JPWO2007148764A1 - ハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明のハニカム構造体１は、多孔質の隔壁４を有し、隔壁４によって流体の流路となる複数のセル５が区画形成された筒状のセル構造体２と、セル構造体２の外周を覆うように配設された外周コート層３と、を備えたハニカム構造体１であって、外周コート層３は、セル構造体２の外周を覆うように配設された外周コート部６と、セル構造体２の端面８よりも外方に突出し、且つセル構造体２の端面８における外側部分を覆うように配設された突出部７と、を有するものである。本発明のハニカム構造体１は、外周コート層３の破損や剥離を有効に防止することができる。

Description

本発明は、ハニカム構造体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート層の破損や剥離が有効に防止されたハニカム構造体及びその製造方法に関する。
従来、自動車の排ガス中の微粒子、特にディーゼル微粒子を捕集するためのフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）として、又は排ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び炭化水素（ＨＣ：Ｈｙｄｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）等を浄化する触媒を担持するための触媒担体として、セラミックからなるハニカム構造体が用いられている。このようなハニカム構造体としては、例えば、図１４〜図１７に示すように、セル構造体５２（セル構造部ともいう）と、セル構造体５２の外周面に配設された外周コート層５３（外周コート部ともいう）とを備えたハニカム構造体５１が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
このような従来のハニカム構造体５１は、外周コート層５３の端部が、セル構造体５２の端面と同一となるように構成されている。ここで、図１４は、従来のハニカム構造体を模式的に示す斜視図であり、図１５は、図１４に示すハニカム構造体の端面を示す平面図であり、図１６は、図１４におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図１７は、図１５示す端面の一部拡大図である。
このようなハニカム構造体５１は、例えば、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれているパティキュレートを捕捉して除去するため、把持部材を用いたキャニング技術によってディーゼルエンジン等の排気系に組み込まれて用いられている。例えば、図１８に示すように、ハニカム構造体５１の外周面を、ワイヤメッシュマット等の圧縮弾性を有する耐熱性の把持部材６６で覆い、この把持部材６６を介して圧縮面圧を付与しながら金属容器６７（コンバーター容器）内に収納して用いられている。
この際、例えば、排ガスの圧力やエンジンの振動によりハニカム構造体５１の位置ずれが生じないように、ハニカム構造体５１の端面の外周部にリテナーリング６９を配設して金属容器６７内に保持している。ここで、図１８は、従来のハニカム構造体を、筒状の金属容器内に固定した状態の一例を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。なお、符号７０は、ガスシールを示す。
また、別の例としては、図１９に示すように、リテナーリング６９（図１８参照）を配設する代わりに、ハニカム構造体５１の外周面を、ガスシール性を有するセラミックマット等の把持部材６８で覆い、面圧を付与しながら金属容器６７内に収納して、ディーゼルエンジン等の排気系に組み込まれて用いられることもある。ここで、図１９は、従来のハニカム構造体を、筒状の金属容器内に固定した状態の他の例を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。
特開平５−２６９３８８号公報 特開平３−２７５３０９号公報
しかしながら、図１８に示すようなキャニング技術を用いて、従来のハニカム構造体５１を金属容器６７内に固定して用いた場合、ハニカム構造体５１を構成する外周コート層５３が破損してしまったり、セル構造体５２から剥離してしまうという問題があった。
具体的には、上記したリテナーリング６９は、溶接等によって金属容器６７内面に固定されたものであるため、排ガスの加熱により金属容器６７が外側方向へ膨張した場合に、このリテナーリング６９も一緒に外側方向へ移動しようとする。
一方、ハニカム構造体５１は、金属容器６７よりも熱膨張の小さいセラミック等の材料を用いて形成されているため、相対的にリテナーリング６９がハニカム構造体５１の端面上を外側へ移動しようとすることになり、リテナーリング６９がハニカム構造体５１の端面外周部を引っかく形態となり、ハニカム構造体５１の端面外周部で外側方向への引張応力が発生する。このため、従来のハニカム構造体５１は、この引張応力によって外周コート層５３が破損してしまったり、セル構造体５２から剥離してしまうという問題が生じる。
また、図１９に示すように、従来のハニカム構造体５１をリテナーリング６９（図１８参照）を用いずに金属容器６７内に収納した場合には、上記したようなリテナーリング６９（図１８参照）の接触による破損や剥離といった問題は生じ難くなるものの、セル構造体５２と外周コート層５３との境界部が排ガスに直接に晒されるため、この境界部から欠けやエロージョンが発生するという問題があった。
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート層の破損や剥離が有効に防止されたハニカム構造体及びその製造方法を提供する。
本発明によれば、以下に示すハニカム構造体及びその製造方法が提供される。
［１］ 多孔質の隔壁を有し、前記隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成された筒状のセル構造体と、前記セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート層と、を備えたハニカム構造体であって、前記外周コート層は、前記セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート部と、前記セル構造体の端面よりも外方に突出し、且つ前記セル構造体の前記端面における外側部分を覆うように配設された突出部と、を有するものであるハニカム構造体。
［２］ 前記セル構造体の一方の端部側の所定のセルの開口部を封止するとともに、前記セル構造体の他方の端部側の残余のセルの開口部を封止する目封止部を更に備えた前記［１］に記載のハニカム構造体。
［３］ 成形用坏土を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のセル構造体を得る工程と、前記セル構造体の外周を覆うように外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程とを備えたハニカム構造体の製造方法であって、前記セル構造体を、少なくとも一方の前記端面の外側部分が開放されるように二つの挟持部材によって両端面を挟持した状態で、前記セル構造体の外周及び前記端面における開放された前記外側部分を覆うように前記外周コート材を塗工することにより、前記セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート部と、前記セル構造体の端面よりも外方に突出し、且つ前記セル構造体の前記端面における外側部分を覆うように配設された突出部と、を有する前記外周コート層を形成するハニカム構造体の製造方法（以下、「第一の製造方法」ということがある）。
［４］ 成形用坏土を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のセル構造体を得る工程と、前記セル構造体の外周を覆うように外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程とを備えたハニカム構造体の製造方法であって、前記セル構造体の外周を覆うように前記外周コート材を塗工した後に、前記セル構造体の少なくとも一方の前記端面における外側部分を覆うように前記外周コート材を更に塗工することにより、前記セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート部と、前記セル構造体の端面よりも外方に突出し、且つ前記セル構造体の前記端面における外側部分を覆うように配設された突出部と、を有する前記外周コート層を形成するハニカム構造体の製造方法（以下、「第二の製造方法」ということがある）。
本発明のハニカム構造体は、セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート層の破損や剥離が有効に防止されている。また、本発明のハニカム構造体の製造方法は、このようなハニカム構造体を簡便且つ安価に製造することができる。
本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１に示すハニカム構造体の端面を示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図２示す端面の一部拡大図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態を、筒状の金属容器内に固定した状態の一例を模式的に示す、ハニカム構造体の中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態を、筒状の金属容器内に固定した状態の他の例を模式的に示す、ハニカム構造体の中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）において得られる外壁付きセル構造体の中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態において、外壁付きセル構造体の周縁部を、研削砥石で研削加工する様子を模式的に示す、セル構造体の中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態において得られるセル構造体の中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態における、外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程の一例を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態における、外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程の他の例を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態における、外周コート部を形成する工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態における、突出部を形成する工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 従来のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 図１４に示すハニカム構造体の端面を示す平面図である。 図１４におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図１５示す端面の一部拡大図である。 従来のハニカム構造体を、筒状の金属容器内に固定した状態の一例を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 従来のハニカム構造体を、筒状の金属容器内に固定した状態の他の例を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。
符号の説明
１：ハニカム構造体、２：セル構造体、３：外周コート層、４：隔壁、５：セル、６：外周コート部、７：突出部、８：端面（セル構造体の端面）、１１：外壁付きセル構造体、１２：外壁、１３：研削砥石、１４：挟持部材、１４ａ：スペーサ、１５：端面の開放された外側部分、１６：外周コート材、１７：コート用へら、１８：挟持部材、１９：外周コート材（第一の外周コート材）、２０：外周コート材（第二の外周コート材）、２６：把持部材、２７：金属容器、２８：把持部材、２９：リテナーリング、３０：ガスシール、５１：ハニカム構造体、５２：セル構造体、５３：外周コート層、６６：把持部材、６７：金属容器、６８：把持部材、６９：リテナーリング、７０：ガスシール。
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
［１］ハニカム構造体：
まず、本発明のハニカム構造体の一の実施形態について説明する。図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示すハニカム構造体の端面を示す平面図である。また、図３は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。また、図４は、図２示す端面の一部拡大図である。
図１〜図４に示すように、本実施形態のハニカム構造体１は、多孔質の隔壁４を有し、この隔壁４によって流体の流路となる複数のセル５が区画形成された筒状のセル構造体２と、セル構造体２の外周を覆うように配設された外周コート層３と、を備えたハニカム構造体１であって、外周コート層３は、セル構造体２の外周を覆うように配設された外周コート部６と、セル構造体２の端面８よりも外方に突出し、且つセル構造体２の端面８における外側部分を覆うように配設された突出部７と、を有するものである。
このように本実施形態のハニカム構造体１は、例えば、図５に示すように、本実施形態のハニカム構造体１を、筒状の金属容器２７（コンバーター容器）内に固定した状態で用いる場合において、外周コート層３の破損や剥離が有効に防止されている。ここで、図５は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を、筒状の金属容器内に固定した状態の一例を模式的に示す、ハニカム構造体の中心軸（以下、単に「軸」ということがある）を含む断面図である。
図５に示すように、本実施形態のハニカム構造体１を、筒状の金属容器２７内に固定した状態で用いる場合には、ハニカム構造体１の外周面を、ワイヤメッシュマット等の圧縮弾性を有する耐熱性の把持部材２６で覆い、ハニカム構造体１の流入側端部にガスシール３０を配設した状態で、把持部材２６を介して圧縮面圧を付与しながら金属容器２７内に収納する。そして、このハニカム構造体１の端面８の外周部には、スラスト方向の移動を防止するためのリテナーリング２９を配設して固定している。
本実施形態のハニカム構造体１は、排ガスの加熱により金属容器２７が外側方向へ膨張し、それに伴いリテナーリング２９も一緒に外側方向へ移動しようとした場合であっても、セル構造体２と外周コート層３との境界部が、外周コート層３の突出部７によって覆われているため、外周コート層３の破損や剥離が有効に防止されている。
これは、リテナーリングが外周コート層３の突出部７の上端面を滑るような形となり、外周コート層３とハニカム構造体１との境界面にリテナーリングが直接に接触することがないため、外周コート層３がハニカム構造体１から剥離することが防止されていると考えられる。また、ハニカム構造体端面の歪み（端面平面度）あるいは両端面の平行度が過度に大きくなると、ハニカム構造体１の全長方向寸法精度が低下するので、リテナーリングを取り付けることができなくなる可能性がある。このため、外周コート層３の突出部７の上端部において平面度あるいは平行度を良くすることで、ハニカム構造体１自体の端面精度の影響を受けることなく、ハニカム構造体１の全長方向寸法精度が良好となり、リテナーリングの取り付け不良を回避することができ、また、リテナーリングによる端面押さえが均一で良好な状態とすることができる。
また、例えば、図６に示すように、リテナーリング２９（図５参照）を用いる代わりに、ハニカム構造体１の外周面を、ガスシール性を有するセラミックマット等の把持部材２８で覆い、面圧を付与しながら金属容器２７内に収納して用いた場合にも、セル構造体２と外周コート層３との境界部が排ガスに直接に晒されることがないため、セル構造体２と外周コート層３との境界部から欠けやエロージョンが発生することがない。ここで、図６は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を、筒状の金属容器内に固定した状態の他の例を模式的に示す、ハニカム構造体の中心軸を含む断面図である。
このように、本実施形態のハニカム構造体１は、自動車排ガスをはじめとした各種内燃機関排ガスのフィルタ、各種濾過機器用フィルタ、熱交換器ユニット、或いは燃料電池の改質触媒用担体等の化学反応機器用担体として好適に用いることができる。特に、本実施形態のハニカム構造体１は、上記したように外周コート層３の破損や剥離が有効に防止されていることから、ＤＰＦ等のフィルタや大型担体等を内蔵するためのコンバータケース（例えば、図５及び図６に示すような金属容器２７）に収納して用いるハニカム構造体としてより好適に用いることができる。
なお、本実施形態のハニカム構造体においては、セル構造体の一方の端部側の所定のセルの開口部を封止するとともに、セル構造体の他方の端部側の残余のセルの開口部を封止する目封止部を更に備えたものであってもよい。
なお、図１〜図４に示す本実施形態のハニカム構造体１は、ハニカム構造体１の柱状構造の中心軸に垂直な断面形状（底面の形状）が円形のものであるが、例えば、ハニカム構造体１の柱状構造の中心軸に垂直な断面形状は、楕円形、長円形、四角形等の多角形、異形等であってもよい。なお、本実施形態のハニカム構造体１においては、その断面形状が円形であることが好ましい。
［２］セル構造体：
本実施形態のハニカム構造体１に用いられるセル構造体２は、多孔質の隔壁４を有し、隔壁４によって流体の流路となる複数のセル５が区画形成された筒状のものである。このようなセル構造体は、例えば、複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、この隔壁と一体的に形成された外壁と、を有する外壁付きセル構造体を成形し、得られた外壁付きセル構造体の外壁を研削砥石等を用いて研削して除去することによって得ることができる。
図１〜図４に示すセル構造体２は、中心軸に垂直な断面形状（底面の形状）が円形のものであるが、例えば、楕円形、長円形、四角形等の多角形、異形等であってもよい。また、セル５の断面（セル構造体２の軸方向に垂直な断面）形状も特に限定されるものではなく、図１に示すような四角形であることが好ましいが、三角形、六角形等の多角形等でもよい。また、セル構造体２の隔壁４の気孔率や平均細孔径も特に限定されるものではなく、排ガス処理等に使用することが可能なセラミックにおける気孔率や平均細孔径であればよい。
セル構造体２の隔壁４の厚さについては特に限定されるものではないが、この隔壁４の厚さが厚過ぎると、流体が透過する際の圧力損失が大きくなることがあり、薄過ぎると機械的強度が不足することがある。隔壁４の厚さは、１００〜１０００μｍであることが好ましく、２００〜８００μｍであることが更に好ましい。また、多孔質の隔壁４の材料は、特に限定されるものではないが、セラミックであることが好ましく、コーディエライト、炭化珪素、サイアロン、ムライト、窒化珪素、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ、及びシリカからなる群より選択される少なくとも一種であることが更に好ましい。
セル構造体２のセル密度は特に限定されるものではないが、５〜３００セル／ｃｍ２であることが好ましく、１０〜１００セル／ｃｍ２であることが更に好ましく、１５〜５０セル／ｃｍ２であることが特に好ましい。
［３］外周コート層：
本実施形態のハニカム構造体１に用いられる外周コート層３は、セル構造体２の外周を覆うように配設された外周コート部６と、セル構造体２の端面８よりも外方に突出し、且つそのセル構造体２の端面８における外側部分を覆うように配設された突出部７と、を有するものである。なお、本実施形態のハニカム構造体１の外周コート層３においては、セル構造体２の少なくとも一方の端面８側に突出部７が形成されていればよいが、図１〜図４に示すように、セル構造体２の両方の端面８側において突出部７を有するものであることが好ましい。
また、外周コート層３を構成する突出部７は、セル構造体２の端面８から０．０１ｍｍ以上外方に突出したものであることが好ましく、０．１ｍｍ以上外方に突出したものであることが更に好ましく、０．３ｍｍ以上外方に突出したものであることが特に好ましい。
このように構成することによって、セル構造体２と外周コート層３との境界部を保護するのに十分な強度を得ることができる。なお、突出部７をあまり大きく外方に突出させると、この突出部７がキャニング時に干渉して不都合を生じる恐れがあるため、セル構造体２の端面８からの高さが、３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることが更に好ましく、１ｍｍ以下であることが特に好ましい。
セル構造体２の端面８における外側部分を覆う部分（以下、「被覆部」ということがある）の幅は、セル構造体２と外周コート層３の外周コート部６との境界部を十分に被覆できるだけの幅があればよく、セル構造体２の最外周で０．５セル分以上、好ましくは１セル分以上、更に好ましくは１．５セル分以上が被覆されていればよい。幅を広げすぎることはセル構造体２の端面８の面積が減少するため好ましくなく、５セル分以下、好ましくは３セル分以下、更に好ましくは２セル分以下とする。なお、例えば、上記した１セル分の長さとは、１つのセル５の断面形状における最長の長さ（径）をいう。
また、本実施形態のハニカム構造体１においては、この外周コート層３を構成する外周コート部６と突出部７とが一体的に形成されたものであってもよいし、外周コート部６と突出部７とが別々に形成されたものであってもよい。更に、外周コート部６と突出部７とが別々に形成されたものである場合には、それぞれが同一の材質のものであってもよいし、それぞれが異なる材質のものであってもよい。例えば、排ガスによりエロージョン（腐食）を抑制することができるように、突出部７として、耐熱性、及び耐久性が高く、且つ機械的強度の高い材質のものを用いることが好ましい。
外周コート層３を構成する外周コート部６の材質は、特に限定されるものではないが、特許文献１，２に記載されている材質が好ましい。
外周コート層３を構成する突出部７の材質は、特に限定されるものではないが、外周コート部６の材質と同じ材質が製造上は好ましい。なお、境界部を被覆する突出部７の材料（被覆材）は外周コート部６と同一材料あるいは異種材料のどちらでも良いが、外周コート部６と異種材料を用いて境界部を被覆する場合、本方法が有効である。特に境界部の排ガスエロージョンを防止する場合、外周コート部６の材質よりも高強度材で突出部７を形成し、端面の境界部を被覆強化することが好ましい。
また、外周コート層３を構成する突出部７は、セル構造体２の端面８上に単に配設されているか、又は、少なくともセル５の開口部にまで充填されているか、特に限定されるものではない。
［４］ハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）：
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態について説明する。本実施形態の製造方法により、上記本発明のハニカム構造体の一の実施形態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は、成形用坏土を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のセル構造体を得る工程と、セル構造体の外周を覆うように外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程とを備えたハニカム構造体の製造方法であって、セル構造体を、少なくとも一方の端面の外側部分が開放されるように二つの挟持部材によって両端面を挟持した状態で、セル構造体の外周及び端面における開放された外側部分を覆うように外周コート材を塗工することにより、図１〜図４に示すような、セル構造体２の外周を覆うように配設された外周コート部６と、セル構造体２の端面８よりも外方に突出し、且つセル構造体２の端面８における外側部分を覆うように配設された突出部７と、を有する外周コート層３を形成するハニカム構造体の製造方法である。
このように構成することによって、図１〜図４に示すようなハニカム構造体１を簡便且つ安価に製造することができる。以下、本実施形態のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）について更に具体的に説明する。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、まず、図７に示すように、所定の成形原料を混練して成形用坏土を調製し、調製された成形用坏土を成形して外壁が一体成形された筒状の外壁付きセル成形体を得、得られた外壁付きセル成形体を乾燥、焼成して、複数のセル５を区画形成する多孔質の隔壁４と、この隔壁４と一体的に形成された外壁１２と、を有する外壁付きセル構造体１１を得る。
このような外壁付きセル構造体１１を得る方法については、特に制限はなく、従来公知のハニカム構造体の製造方法におけるセル構造体を形成する方法に準じて行うことができる。このとき、成形用坏土の組成、成形条件、乾燥、焼成条件等は、特に限定されず、目的とするハニカム構造体に合わせて、公知の条件を適宜選択することができる。そして、この外壁付きセル構造体１１から外壁１２を取り除いたものが、本実施形態のハニカム構造体の製造方法におけるセル構造体２となるため、上述した本発明のハニカム構造体の一の実施形態を構成するセル構造体と共通する要素については、同様の条件を満たすものであることが好ましい。
ここで、図７は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）において得られる外壁付きセル構造体の中心軸を含む断面図である。
成形原料を混練して成形用坏土を調製する方法としては、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。成形用坏土を調製するための成形原料は、上述した本発明のハニカム構造体の一の実施形態において、セル構造体の隔壁を構成する材料として挙げたものを好適に用いることができる。
上記した外壁付きセル成形体を成形する方法としては、例えば、押出成形、射出成形、プレス成形等の従来公知の成形法を用いることができる。中でも、上述のように調製した成形用坏土を、所望の外周壁厚さ、隔壁厚さ、セル密度の口金を用いて押出成形する方法等を好適例として挙げることができる。
乾燥の方法としては、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥、過熱水蒸気乾燥等の従来公知の乾燥法を用いることができる。中でも、成形体全体を迅速かつ均一に乾燥することができる点で、熱風乾燥と、マイクロ波乾燥又は誘電乾燥とを組み合わせた乾燥方法が好ましい。乾燥条件は、外壁付きセル成形体の形状、材質等に合わせて適宜選択することができる。
上述の方法で乾燥させた外壁付きセル成形体を焼成する焼成炉や、その焼成条件については、外壁付きセル成形体の形状、材質等に合わせて適宜選択することができる。焼成の前に仮焼成によりバインダ等の有機物を燃焼除去してもよい。
また、外壁付きセル成形体を乾燥した後又は焼成した後に、その端面におけるセルの開口部に所定のパターン形状で目封止を施してもよい。目封止の方法も公知の方法を使用することができる。なお、目封止を施す際には、それぞれの端面が市松模様状を呈するように目封止を施すことが一般的であるが、例えば、目封止を施す部位を複数集合させて、一方で目封止されていないセルも複数集合させるパターン形状であってもよいし、列状や同心円状等パターン形状であってもよい。
次に、図８に示すように、得られた外壁付きセル構造体１１の外壁１２及び隔壁４の一部（周縁部）を研削加工して、図９に示すような、多孔質の隔壁４を有し、隔壁４によって流体の流路となる複数のセル５が区画形成された筒状のセル構造体２を得る。図８は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態において、外壁付きセル構造体の周縁部を、研削砥石で研削加工する様子を模式的に示す、セル構造体の中心軸を含む断面図であり、図９は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態において得られるセル構造体の中心軸を含む断面図である。
研削加工を行う際には、図８に示すように、中心軸を回転中心として、外壁付きセル構造体１１を回転させながら、研削砥石１３を外壁１２に接触させて、外壁１２を含む周縁部を研削する。研削砥石１３は回転させながら外壁１２に接触させることが好ましく、外壁付きセル構造体１１の中心軸に並行に、一方の端部から他方の端部まで移動させながら外壁付きセル構造体１１の外壁１２全体を研削するトラバース研削方法で加工することが加工品質を確保する上で好ましい。
また、砥石が離脱する方の端部では離脱時に角部で欠けを発生する可能性があるので、外壁付きセル構造体の中腹部で一旦、砥石を外壁付きセル構造体の外側へ離脱させて砥石を他方の端部へ移動させて、初めとは逆方向に他方の端部からもう一方の端部の方向へ移動させながら外壁付きセル構造体の外壁全体を研削する方法でもよい。外壁付きセル構造体１１を回転させる方法、装置は特に限定されるものではない。
また、外壁付きセル構造体の全長にわたって一度に研削砥石で削り込むプランジ研削方法でもよい。また、これまでに説明した研削砥石を用いた研削加工に代えて、バイトあるいはスクリュー状の工具により切削加工することでもよい。
次に、図１０に示すように、得られたセル構造体２を、その少なくとも一方の端面８の外側部分が開放されるように二つの挟持部材１４によって両端面を挟持した状態で、セル構造体２の外周及び端面における開放された外側部分１５を覆うように外周コート材１６を塗工することにより、図３に示すような、セル構造体２の外周を覆うように配設された外周コート部６と、セル構造体２の端面８よりも外方に突出し、且つセル構造体２の端面８における外側部分を覆うように配設された突出部７と、を有する外周コート層３を形成する。
このような外周コート層３を形成する際には、図１０に示すように、セル構造体２及び二つの挟持部材１４をセル構造体２の軸を中心として回転させた状態で、外周コート材１６をセル構造体２の外周に供給しながらコート用へら１７で均す方法を好適に用いることができる。これにより、セル構造体２の外周と端面８の開放された外側部分１５とに外周コート材１６が充填されて外周コート層３（図３参照）が形成される。ここで、図１０は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態における、外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程の一例を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。
なお、少なくとも一方の前記端面の外側部分が開放されるように二つの挟持部材によって両端面を挟持する方法としては、例えば、セル構造体２の少なくとも一方の端面８の外側部分が開放されるように、挟持部材１４に段差が形成された形状のものを用いる方法や、図１１に示すように、セル構造体２の端面８に、その端面８の面積よりも小さいスペーサ１４ａを配置する方法等を用いることができる。ここで、図１１は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態における、外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程の他の例を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。図８〜図１３ではハニカム構造体の全長方向を設置面に対して垂直となるように配置して各工程を行っているが、垂直方向に限る必要はなく、水平方向や斜め方向に配置してこれまでの工程を行っていてもよい。
このように、本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、少なくとも一方の端面の開放された外側部分１５に外周コート材１６を充填することによって、外周コート層３（図３参照）の突出部７（図３参照）が形成されることとなる。このため、セル構造体２を挟持する際における、セル構造体２の端面８の開放される外側部分１５の形状については、外周コート層３（図３参照）の突出部７（図３参照）の形状に応じて適宜選択することが好ましい。
なお、上記したセル構造体２を挟持する挟持部材１４の材質は特に限定されるものではなく、例えば、セラミック、金属、樹脂、木材など特に限定されるものではないが、ヘラとの摺動部は摩耗が激しいので耐摩耗材を用いることが好ましい。
コート用へら１７は、外周コート部６（図３参照）と突出部７（図３参照）とに対応する部位を均一に均すことができるような長さの板状の部材を用いることが好ましい。そして、外周コート材１６をセル構造体２の外周に供給する際には、コート用へら１７を、セル構造体２の最外周から、所定距離（具体的には、形成する外周コート部６（図３参照）の厚さに相当する距離）離した状態で、セル構造体２の中心軸に並行となるように配置する。なお、コート用へら１７の材質は特に限定されるものではないが、挟持部材１４との摩耗が激しいので、セラミック、金属など耐摩耗材を用いることが好ましい。
セル構造体２の外周面をコート用へら１７が１周するだけでは十分に外周面にコート層が形成されない場合には、コート用へら１７を複数周回転させてコート層を形成することで良好な塗布状態を得ることができる。また、コート用へらの塗布終点においては、コート層表面に微妙な段差が生じる。この段差を無くすには、コート完了後に、コート材の供給を止めてコート用へらを周回させるか、あるいは、コート完了後に、段差部を除去する。また、段差部の寸法がキャニングを行う際に問題とならない程度であれば、段差部をそのまま残しておくことでもよい。
セル構造体を回転させる方法、装置については、上述した、外壁付きセル構造体１１（図８参照）を回転させる方法、装置と同様であることが好ましい。
その後、塗工した外周コート材１６（外周コート層）を乾燥し、必要に応じて焼成を行って、図１〜図４に示すようなハニカム構造体１を得る。外周コート層の乾燥方法としては、１００〜２００℃の熱風乾燥が一般的であるが、外周コート層の乾燥割れを防止するために、電気ヒーターあるいは遠赤外線等による無風乾燥との組み合わせが好適であり、更に加湿により乾燥速度を調整する手段との組み合わせも好適である。また、乾燥後に更に高温での熱処理を行うことで外周コート層を硬質化することも好適である。
［５］ハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）：
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態について説明する。本実施形態の製造方法により、上記本発明のハニカム構造体の一の実施形態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は、成形用坏土を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のセル構造体を得る工程と、セル構造体の外周を覆うように外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程とを備えたハニカム構造体の製造方法であって、セル構造体の外周を覆うように外周コート材を塗工した後に、セル構造体の少なくとも一方の端面における外側部分を覆うように外周コート材を更に塗工することにより、図１〜図４に示すような、セル構造体２の外周を覆うように配設された外周コート部６と、セル構造体２の端面８よりも外方に突出し、且つセル構造体２の端面８における外側部分を覆うように配設された突出部７と、を有する外周コート層３を形成するハニカム構造体の製造方法である。
このように構成することによって、図１〜図４に示すようなハニカム構造体１を簡便且つ安価に製造することができる。以下、本実施形態のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）について更に具体的に説明する。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、まず、所定の成形原料を混練して成形用坏土を調製し、調製された成形用坏土を成形して外壁が一体成形された筒状の外壁付きセル成形体を得、得られた外壁付きセル成形体を乾燥、焼成して外壁付きセル構造体を得る。
次に、このようにして得られた外壁付きセル構造体の外壁及び隔壁の一部（周縁部）を研削加工して、多孔質の隔壁を有し、この隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成された筒状のセル構造体を得る。このセル構造体を得るまでの工程については、上述した、第一の製造方法の場合と同様の方法（図７〜図９参照）を好適に用いることができる。
次に、図１２に示すように、得られたセル構造体を、二つの挟持部材１８で挟み、セル構造体２及び二つの挟持部材１８を、セル構造体２の軸を中心として回転させた状態で、外周コート材１９（以下、「第一の外周コート材１９」ということがある）をセル構造体２の外周に供給しながら、コート用へら１７で第一の外周コート材１９を均して、外周コート層３（図３参照）を構成する外周コート部６（図３参照）を形成する。この外周コート部６（図３参照）は、セル構造体２の外周とコート用へら１７との隙間に相当する部分に形成されることになる。ここで、図１２は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態における、外周コート部を形成する工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、二つの挟持部材１８を用いてセル構造体２の端面８を挟持する際に、上記第一の製造方法のように、少なくとも一方の端面における外周部分を開放する必要はなく、平面状の表面でセル構造体２の端面８全体を抑えるようにして挟持すればよい。このように、セル構造体２を挟持部材１８で挟むときに、セル構造体２の端面を挟持部材１８の平面状の表面で抑えるだけであるため、第一の外周コート材１９をセル構造体２の外周面全体に塗工して、外周コート層３（図３参照）の外周コート部６（図３参照）に相当する部位を形成することができる。
コート用へら１７の形状、材質、使用方法等は、上述した第一の製造方法における、コート用へら１７の形状、材質、使用方法等の条件と同様の条件であることが好ましい。
セル構造体２を回転させる方法、装置については、上述した第一の製造方法における、セル構造体２（図８参照）を回転させる方法、装置と同様であることが好ましい。
次に、図１３に示すように、セル構造体２の少なくとも一方の端面８における外側部分を覆うように外周コート材２０（以下、「第二の外周コート材２０」）を更に塗工することにより、外周コート層３（図３参照）の突出部７（図３参照）に相当する部位を形成する。ここで、図１３は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態における、突出部を形成する工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。
セル構造体２の端面８における外側部分を覆うように第二の外周コート材２０を塗工する方法としては、例えば、塗布用ノズル２１を用いて塗工する方法を好適例として挙げることができる。
その後、第一の外周コート材１９及び第二の外周コート材２０からなる外周コート層３（図３参照）を、第一の製造方法の場合と同様に乾燥し、必要に応じて焼成を行って、図１〜図４に示すようなハニカム構造体１を得る。本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、外周コート層３を構成する外周コート部６を形成した後に、別途、突出部７を形成するため、例えば、外周コート部６と突出部７との材質を異ならせることができる。例えば、外周コート部６と突出部７との材質を異ならせる場合には、排ガスによりエロージョン（腐食）を抑制することができるように、突出部７を耐久が高く、且つ機械的強度の高い材質のものを用いることが好ましい。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
成形原料としてコージェライト化原料を使用し、これらをニーダーにて混練して成形用坏土を調製した。得られた成形用坏土を、セル構造が四角形セル１２ｍｉｌ／３００ｃｐｓｉ（０．３０４８ｍｍ／４６．５（セル／ｃｍ２））、セルピッチ１．４７ｍｍとなるような口金を用いて押出成形して成形体を得、得られた成形体の両端面を交互に目封止し、乾燥・焼成して外壁付きセル構造体を得た。
その後、得られた外壁付きセル構造体の周縁部を研削加工して最外周の径が３５４ｍｍφのセル構造体を得た。その後、図８に示すような、セル構造体を、その端面の外側部分が開放されるように二つの挟持部材によって両端面を挟持した状態で、セル構造体の外周及び端面における外側部分を覆うように外周コート材を塗工して、図１に示すようなハニカム構造体を製造した。なお、ハニカム構造体の全体の外形は３５６ｍｍφであり、外周コート層の突出部は、セル構造体の端面から０．５ｍｍ外方に突出し、セル構造体の端面における外周側部分から３．５ｍｍの範囲を覆うように配設されたものである。
（実施例２）
実施例１の場合と同様にして、セル構造が四角形セル１７ｍｉｌ／１００ｃｐｓｉ（０．４３１８ｍｍ／１５．５（セル／ｃｍ２））、セルピッチ２．５４ｍｍであり、最外周の径が４０４ｍｍφのセル構造体を得た。その後、外周にコート材を塗布して、外周コート層を構成する外周コート部を形成し、更に、セル構造体の端面における外側部分を覆うように外周コート材を更に塗工することにより、外周コート層を構成する突出部を形成して、図１に示すようなハニカム構造体を製造した。なお、ハニカム構造体の全体の外形は４０６ｍｍφであり、中心軸方向の長さは４３２ｍｍである。また、外周コート層の突出部は、セル構造体の端面から１ｍｍ外方に突出し、セル構造体の端面における外周側部分から５ｍｍの範囲を覆うように配設されたものである。
（比較例１）
実施例２の場合と同様にして、図１１に示すような、実施例２と同じサイズ、セル構造のセル構造の外周部分のみに外周コート層を形成してハニカム構造体を製造し比較例１のハニカム構造体とした。
実施例１，２及び比較例１のハニカム構造体をコンバーターにキャニングし、ガスバーナー装置により加熱しその後冷却する操作を繰り返すバーナースポーリング試験を、以下の条件で実施し、各ハニカム構造体の端面の状態を観察した。
（バーナースポーリング試験条件）
試験装置：ガスバーナースポーリング装置
加熱条件（１サイクル分）：１００℃（最低温度）から７５０℃（最高温度）までを１０分かけて昇温し、７５０℃で１０分保持し、７５０℃から１００℃までを３０分かけて冷却し、１００℃で１０分保持する。
加熱サイクル数：２００サイクル
（考察）
バーナースポーリング試験の結果、実施例１及び２のハニカム構造体は、外周コート層の欠けは発生しなかった。比較例１のハニカム構造体は、外周コート層の端部に欠けが発生していた。これらの結果より、本発明のハニカム構造体は、セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート層の破損や剥離が有効に防止されたものであることがわかる。
本発明のハニカム構造体は、セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート層の破損や剥離が有効に防止されたものであるため、ＤＰＦ又は触媒担体として好適である。

Claims (4)

  1. 多孔質の隔壁を有し、前記隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成された筒状のセル構造体と、前記セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート層と、を備えたハニカム構造体であって、
    前記外周コート層は、前記セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート部と、前記セル構造体の端面よりも外方に突出し、且つ前記セル構造体の前記端面における外側部分を覆うように配設された突出部と、を有するものであるハニカム構造体。
  2. 前記セル構造体の一方の端部側の所定のセルの開口部を封止するとともに、前記セル構造体の他方の端部側の残余のセルの開口部を封止する目封止部を更に備えた請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 成形用坏土を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のセル構造体を得る工程と、前記セル構造体の外周を覆うように外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程とを備えたハニカム構造体の製造方法であって、
    前記セル構造体を、少なくとも一方の前記端面の外側部分が開放されるように二つの挟持部材によって両端面を挟持した状態で、前記セル構造体の外周及び前記端面における開放された前記外側部分を覆うように前記外周コート材を塗工することにより、
    前記セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート部と、前記セル構造体の端面よりも外方に突出し、且つ前記セル構造体の前記端面における外側部分を覆うように配設された突出部と、を有する前記外周コート層を形成するハニカム構造体の製造方法。
  4. 成形用坏土を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のセル構造体を得る工程と、前記セル構造体の外周を覆うように外周コート材を塗工して外周コート層を形成する工程とを備えたハニカム構造体の製造方法であって、
    前記セル構造体の外周を覆うように前記外周コート材を塗工した後に、前記セル構造体の少なくとも一方の前記端面における外側部分を覆うように前記外周コート材を更に塗工することにより、
    前記セル構造体の外周を覆うように配設された外周コート部と、前記セル構造体の端面よりも外方に突出し、且つ前記セル構造体の前記端面における外側部分を覆うように配設された突出部と、を有する前記外周コート層を形成するハニカム構造体の製造方法。
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