α重量％以下とすることにより、分散剤のコストを抑え、高分散な分散体を低コストで製造することができる。また、分散体を焼成体の製造に使用する場合には、分散剤量に起因する熱ストレスによりクラックなどの不具合が焼成体に発生することをより防止することができる。さらに、分解ガス、残渣の発生を防止し、焼成体に欠陥が生じることを防止できる。低コスト化や焼成体での不具合の発生防止効果をより向上させるという観点から、分散剤の添加量は、α＋０．５α重量％以下であることがより好ましく、α＋０．２α重量％以下であることがさらに好ましい。

また、分散剤の量の上限を焼成時における分散剤の発熱量（単位：Ｊ／ｋｇ）に基づいて決定することもできる。詳細は以下の通りである。焼成時のクラックは、焼成中の焼成品における温度差による熱応力によって発生する。温度差は、焼成炉ヒータの加熱や熱風による熱の伝導や伝達などによる意図的な加熱の他に、セラミック原料の脱水反応やバインダ、分散剤の分解、燃焼による吸発熱によって引き起こされる。分散剤の量を増加させると、吸発熱の量が大きくなり、焼成品の温度差が大きくなる。この温度差が焼成中の焼成品の強度以下の熱応力となるように、分散剤の量を設定することができる。具体的には、焼成中の焼成品の強度σwが、下記式（IV）の関係を満足するように、分散剤の量を設定することが好ましい。式（IV）中、Ｅwは焼成中の焼成品のヤング率（単位：Ｐａ）であり、αwは焼成中の焼成品の熱膨張係数（単位：１／Ｋ）であり、ΔＴは焼成中の焼成品における温度差（単位：Ｋ）である。熱膨張係数は、焼成時の脱水や、バインダ、分散剤の分解燃焼による体積変化を考慮した値である。式（IV）より導かれるΔＴの値以下となるように、分散剤の量を抑えればよい。また、分散剤の発熱量Ｑは、下記式（Ｖ）の関係を満足する。式（Ｖ）中、ａは分散剤１ｋｇあたりの発熱量（単位：Ｊ／ｋｇ）であり、ｘは焼成品の製造に使用された分散剤の添加量（単位：ｋｇ）であり、Ｍｗは焼成品の重量[ｋｇ]であり、Ｃwは焼成品の比熱[単位：Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））である。分散剤の添加量は、ｘ／Ｍw（単位：重量%）で表され、ｘ／Ｍw≦Ｃw・ΔＴ／aを満足することが好ましい。
σw≧Ｅw・αw・ΔＴ・・・（IV）
Ｑ＝ａ・ｘ＝Ｍw・Ｃw・ΔＴ・・・（Ｖ）

上記各式のパラメータは、次のようにして測定される。焼成中の焼成品の強度σwは、焼成前のサンプルの曲げ強度試験を実施することにより測定される。測定は、クラック発生が問題となる分散剤の反応温度域において、熱機械分析装置（ＴＭＡ）と曲げ試験治具を用いて行う。具体的には、まず、サンプルを強度測定用の試験片に加工し、この試験片を焼成炉にて試験温度まで加熱処理し、室温にて曲げ強度を測定する。あるいは、試験温度まで試験片の温度を上げたのち、温度を一定に保持した状態で試験片に荷重を加える。試験片が破断したときの破断点における荷重を読み取り、曲げ応力を算出する。クラック発生が問題となる分散剤の反応温度は、具体的には、熱重量示差熱分析装置（ＴＧ－ＤＴＡ）にて分散剤の温度を上げていったときの吸発熱と質量変化から読み取られる。ＴＧ－ＤＴＡとしては、例えばブルカー・エイエックスエス社製のＴＧ－ＤＴＡ２０００ＳＡを使用できる。ＴＭＡとしては、例えばブルカー・エイエックスエス社製のＴＤ４０００ＳＡを使用できる。曲げ試験治具には、オプションの３点曲げ用の押し棒と試料台を使用できる。

焼成中の焼成品のヤング率Ｅｗは、クラック発生が問題となる分散剤の反応温度域において、共振法により測定される。ヤング率Ｅｗに関しても、強度σｗと同じように、焼成炉で加熱したものを取出し、室温にて測定する方法と、高温環境でヤング率を測定可能な装置を用いて高温で直接測定する方法があり、いずれの方法を用いてもよい。室温にて評価をする場合には、測定装置としては、例えば日本テクノプラス（株）製の常温ヤング率測定装置ＪＥ－ＲＴ型を使用できる。高温にて測定をする場合には、測定装置としては、例えば日本テクノプラス（株）製の高温ヤング率・剛性率測定装置ＥＧ－ＨＴ型を使用できる。

焼成中の焼成品の熱膨張係数αｗは、熱機械式分析装置（ＴＭＡ）を用いて、サンプルに熱をかけていった時の寸法膨張収縮の変動を評価し、その結果より算出できる。熱機械式分析装置（ＴＭＡ）としては、例えばブルカー・エイエックスエス社製のＴＤ４０００ＳＡを使用できる。

分散剤１ｋｇあたりの発熱量ａは、示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ）により測定される。ＤＳＣとしては、具体的にはブルカー・エイエックスエス社製のＤＳＣ３３００ＳＡを使用できる。

焼成品の重量Ｍｗは、焼成前のサンプルを一般的な秤や、電子天秤で測定すればよい。
焼成品の比熱Ｃｗは、示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ）を用いて、ＤＳＣ法にて測定することができる。ＤＳＣとしては、具体的には、ブルカー・エイエックスエス社製のＤＳＣ３３００ＳＡを使用できる。

焼成中の焼成品における温度差ΔＴは、上記のようにして求められた強度σw、ヤング率Ｅｗ、熱膨張係数αｗから算出される。算出したΔＴを確かめるために、焼成品の中心と外側に熱電対を設置し、実際に焼成して測温することが好ましい。

以上のように、本態様によれば、分散性が良好な分散体の製造方法を提供することができる。

（実施形態２）
分散体の製造方法に係る他の実施形態について説明する。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。

本形態の分散体の製造方法は、材料種選択法Ａに代えて材料種選択法Ｂによって、分散体の製造に使用する固体粒子と分散剤とを選択する点を除き、実施形態１と同様にして実施される。以下に、材料種選択法Ｂについて詳説する。

材料種選択法Ｂでは、水とのＨＳＰ距離Ｒａが２８ＭＰａ^1/2以上である固体粒子候補群から少なくとも２種類の固体粒子を選択する。そして、これらの固体粒子のハンセン球と、分散剤候補群のうちの少なくとも１種類の分散剤のハンセン球とが相互に重なるよう固体粒子及び分散剤を選択する。固体粒子と水とのＨＳＰ距離Ｒａは、実施形態１に示すように、各ＨＳＰ値を測定し、その距離を算出すればよい。

水とのＨＳＰ距離Ｒａが２８ＭＰａ^1/2以上である固体粒子候補群から固体粒子を選択する理由は、次の通りである。ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが２８ＭＰａ^1/2未満の場合は、水に対する分散が著しく悪化することが無いため、混錬や攪拌による機械エネルギーにより、良好な分散体を得る事ができる。一方、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが２８ＭＰａ^1/2以上の場合は、水中で固体粒子同士が凝集体を作る可能性が高く、この凝集体は上述の機械エネルギーでは分散をさせることが困難である。よって、水とのハンセン溶解度パラメータ距離Raが２８ＭＰａ^1/2以上である固体粒子候補群から固体粒子を選択することが望ましい。

上記のようにして選択される固体粒子と分散剤とを用いることにより、分散性が良好な分散体を製造することができる。

固体粒子候補群から選択される固体粒子の少なくとも１種類の配合割合が、分散体の製造に使用する全ての固体粒子の中で最も大きくなるように固体粒子を選択し、分散体の製造に用いることが好ましい。この場合には、分散性がより良好な分散体を製造することができる。これは、使用量の最も多い固体粒子と分散剤との親和性が良好になるためである。なお、配合割合は質量比である。その他は、実施形態１と同様に実施することができ、同様の効果を奏する。

（実施形態３）
分散体を用いて、セラミックス焼成体１として、ハニカム構造体２を製造する実施形態について説明する。図３に示すように、ハニカム構造体２は、例えば円筒状の外皮２１と、外皮２１内を多数のセル２２に区画する隔壁２３とを有する。隔壁２３は格子状に設けられている。セル２２は、外皮２１の軸方向Ｘに沿って延びる。外皮２１の軸方向Ｘは、ハニカム構造体２の軸方向Ｘでもある。

ハニカム構造体２には、貴金属触媒などの排ガス浄化触媒を担持して用いられるモノリス基材と、封止部を形成して、排ガス中の粒子状物質の捕集に用いられる排ガス浄化フィルタがある。封止部の図示は省略するが、封止部は、ハニカム構造体２の軸方向Ｘの両端２８、２９に形成され、各セル２２は、第１端２８又は第２端２９が封止部により封止され、第１端２８又は第２端２９では、封止部と、封止部によって封止されていない開口部とがチェック模様状に配置される。以下、モノリス基材用のハニカム構造体のことを「第１ハニカム構造体」といい、排ガス浄化フィルタ用のハニカム構造体のことを「第２ハニカム構造体」という。

第１ハニカム構造体、第２ハニカム構造体は、いずれも、図３に示すハニカム構造を有し、コージェライト、ＳｉＣ、チタン酸アルミニウムなどから構成される。例えば同じコージェライトであっても、第１ハニカム構造体と、第２ハニカム構造体とでは、耐熱性、強度、気孔率などの要求性能が異なるため、異なる原料が用いられる。

第１ハニカム構造体がコージェライトから構成される場合には、カオリン、水酸化アルミニウム、シリカ、アルミナ、タルク、造孔材などの中から原料が選定される。また、第２ハニカム構造体がコージェライトから構成される場合には、多孔質シリカなどのシリカ、水酸化アルミニウム、タルク、造孔材などの中から原料が選定される。一方、原料と水との濡れ性を向上させて分散性を高めるために、分散剤として、潤滑油、分散剤が用いられる。

ハニカム構造体の製造方法は、次の通りである。まず、候補群の中から選定された原料の固体粒子と、候補群の中から選定された分散剤と、水とを混合し、混練により、坏土を調整する。この坏土が分散体である。次いで、坏土をハニカム形状に押し出して成形体を得る。この成形体を乾燥させ、焼成させることにより、ハニカム構造体が得られる。

実施形態１及び２のように、固体粒子と分散剤とを選定して坏土を調整することにより、分散性の良好な坏土を得ることができる。これにより、焼成後に、クラックやセルのよれ等の不具合が発生することを防止できる。実施形態１及び実施形態２の分散体を用いることにより、ハニカム構造体２の隔壁２３のように、セラミックス焼成体１が薄肉部を有する場合であっても、成形後又は焼成後に薄肉部に形状異常が発生することを防止できる。また、分散剤の量を減らしても高分散状態の分散体を得ることができるため、坏土内での分散剤成分の偏りが低減する。その結果、焼成時のストレスが抑制され、焼成体に生じうる不具合をより一層防止できる。

（実験例１）
本例では、候補群の中から、コージェライトから構成されるハニカム構造体の製造に使用する固体粒子、分散剤を選定する例である。具体的には、モノリス基材用の第１ハニカム構造体の製造に用いる固体粒子、分散剤を選定する。

本例では、第１ハニカム構造体の製造には、その原料の固体粒子として、水酸化アルミニウム、アルミナ、シリカ、タルク、カオリンが用いられる。そして、これらの原料と、水と、液状の分散剤とを混合することにより分散体を製造し、分散体を成形、乾燥、焼成することにより、ハニカム構造体が製造される。まず、ハニカム構造体の原料に用いられる固体粒子、分散剤のＨＳＰ値を実施形態１に示す方法により測定した。

表２～４に、ＨＳＰ値の測定対象、その測定に用いた溶媒試薬を示す。表中の丸印は、該当試薬を使用したことを示し、空欄は該当試薬を使用しなかったことを示す。なお、表２～４には、実験例２において説明する排ガス浄化フィルタ用の第２ハニカム構造体の製造原料となる測定対象、溶媒試薬も示してある。なお、表中、アルファベットを付けた測定対象は、メーカ、産地、品名（品番）等が異なるものであることを示す。

表５に、固体粒子のＨＳＰ値、水とのＨＳＰ距離Ｒａの測定結果を示し、表６に、分散剤のＨＳＰ値の測定結果を示す。また、表７～表２２には、測定対象となる固体粒子、分散剤のＨＳＰ値の測定に使用した溶媒試薬の分類結果を示す。スコア１が良溶媒であり、スコア０が貧溶媒であることを示す。なお、表７、表８、表１０～表１４における「－」は、目視にて判定を行ったことを意味する。各測定対象の３次元のハンセン球の図示は省略するが、例えばソフトウエアにより、図１と同様なハンセン球を得ることができる。

表５～表２２に示すように、実施形態１に示す方法により、測定対象となる固体粒子、分散剤（具体的には、非水液体）についての、溶媒試薬の分類が可能である。その結果から、ハンセン球、ＨＳＰ値を測定することができる。そして、固体粒子の水とのＨＳＰ距離Ｒａを算出することができる。ハンセン球は、通常、ロンドン分散力δ_d、双極子間力δ_p、水素結合力δ_hをそれぞれ座標軸とする、ハンセン空間と呼ばれる３次元空間内に表されるが、本実験例１では、図４～図１０に示すように、ハンセン球Ｓ１、Ｓ２同士の重なりを明示するため、ハンセン球Ｓ１、Ｓ２を３つの二次元座標にそれぞれ示す。なお、実験例２における図２２～図２５についても同様である。

図４～図１０における（ａ）は、ロンドン分散力δ_d、双極子間力δ_p、及び水素結合力δ_hを軸とする３次元座標で表されるハンセン球Ｓ１、Ｓ２を、ロンドン分散力δ_d及び双極子間力δ_pを軸とする２次元座標に投影した図であるといえる。つまり、図４～図１０における（ａ）は、ロンドン分散力δ_d及び双極子間力δ_pを軸とする２次元座標上でのハンセン球Ｓ１、Ｓ２の外形を示す。図４～図１０における（ｂ）は、３次元座標で表されるハンセン球を、双極子間力δ_p及び水素結合力δ_hを軸とする２次元座標に投影した図であるといえる。つまり、図４～図１０における（ｂ）は、双極子間力δ_p及び水素結合力δ_hを軸とする２次元座標上でのハンセン球Ｓ１、Ｓ２の外形を示す。図４～図１０における（ｃ）は、３次元座標で表されるハンセン球Ｓ１、Ｓ２を、ロンドン分散力δ_d及び水素結合力δ_hを軸とする２次元座標に投影した図であるといえる。つまり、図４～図１０における（ｂ）は、ロンドン分散力δ_d及び水素結合力δ_hを軸とする２次元座標上でのハンセン球Ｓ１、Ｓ２の外形を示す。なお、後述の実験例２における図２２～図２５についても同様である。

なお、図４～図１０、図２２～図２５に示す各ハンセン球は、以下の固体粒子、分散剤のものである。ハンセン球Ｓ１１は、水酸化アルミニウムＡのものである。ハンセン球Ｓ１２は、水酸化アルミニウムＤのものである。ハンセン球Ｓ１３は、タルクＡのものである。ハンセン球Ｓ１４は、タルクＢのものである。ハンセン球Ｓ１５は、タルクＣのものである。ハンセン球Ｓ１６は、タルクＤのものである。ハンセン球Ｓ１７は、多孔質シリカのものである。ハンセン球Ｓ２１は、キャノーラ油のものである。ハンセン球Ｓ２２は、分散剤Ａのものである。ハンセン球Ｓ２３は、分散剤Ｂのものである。ハンセン球Ｓ２４は、分散剤Ｃのものである。

表２３、表２４に示すように、モノリス基材の原料となる固体粒子、分散剤を選定した。選定の欄の「○」は、その固体粒子、分散剤を選定したことを意味し、空欄は、選定しなかったことを意味する。選定は、上記測定結果から、水とのＨＳＰ距離Ｒａ、図４～図１０に示されるハンセン球の重なりに基づいて行った。図８～図１０に示すように、実施例１～３では、２つの固体粒子のハンセン球Ｓ１と、1種類の分散剤のハンセン球Ｓ２とが相互に重なるように選定を行った。一方、図４～図７に示すように、比較例１～４で使用される固体粒子、分散剤には、ハンセン球Ｓ１、Ｓ２が重ならない組合せが存在している。なお、図４～図１０では、上記のごとくハンセン球が二次元の円として表されるため、ハンセン球の重なりは円の重なりとして表されている。後述の実験例２における図２２～図２５についても同様である。

上記測定結果から、水とのＨＳＰ距離Ｒａ、ハンセン球の重なりに基づいて、モノリス基材用の原料として、固体粒子、分散剤を選定した。具体的には、表２４の実施例１～３固体粒子として少なくとも水酸化アルミニウムＡとタルクＡを選定し、分散剤として、分散剤Ａ～Ｃを選定した。これらの固体粒子と、分散剤と、さらに、カオリンと、シリカと、アルミナと、水とを混合し、第１ハニカム構造体用の坏土を調整した。固体粒子の中で最も配合量の多い原料は、タルクであり、２番目に配合量の多い原料は、水酸化アルミニウムである。なお、表２３、表２４、後述の表２５における選定の欄の「○」は、その原料となる固体粒子、分散剤を選定して使用することを意味する。空欄箇所は、その分散剤を選定していないことを意味する。また、ハンセン球の重なりの欄の「○」は、２つの固体粒子のハンセン球Ｓ１のいずれもが、分散剤のハンセン球Ｓ２と重なることを意味し、「×」は、２つの固体粒子のハンセン球Ｓ１の一方が、分散剤のハンセン球Ｓ２と重ならないことを意味している。

また、表２３の比較例１～５に示すように、固体粒子、分散剤を選定した。つまり、固体粒子として、水酸化アルミニウムＡ又は水酸化アルミニウムＤと、タルクＡを少なくとも選定し、分散剤として、キャノーラ油、分散剤Ａ、分散剤Ｂ、又は分散剤Ｃを選定し、その他は実施例１～３と同様にして、第１ハニカム構造体用の坏土を調整した。なお、図４～図７に示すように、タルクＡのハンセン球Ｓ１３は、キャノーラ油のハンセン球Ｓ２１、分散剤Ａのハンセン球Ｓ２２と重なりを有するが、水酸化アルミニウムＤのハンセン球Ｓ１２は、キャノーラ油のハンセン球Ｓ２１、分散剤Ａ～Ｃのハンセン球Ｓ２２、Ｓ２３，Ｓ２４と重なりを有さない。

次に、実施形態１に示す最適量決定法により、分散剤の最適量αを決定した。最適量αの決定では、トルク法により粘度をトルク値として測定した。具体的には、まず、実施形態１に示すトルク法により、トルク値データを得た。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１２（ａ）～（ｃ）に、表２４における実施例３の坏土を作製する場合における、トルク値データを示す。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、実施例３の坏土の作製に使用する材料から分散剤Ｃを除く混合物に対して、分散剤Ｃを徐々に添加していったときのトルク値データ、回転数データを示す。図１１（ａ）では、横軸は試験時間（具体的には、上述の「トルク法での測定手順」の（３）における１００ｒｐｍでの混合を開始してからの経過時間）を示し、縦軸はトルク値を示す。図１１（ｂ）では、横軸は試験時間（具体的には、上述の「トルク法での測定手順」の（３）における１００ｒｐｍでの混合を開始してからの経過時間からの経過時間）を示し、縦軸は回転数を示す。また、図１２（ａ）は、図１１（ａ）における、粘度化にかかった時間分の領域を除いたトルク値データを示す。つまり、図１２（ａ）は、粘度化後のトルク値データを示す。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における破線で囲われた領域内を切り出したトルク値データを示す。また、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）における破線で囲われた領域内を切り出したトルク値データを示す。

図１１及び図１２から理解されるように、分散剤を徐々に添加し、分散剤の添加量が増えるにつれて、トルク値が低下し、その変化が小さくなっていく。つまり、分散剤の添加量が増えるにつれて、粘度が低下し、粘度の変化が小さくなっていくことがわかる。

分散剤の添加量と粘度の変化との関係を示すために、図１３（ａ）に実施例３における分散剤の添加量とトルク値との関係、図１３（ｂ）に分散剤の添加量とトルクの変化率との関係を示す。分散剤の添加量は、固体粒子１００重量％に対する量（単位：重量％）である。トルク値としては、実施形態１に示すように、分散剤の添加後に、トルク値が２４０秒間継続して安定化したトルクの波形において、６０秒以降での最大トルク値を読み取った。つまり、図１２（ｃ）における破線で囲われた領域内でのトルクの最大値を読み取った。このトルクの最大値を、分散剤の添加後に安定化した各波形から読み取ることにより、分散剤添加後の各トルク値が決定される。トルク変化率は、分散剤添加前後でのトルク値の差を、添加量の差で除したものである。なお、本例では、図１２（ａ）に示すトルク値の波形に基づいて、トルク値を読み取っているが、例えば、トルク値の移動平均に基づいてトルク値を読み取ることも可能である。図１２（ａ）のトルク値の移動平均線を図１４に示す。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）より知られるように、分散剤の添加量が増えるにつれてトルク値が安定化している。この安定化は、変化率が小さくなり、その傾きが０に近づいていくことから判断できる。分散剤の添加量とトルク値の変化率との関係に基づいて、２つの近似直線を定めることができる。その手順は以下の通りである。

図１３（ｂ）に示すように、添加量と添加量に対するトルク値の変化率について最小二乗法で二つの近似線を求める。トルクの変化率は、トルク値の差を添加率の差で割ったものであり、単位はＮ・ｍ／ｗｔ％となる。１つ目の近似線は、添加量０ｗｔ％から分散剤の添加によりトルク値の変化率が大きく変化していく変化が急激な近似線である。二つ目の近似線は、分散剤が例えば必要量添加されたことにより分散が安定し、トルク値の変化が緩やかになった近似線である。１つ目の近似線は、添加量の低い側より順に近似に使うプロットを追加していき、決定係数Ｒ²が最も１に近づく最大となったプロットを使用して求める。この際、プロットが２点の場合はＲ²が１となるため、近似に求めるプロットは３点以上使用するものとする。２つ目の近似線は、１つ目の近似線の導出で使用したプロットの次に添加量が高いプロットから最後の最も添加量が高い試験プロットまでのプロットから３点以上選択し最小二乗法で求めた近似線の傾きの絶対値が最小となる近似線とする。

近似直線の交点における分散剤の添加量を最適量α重量％とした。その結果を表２４に示す。また、実施例１、実施例２，比較例１～５についても、実施例３と同様にして分散剤の最適量αを求めた。その結果を表２３、表２４に示す。図１５～図１９には、図１３の実施例３と同様に、各実施例、比較例における分散剤添加量とトルク値との関係、分散剤添加量とトルク値の変化率との関係を示し、図２１（ａ）及び（ｂ）には、実施例１～３、比較例１～４における分散剤の添加量と、トルク値との関係を示す。なお、図１５～図１９における直線は近似直線であり、その交点での添加量が分散剤の最適量αである。表２３、表２４に、実施例、比較例における分散剤の最適量α、分散剤の実際の添加量を示す。

次に、実施例１～３、比較例１～５の坏土の分散性を調べるために、坏土密度のばらつきを測定した。具体的には、混練後であって成形前の坏土を取り出し、ランダムに８か所の位置から坏土をくり抜いて測定サンプルを得た。その測定サンプルを直径２５ｍｍ、長さ２０ｍｍの測定冶具の中に入れ、加圧速度１ｍｍ／ｍｉｎ、圧力１ｋＮの条件で測定サンプルを圧縮させた。その後、測定治具から取り出した測定サンプルの高さと重量を測定し、その結果から密度を算出した。次に、予め原料の配合によって計算できる理論坏土密度に対する、実際の坏土密度の測定値の差を算出した。理論坏土密度よりも測定値が小さく、そのずれ幅が大きい場合は、測定サンプルの濡れ性が悪いことを意味している。この場合には、粒子表面に空気が存在し、例えば焼成により、クラックなどが発生するおそれがある。一方、理論坏土密度と測定値とが同様の値となれば、分散性が良いと言える。その結果を表２３、表２４に示す。

表２４より知られるように、比較例１～５では、いずれも理論坏土密度よりも実測した坏土密度結果の平均値が約１０％低くなっていた。また、表中には示していないが、坏土の採取場所によるばらつきが大きく、坏土密度の実測値が理論値に比べて１７％低い箇所があった。これに対し、実施例１～３では、理論値からのずれは平均値で５％以下であり、特異的に低い箇所もなく、ばらつきが小さかった。また、図２１（ａ）、図２１（ｂ）より知られるように、実施例１～３では、比較例１、比較例２に比べてトルク値が小さくなっていることがわかる。実施例３では、比較例１に対して１９％もトルク値が低下している。

表２３、表２４より知られるように、実施例1及び２では、分散剤の最適量αが決定される。分散体の製造にあたっては、少なくとも最適量αの分散剤を添加すればよい。実施例の最適量αは、例えば比較例２に比べて、２３～７４％程度低下している。比較例１は、分散剤として、キャノーラ油を用いた例であり、上記のように、キャノーラ油のハンセン球Ｓ２９は、水酸化アルミニウムＤのハンセン球Ｓ１２と重なりを有しない。図１５、図２１に示すように、キャノーラ油のように、ハンセン球Ｓ１と重なりを有さない場合には、トルク値が安定化せず、最適量αを決めることが困難になる場合がある。また、比較例５では、最適量αを下回る添加量で坏土を作製した。その結果、上記のように、分散体の理論密度に対する密度ばらつきが大きくなっていた。また、比較例５では、ハニカム成形体を成形する際に、金型面内の成形速度のばらつきが大きく、成形体において、筒状の外周壁と、セルを区画するセル壁とが分離するという形状不良を生じた。

また、実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の坏土を用いて、実施形態３と同様にして、成形、乾燥、焼成を実施し、ハニカム構造体を製造した。昇温速度条件を変更しないことを前提とした結果、比較例１、比較例２に対し、実施例１、実施例２は、いずれも焼成時の不良率が半分以下となった。

また、実施例１～３、比較例１～５と同様の組成のペーストを調整し、その分散性の評価を行った。ペーストの粘度は、キャピラリーレオメータを用いて、実施形態１に示す方法により測定した。また、実施形態１に示す方法により、圧力変動による分散性を評価した。その結果、実施例は、比較例に比べて粘度が２０～４０％低下していた。また、実施例では、比較例に比べて、流動性を向上させながら、降伏点はほぼ変わらなかった。分散性の評価結果については、実施例では圧力の上昇はなかったが、比較例では１０～３０％程度圧力が上昇していた。

（実験例２）
本例では、コージェライトから構成されるハニカム構造体の製造に使用する固体粒子、分散剤を選定する例である。具体的には、排ガス浄化フィルタ用の第２ハニカム構造体の製造に用いる固体粒子、分散剤を選定する。第２ハニカム構造体は、第１ハニカム構造体と同様の構造を有する。第２ハニカム構造体のセルを、その軸方向の両端において交互に封止する封止部を形成することにより、排ガス浄化フィルタが製造される。

排ガス浄化フィルタ用の第２ハニカム構造体の製造には、所望のコージェライト組成となるように、多孔質シリカ、水酸化アルミニウム、タルクが用いられる。そして、これらの原料と、水と、液状の分散剤とを混合することにより分散体を製造し、分散体を成形、乾燥、焼成することにより、ハニカム構造体が製造される。

実験例１で測定した各測定対象の、ＨＳＰ値、水とのＨＳＰ距離Ｒａ、ハンセン球に基づいて、排ガス浄化フィルタ用の原料を選定した。その結果を表２５、図２２～図２５に示す。実施例４及び実施例５では、固体粒子として少なくとも多孔質シリカと、タルクＡとを選定し、分散剤として分散剤Ａ又は分散剤Ｃを選定した。これらの固体粒子と、分散剤と、さらに、水酸化アルミニウムと、水とを混合し、第２ハニカム構造体用の坏土を調整した。また、比較例６、比較例７では、固体粒子として少なくとも多孔質シリカとタルクＢを選定し、分散剤として分散剤Ａ又は分散剤Ｃを選定した。これらの固体粒子と、分散剤と、さらに、水酸化アルミニウムと、水とを混合し、第２ハニカム構造体用の坏土を調整した。本実験例の分散体（具体的には排ガス浄化フィルタ用の坏土）の製造に使用する固体粒子の中で配合量（ただし、質量比）が最も多い原料は水酸化アルミニウムであり、２番目に多い原料はタルクである。また、固体粒子候補群の中で水とのＨＳＰ距離が最も大きい固体粒子は、多孔質シリカであり、２番目に大きい固体粒子はタルクＡである。

また、トルク法により、分散剤の最適量αを実験例１と同様の方法により決定した。各実施例、比較例における分散剤の添加量とトルク値との関係、分散剤の添加量とトルクの変化率との関係を図２６～図３０に示す。実験例１と同様に、分散剤添加量とトルクの変化率との関係から、近似直線の交点における分散剤の添加量として、最適量αを求めた。その結果を表２５に示す。

表２５より知られるように、多孔質シリカの水とのＨＳＰ距離Ｒａが３９．０であり、その数値が使用する固体粒子の中で最大である。さらに、表２５、図２４、図２５に示すように、多孔質シリカのハンセン球Ｓ１７、タルクＡのハンセン球Ｓ１３が、分散剤Ａ、のハンセン球Ｓ２２、分散剤Ｃのハンセン球Ｓ２４と重なりを有する。したがって、実施例４及び５の坏土は、実験例１の結果に基づくと、分散性が良好になるといえる。一方、図２２、図２３に示すように、タルクＢのハンセン球Ｓ１４は、分散剤Ａのハンセン球Ｓ２Ａのハンセン球Ｓ２２、分散剤Ｃのハンセン球Ｓ２４と重なりを有さない。したがって、比較例６、比較例７の坏土は、実験例１の結果に基づくと、分散性が悪いといえる。実際に、図３０から知られるように、実施例４、実施例５の坏土は、比較例５、比較例６に比べてトルクが低下している。また、表２５より知られるように、分散剤の最適量αについては、実施例４は、比較例６、比較例７に対して、４４～５６％程度低下しており、実施例５は、比較例６、比較例７に対して、３０～５８％低下していた。

本発明は上記各実施形態、実施例に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。実施形態、実施例では、分散体として、ハニカム構造体の製造に用いられる坏土について主に説明したが、本発明は、セラミック原料などの固体粒子と、水と、分散剤とを混合する他の技術分野にも適用できる。具体的には、ガスセンサ、固体電池、スパークプラグなどが例示される。本技術は、セラックスなどの焼成体を含む製品に広く適用される。

１セラミックス焼成体
２ハニカム構造体
２１外皮
２２セル
２３隔壁
Ｓ１固体粒子のハンセン球
Ｓ２分散剤のハンセン球

Claims

複数種類の固体粒子と、水と、液状の分散剤とを混合することにより、分散体を製造する方法であって、
下記材料種選択法Ａに基づいて選択した少なくとも２種類の上記固体粒子と少なくとも１種類の上記分散剤とを用い、下記最適量決定法にて決定される分散剤の最適量α重量％を少なくとも添加して混合する、分散体の製造方法。
材料種選択法Ａ：少なくとも２種類の上記固体粒子のハンセン球（Ｓ１、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７）と、少なくとも１種類の上記分散剤のハンセン球（Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４）とが相互に重なり、かつ、上記分散剤とハンセン球が重なる上記固体粒子のうちの１種類の、水とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが、上記分散体の製造に用いる全ての上記固体粒子のうちの最大となるように、上記固体粒子と上記分散剤とを選択する。
最適量決定法：上記分散体の製造に使用する、上記分散剤以外の全ての材料を混合して混合物を作製し、該混合物に対して添加量を増やしながら上記分散剤を徐々に添加していったときの粘度を測定し、該粘度の差を上記添加量の差で除することにより変化率を算出し、上記変化率を縦軸とし上記添加量を横軸とするグラフにプロットし、上記グラフについて第１近似直線及び第２近似直線を求め、上記第１近似直線と上記第２近似直線の交点における上記添加量を上記最適量αとするものであり、
上記第１近似直線は、上記添加量の低い側より順に近似に使うプロットを追加していき、３点以上のプロットを選択し、決定係数Ｒ ² が最も１に近づく最大となったプロットを使用して求められる近似線であり、
上記第２近似直線は、１つ目の近似直線の導出で使用したプロットの次に上記添加量が高いプロットから最後の最も添加量が高いプロットまでのプロットから３点以上選択し最小二乗法で求めた近似線の傾きの絶対値が最小となる近似線である。
複数種類の固体粒子と、水と、液状の分散剤とを混合することにより、分散体を製造する方法であって、
下記材料種選択法Ｂに基づいて選択した少なくとも２種類の上記固体粒子と少なくとも１種類の上記分散剤とを用い、下記最適量決定法にて決定される分散剤の最適量α重量％を少なくとも添加して混合する、分散体の製造方法。
材料種選択法Ｂ：水とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが２８ＭＰａ^1/2以上である固体粒子候補群のうち、少なくとも２種類の固体粒子を選択し、該固体粒子のハンセン球（Ｓ１、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７）と、分散剤候補群のうちの少なくとも１種類の分散剤の上記ハンセン球（Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４）とが相互に重なるように上記固体粒子及び上記分散剤を選択する。
最適量決定法：上記分散体の製造に使用する、上記分散剤以外の全ての材料を混合して混合物を作製し、該混合物に対して添加量を増やしながら上記分散剤を徐々に添加していったときの粘度を測定し、該粘度の差を上記添加量の差で除することにより変化率を算出し、上記変化率を縦軸とし上記添加量を横軸とするグラフにプロットし、上記グラフについて第１近似直線及び第２近似直線を求め、上記第１近似直線と上記第２近似直線の交点における上記添加量を上記最適量αとするものであり、
上記第１近似直線は、上記添加量の低い側より順に近似に使うプロットを追加していき、３点以上のプロットを選択し、決定係数Ｒ ² が最も１に近づく最大となったプロットを使用して求められる近似線であり、
上記第２近似直線は、１つ目の近似直線の導出で使用したプロットの次に上記添加量が高いプロットから最後の最も添加量が高いプロットまでのプロットから３点以上選択し最小二乗法で求めた近似線の傾きの絶対値が最小となる近似線である。
上記粘度を混練中の上記混合物のトルク値として測定する、請求項１又は２に記載の分散体の製造方法。
上記分散剤を、上記最適量α重量％以上、かつ、２α重量％以下添加する、請求項１～３のいずれか１項に分散体の製造方法。
上記固体粒子がセラミック原料であり、
請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法により得られる上記分散体を成形し、焼成する、セラミックス焼成体（１）の製造方法。
上記セラミックス焼成体がハニカム構造体（２）を有する、請求項５に記載のセラミックス焼成体の製造方法。