WO1998005602A1

WO1998005602A1 - Ceramique nid d'abeille et procede de fabrication

Info

Publication number: WO1998005602A1
Application number: PCT/JP1997/002767
Authority: WO
Inventors: Yosiyasu Andou; Yasunao Miura; Kazuyuki Ito
Original assignee: Denso Corporation
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1998-02-12
Also published as: US5952079A; DE69735618D1; JP3060539B2; EP0854123B1; EP0854123A1; DE69735618T2; EP0854123A4

Description

明細書セラミックハニカ厶構造体およびその製造方法技術分野

本発明は、セラミックハニカム構造体（以下単にハニカム構造体と称す）およびその製造方法に関するものであって、特に、内燃機関用触媒担体や濾過器等に用いるセラミックハ二カム構造体およびその製造方法に関するものである。背景技術

例えば、内燃機関用触媒担体としてのハニカム構造体としては、近年、その内燃機関の性能向上に伴い、低い圧力損失が要求されるとともに、環境問題等から高い浄化性能が要求されるようになってきている。

従来では、特開平 7 — 3 9 7 6 1 号公報にみられるように、開口率および嵩密度等を所定の値とすることによって、ハニカム構造体を構成する隔壁厚さを薄く維持しつつ、圧縮強度を維持させることが試みられてきている。

しかしながら、従来の構成においてもまた、欠けのないハニカム構造体を得ることが困難であった。

そこで、本願発明は、上記課題を鑑みることによって得られたものであり、隔壁厚さが薄いハニカム構造体であっても、欠けの発生が抑制されたハニカム構造体を得ることを特徴とするものである。発明の開示

はじめに、我々発明者らは、隔壁厚さが 0 . 1 3 m m以下の場合におけるハニカム構造体においての欠けのメカニズムを鋭意究明した。

その結果、以下の事項を見いだした。

即ち、従来のハニカム構造体においては、例えば、押し出し金型より押し出されたハニカム担体を乾燥時において、ハンドリング（乾燥機からの取出作業時における乾燥機の出口でのハニカム構造体のひっかけ，乾燥機ベルト上よりひきずりながらのハニカム構造体の取出し等）や移送中の引きずり、また、端面の切断時の保持状態、および焼成してハニカム構造体とする時におけるハニカム担体の焼成炉への出し入れの際に、外部より力が加わる。

そして、この時、ハニカム構造体内部では、隔壁及び周壁に対して内壁に対して内側から外側にかかる力が生じ、ハニカム構造体の周壁に対して点接触的に力が加わる場合がある。このような場合には、従来のハニカム構造体では、周壁まわりがミクロ的に欠けることで力を分散し、外部からの衝撃に耐える構造をなしていた。

しかしながら、図 1 に示されるような壁厚が非常に薄いハニカム構造体 8 0 においては、隔壁及び周壁に対して内側から外側にかかる力が生じた場合、形成された周壁のミクロ的な欠けが原因で、大きな縁欠け 8 2 を誘因させてしまうことを見いだしたのである。これは、従来のような隔壁が厚い場合には、外周壁を引き剥がすような力に対して、周壁と隔壁との接触幅が大きく十分な接合強度によって、緣欠けの発生を抑制している。それに対して、隔壁が非常に薄い場合、特に隔壁が 0 . 1 3 m m以下の場合には、周壁と隔壁との接触幅が小さいために、ハニカム構造体の内部から外部に加わる力に対して非常に弱くなつてしまっているために、緣欠けが発生するのであることを見いだしたのである。

ここで、隔壁の厚さと緣欠けの発生状態との関係を図 2 に示した図 2からも明らかなように、隔壁厚さが 0. 1 3 m m以下となると、縁欠けの発生が急激に増加することがわかる。

そこで本願発明の請求項 1 においては、隔壁の平均厚さが 0. 0 5 mm〜 0. 1 3 mmを有するハニカム構造体においては、

周壁の平均厚さが前記隔壁の平均厚さ T (mm) よりも大であり隔壁の平均厚さ Tと隔壁の周壁との平均接触幅 w (mm) との関係が、

w > T

かつ

0. Ί ≥ w≥ - (T/ 4 ) + 0. 1 8

の関係を満たす平均接触幅 mとするセラミックハ二カム構造体とする。

このような構成により、周壁と隔壁との接触幅を十分大きくし、ハニカム構造体の内側から外側に向かう力に対して非常に強くでき、ひいては縁欠けの発生を抑制することができる。

また、請求項 2 によれば、前記隔壁の前記周壁との接合部において、前記隔壁にはアール部（rounded corner) を形成することが好ましい。

このように、アール部を形成することによって、圧力損失を低下させることなく接触面積を大きくすることができ、さらに欠けの中でも特に、縁欠けの発生を抑制させることができる。

これは、従来のハニカム構造体においては、このハニカム構造体の流路に対して垂直な方向に沿って、内側から外側に力がかかる場合では、周壁と隔壁に引っ張り力が発生し、周壁と隔壁との接合部において、応力集中し、破損しやすい。しかしながら、アール部を形成することによって、応力の集中を抑制させることができ、縁欠けを抑制することができる。

また、アール部を形成することによって、縁欠けを単に抑制することができるだけでなく、隔壁、周壁を全体に広くすることができるようなセラミックハニカム構造体の全体の重量を增加させることなく、周壁と隔壁との欠けを抑制させることができる。

さらにまた、外側から内側方向に力が働くことによって、欠けが発生する場合にも、上述と同様に周壁を支える隔壁に折曲力が発生し隔壁を発生しやすい。しかしながら、アール部を形成した場合には、接触部分のアール部形状と合わせて疑似的なドーム形状を作るため外力を支えやすくなつて欠けの発生を抑制することができる。

また、請求項 3 において、このアール部の平均半径は、 0 . 0 6 〜 0 . 3 0 m mであることがより欠けの抑制を行うことができる。

また、請求項 4 において、このハニカム構造体の気孔率は、 3 0 %より大であることが好ましい。

従来においては、特公平 4 一 7 0 0 5 3号のように、薄壁のハニカム構造体を得ようとした場合には、隔壁自身の強度を向上させるため、気孔率が小となる。

しかしながら、気孔率が 3 0 %より小さい場合には、セラミックハニカム構造体に対する触媒の担持量を十分に確保することができない。

しかしながら、請求項 4 を採用することによって、十分な角虫媒の担持量を維持しながら、欠けの発生を抑制されたセラミックハニカム構造体を得ることができる。

請求項 5 においては、前記周壁より、前記周壁から前記セラミツクハニカム構造体の中心までの距離の 1 . 2 %〜 1 5 %だけ前記セラミックハニカム構造体の中心方向に伸びる領域において、平均厚さが 0 . 1 〜 0 . 3 m mである隔壁捕強部を設けることが好ましい。このような構成とすることによって、さらに縁欠けの発生を抑制できるばかりでなく、乾燥前の成形体の保形性を高めることができる。

また、請求項 6 において、前記隔壁と前記隔壁補強部との境界領域には、テ一パ部を形成することが好ましい。このような構成とすることによって、厚さの異なる隔壁と隔壁補強部とであっても、冷熱サイクルに対する熱膨張の差を緩和させることができ、クラックの発生を抑制することができる。

また、請求項 9 において、隔壁捕強部の形成だけでなく、前記周壁と前記隔壁補強部との間に、アール部を形成してもよい。このような構成とすることによって、さらなる縁欠けの発生の抑制を行うことができる。

この理由は、上述した通りである。

また、請求項 1 0 において、このアール部の平均半径は、 0 . 0 6 m m〜 0 . 3 O m mであることが好ましい。

また、請求項 1 1 において、このハニカム構造体の気孔率は、 3 0 %より大であることが好ましい。

この理由は、上述した通りである。

また、請求項 1 2 において、セラミック構造体の周壁の厚さは、 1 . 1 m m以下であることが好ましい。

周壁の厚さが I . 1 m mよりも厚くなると、良好な耐熱衝撃性を有するハニカム構造体を得ることができないからである。

また、請求項 1 3 において、前記隔壁補強部の前記周壁からの領域幅を略均一とすることが好ましい。

このような構成とすることによって、圧力損失の全体に対するバランスを均等とすることができる。また、請求項 1 4 において、金型に所定幅よりも幅の小さい初期スリツト部を形成した後、前記周壁と前記隔壁との接合部に相当するスリツト部においては、前記周壁より前記中心部に向かって徐々にマスクを小さくずらしながら、研磨材を前記初期スリッ卜部に通すことによって、前記周壁と前記隔壁との接合部にアール部を形成する押し出し金型の前記スリット部に通過することにより、隔壁と周壁との間の接合部にアール部が形成されたセラミックハ二カム構造体を容易に得ることができる。

また、請求項 1 5 において、金型に所定幅よりも幅の小さい初期スリット部を形成した後、前記隔壁補強部と前記隔壁との境界領域に相当するスリッ卜部においては、前記隔壁補強部から前記中心部に向かって徐々にマスクを小さくずらしながら、研磨材を前記初期スリツト部に通すことにより、前記隔壁補強部と前記隔壁との間の境界領域にテーパ部を形成可能で、このようにスリット部が形成された押し出し金型の前記スリット部を通過することにより、隔壁捕強部を有するセラミックハ二カム構造体を容易に得ることができるまた、請求項 1 6 において、金型に所定幅よりも幅の大きい初期スリット部を形成した後、少なくとも前記周壁と前記隔壁との接合部に相当するスリット部とマスクとの間に空間部を設けた状態で前記金型の前記初期スリット部に対してメツキ液を通すことによって、前記初期スリット部表面にメツキ層を形成させ、所望の幅を有する前記スリット部を形成させるとともに、マスクとの間に空間部が設けられたスリット部分においては、メッキ液の循環が制限されることによって、メツキ厚が変化し、それにともなって、スリット幅が徐々に変化した押し出し金型の前記スリット部を通過することにより、前記周壁と前記隔壁との間の接合部が補強されたセラミックハニカム構造体を容易に得ることができる。

また、請求項 1 7 において、金型に所定幅よりも幅の大きい初期スリッ卜部を形成した後、少なくとも前記隔壁と前記隔壁補強部との境界領域に相当するスリット部とマスクとの間に空間部を設けた状態で前記金型の前記初期スリット部に対してメツキ液を通すことによって、前記初期スリット部表面にメツキ層を形成させ、所望の幅を有する前記スリツト部を形成させるとともに、マスクとの間に空間部が設けられたスリット部分においては、メツキ液の循環が制限されることでメツキ厚が変化し、それにともなって、スリット幅が徐々に変化した押し出し金型の前記スリツト部を通過することにより、隔壁補強部が形成されたセラミックハニカム構造体を容易に得ることができる。図面の簡単な説明

図 1 は、従来のハニカム構造体の縁欠けを説明する説明図。

図 2 は、隔壁厚さに対する縁欠け発生率の関係を示す関係図。図 3 Aは第 1 の形態のハニカム構造体の全体図を示し、図 3 Bは第 1 の形態のハニカム構造体の端面一部拡大図。

図 4 は、隔壁厚さと平均接触幅とを変化させた時の縁欠け発生の分布を示す関係図。

図 5 は、アール部の平均半径と縁欠け発生率との関係を示す関係図。

図 6 は、アール部を形成した場合の効果を示す説明図。

図 7 は、気孔率と触媒担持量との関係を示す関係図。

図 8 は、周壁厚さと耐熱衝撃性との関係を示す関係図。

図 9 は、第 2の形態のハニカム構造体の端面一部拡大図。

図 1 0 は、隔壁補強部の幅に対する縁欠け発生率の関係を示す関係図。

図 1 1 は、隔壁補強部の幅を説明する説明図。

図 1 2 は、隔壁捕強部の幅に対する圧力損失の関係を示す関係図 o

図 1 3〜 1 5 は、本願発明の他の実施の形態を示す説明図。

図 1 6 は、本願発明の金型の作成方法を説明する説明図。

図 1 7 は、本願発明の金型の模式図。

図 1 8 は、本願発明の金型の作成方法を説明する説明図。

発明を実施する最良の形態

〔第 1 の形態〕

本願発明のハニカム構造体の構成を図 3 A , 3 Bに示す。図 3 A は、本願発明のハニカム構造体 1 の全体図であり、図 3 Bは、本願発明のハニカム構造体 1 の端面一部拡大図である。

本願発明のハニカム構造体 1 は、円筒形状をなすとともに、カオリン，タルク，アルミナ等を焼成することによって得られるコージェライ卜材料よりなる。

また、後述するように、隔壁 3および周壁 5 とが押し出し成形により一体に形成された、気孔率が 3 5 %のハニカム構造体である。

このハニカム構造体は、隔壁 3 と、この隔壁 3の周囲を覆う周壁 5から構成されている。

この隔壁 3 は、互いに隣接する断面四角形状の流路 7 を形成するとともに、平均厚さ 0 . 1 0 4 m mよりなる。

また周壁 5 は、隔壁 3 と一体に形成され、外周より隔壁 3 を一体保持するものであり、平均厚さは 0 . 6 5 m mである。

特に、本形態においては、隔壁 3 と周壁 5 との接合部 9 において、平均半径が 0 . 1 m mのアール部を形成することによって、隔壁 3 の接合部 9 における接触幅 wを隔壁 3の平均厚さよりも大きい 0 • 3 mm以上としている点を特徴としている。

このように、隔壁 3 の接合部 9 の接触幅 wを隔壁 3 の平均厚さよりも大きくすることによって、隔壁 3 と周壁 5 との接触面積を大きくしているのである。

そのため、ハニカム構造体の内部から外部方向に加わる力に対して強くすることができるので、縁欠けの発生を抑制されたハニカム構造体を得ることができるのである。

さらに、第 1 の形態のハニカム構造体 1 では、単に隔壁 3 と周壁 5 との接触幅 wを大きくしたのみの構成であるために、ハニカム構造体自身の圧力損失を小さく抑えることができるとともに、熱容量もほとんど増加させることがないので、触媒を担持した場合においても、良好な早期活性を得ることができる。

さらにまた、本形態のハニカム構造体 1 においては、気孔率が 3 5 %であり、ハニカム構造体 1 の触媒担持性を確保しながら、欠けの発生を抑制することができる。

次に、上述に述べたハニカム構造体 1 の製造方法について述べるはじめに、まずカオリン，タルクおよびアルミナ等をそれぞれ分級することによって、適当な粒度分布とする。

そして、平均粒径が 5 mのカオリンと 0 . 5 〃 mのカオリンを計 4 4 〜 5 0 %, 平均粒径が 8 〃 mのタルク 3 5 〜 4 1 %, 平均粒径が 1 . 2 〃 mの水酸化アルミニウム 1 3 ~ 1 9 %および残部アルミナを配合して、焼成後、コーディヱライ卜の化学組成となるようにする。これら原料は、天然産出物を使用することがほとんどであり、当然、産地によってカオリン，タルク，アルミナの組成物にずれが生じるため、原料組成はその都度分析してコーディヱライト化学組成となるように配合比を変化させる。

そして、これらを十分に混ぜ合わせ、均一にした後、水、バインダ一等を加えて混練し粘土を作成する。

この粘土をスクリュー成形機により、あるいは他の成形機を用いて棒状に成形した後、プランジャー成形機により押し出し型を通して焼成前のハニカム構造体であるハニカム担体を成形する。

この成形されたハニカム担体を乾燥機に入れ均一に加熱して水分を蒸発させたのち所定の大きさに切りそろえて連続炉に入れ 1 3 5 0 °C〜 1 4 5 0 °Cで 5 時間焼成することで本願発明のハニカム構造体 1 を得ることができる。

このハニカム構造体 1 は、直径 1 0 3 m m，長さ 1 5 O m mで 4 0 0 メッシュの流路 7 を形成する気孔率 3 5 %である隔壁 3が形成されている。

次に、ハニカム構造体 1 の接触幅の最適な範囲を測定した結果を示す。

図 4 には、それぞれの隔壁 3 の厚さ Tと平均接触幅 wとの関係を示した。

そして、縁欠けの発生率として、各々 7 0個の焼成前のハニカム担体を焼成して得られたものの中から縁欠けが発生率が 5 %以下の条件の時を〇とし、 5 %より大となった場合を X として示した。

尚、この縁欠け発生率の測定方法としては、担体に周方向あるいは、長さ方向に 1 0 m m以上の欠損が発生したものを縁欠け発生として判別カウントした。

この図より明らかなように、図 4の〇と X との境界を直線状に結ぶことによって、図 4 に示すような直線を得ることができた。

そして、図 4 より、最適な隔壁 3 と周壁 5 との平均接触幅は、図 4 に示す直線より上であることが望ましいことが理解された。そして、図 4 より、

w≥ - ( T/ 4 ) + 0. 1 8

の条件を得ることができた。

ただし、図 2 において、常に隔壁厚さは、平均接触幅よりも大であるので、

w > T

の条件も満たさなければならない。

また、隔壁に対して、平均接触幅 wを大きくすれば、確かに縁欠け発生率を低減することはできるが、 0. 7 mm以上の平均接触幅の増加は、縁欠け発生率の低減効果がほとんどなく、それに対して、ハニカム構造体の重量增という問題のみが残ってしまう。そのため、接触幅 wとしては、 0. 7 mm以下が好ましい。

次に、図 5 に、平均半径と緣欠け率の発生率との関係を示した。この時の縁欠け発生率は、図 4 の縁欠け発生率と同様の方法にて求めた。

尚、この時の隔壁の厚さは 0. 1 0 4 mm，周壁の厚さは 0. 6 5 mm, 気孔率 3 5 %を有するハニカム構造体において、それぞれアール部の半径のみを変化させた場合の縁欠け発生率を求めた。

この図より明らかなように、アール部の平均半径を 0. 0 6 mm 以上とすることにより、縁欠け発生率を十分に低減させることができる。そのため、アール部の平均半径は、 0. 0 6 mm以上が好ましい。

しかしながら、図 5 からは、アール部の平均半径を大きくすれば、確かに縁欠け発生率を低減することはできるが、 0. 3 0 mmより大きいアール部の平均半径の場合には、緣欠け発生率の低減効果がほとんどなく、それに対して、ハニカム構造体の重量增という問題のみが残ってしまう。そのため、アール部の平均半径としては、 0 . 0 6 〜 0 . 3 0 m mが好ましい。

そして、このようなアール部を形成することによって、本願発明の課題であるハニカム構造体の縁欠けを防止することができる。

また、ハニカム構造体は、一般的に、外側から内側方向に力が働くことによって、欠けが発生する場合にも、上述と同様に周壁を支える隔壁に折曲力が発生し隔壁を発生しやすい。しかしながら、図 6 にも示したように、アール部を形成することによって、接触部分のアール部形状と合わせて、疑似的なドーム形状 Dを作るため外力を支えやすくなつて欠けの発生を抑制することができる。

次に図 7 に、ハニカム構造体の気孔率と触媒担持量との関係を示す。

この時のハニカム構造体としては、隔壁厚さ 0 . 1 0 4 m m，周壁厚さ 0 . 6 5 m mとした。

図 7 に示すように、ハニカム構造体の気孔率を大きくすると、触媒の担持量もまた、多くすることができ、特に、気孔率 3 0 %以上とすることによって、所望の触媒担持量である 1 4 w t %を得ることができた。

次に、図 8 において、周壁の厚さと耐熱衝撃性との関係を示す。ここで、耐衝撃性としては、設定温度にて 1 時間加熱後、 1 分以内に室温にさらす。そして、そのまま室温大気中で冷却し、割れの発生の有無を確認した。

このような条件により測定し、その温度差が 6 5 0 °C以上のものを耐衝撃性を有するものと判断した。

また、ハニカム構造体としては、隔壁厚さを 0 . 1 0 4 m m、気孔率 3 5 %とした。

6 5 0 °C以上の耐熱衝撃性を有することによって、エンジンさらの排気ガス及び生ガスによる急加熱，急冷に対する熱応力破損を防止することができる。

図 8 より、耐衝撃性を有するものは、周壁が 1 . 1 m m以下のものであることが理解できる。

これは、周壁が 1 . 1 m mよりも大であると、冷熱サイクルを受けることによって、周壁の中と表面との温度差が生じる。そのため、周壁の応力歪みが大きくなり、耐衝撃性を有することができなくなるためである。

〔第 2の実施の形態〕

次に、本願発明の第 2の形態について説明する。

第 2の形態においては、第 1 の形態のように、単に隔壁 3 と周壁 5 との接合部 9の接触幅 wのみにおいて、隔壁 3の厚さより大とするのではなく、隔壁 3の厚さを一定領域において、大きくすることによって、隔壁 3 と周壁 5 との接触面積を大きくすることを特徴とする。

以下第 2 の実施の形態について説明する。ここで、同一構造のものには同一符号を付し、第 1 の形態と異なる構成の部分のみを以下説明する。

第 2の形態のハニカム構造体 1 0 の端面一部拡大図を図 9 に示す第 2の形態のハニカム構造体 1 0 は、流路方向に対して直角方向の断面形状が略円形形状をなしている。

そして、特にこの第 2 の形態においては、周壁 3 より、ハニカム構造体の中心方向に 2 セル分だけハニカム構造体の中心方向に伸びる領域において、隔壁 3 の平均厚さよりも大である厚さ 0 . 2 m m の隔壁捕強部 1 2が形成されている。さらに、この隔壁補強部 1 2 と隔壁 3 との間の領域幅である境界領域 Aが全周にわたって、略均一となつている。また、この隔壁 3 と隔壁補強部 1 2 との境界領域 Aには、 1 セル内において形成されたテーパ部 1 4 により、連続的に一体に形成されている。

また、周壁 5 と隔壁捕強部 1 2 との接合部分においては、第 1 の形態のハニカム構造体のように、平均半径が 0 . 〗 m mのアール部が形成されている。

以上のような第 2 の形態のハニカム構造体とすることによって、以下のような作用効果を得ることができる。

即ち、隔壁補強部 1 2 によって、隔壁 3 と周壁 5 との接触面積を大きく確保することができ、ハニカム構造体の内部から外部に加わる力に対して強くすることができるので、縁欠けの発生を抑制されたハニカム構造体を得ることができる。

また、隔壁補強部 1 2 を新たに形成したので、第 1 の形態のハニカム構造体と比して、さらに縁欠けの発生を抑制することができるさらに、乾燥前の成形したハニカム構造体の保形性を向上させ、寸法精度の保持性を向上させることができる。

さらにまた、隔壁 3 と隔壁補強部 1 2 との境界領域にはテーパ部 1 4 を設けたので、例えば、ハニカム構造体を内燃機関用の触媒担体等に用いた場合、ハニカム構造体が内燃機関の排気ガス等により高熱を受け、その際に、双方の厚さの相違に起因する熱膨張によるクラック発生が生じるが、このテーパ部 2 4 で熱膨張によるクラックの発生を抑制させることができる。

さらにまた、厚さが非常に薄い隔壁 3 と、この隔壁 3 よりも厚さを大きくした隔壁補強部 1 2 とを連続一体的に成形する際に生ずる粘土の流速の変化に起因する隔壁のョレゃ歪みの発生もまた、テーパ部 1 4 を介して隔壁 3 と隔壁補強部 1 2 とを連続させることによつて、テーパ部 1 4が流速の変化を緩和させ、隔壁 3のョレゃ歪みの発生もまた抑制させることができる。

また、テーパ部 1 4 は 1 つの流路程度の範囲に設けておけば成形時の粘土の流速が緩和されて隔壁の歪みの発生を抑制させることができる。

この第 2 の実施の形態においては、隔壁補強部の幅を周壁 5 からハニカム構造体の中心部までの距離の 2 ~ 3 %にしてテーパ部 1 4 を設けてもよい。

さらには、複数の流路の範囲にわたってテーパが形成されていてもよい。複数の流路の範囲にわたってテ一パを形成することにより、さらに流速を均一化することができる。

また、周壁 5 と隔壁捕強部 1 2 との接合部分に、アール部を形成することにより、さらに外周壁とセル板の接触面積を増やし、縁欠けを起こしにくくしている。

ここで、隔壁捕強部 1 2 と周壁との接触幅 wの大きさは、開口部一辺の長さ以上にするとそのセルの有効断面積を大きく損なうことになるため好ましくない。

次に、隔壁補強部 1 2 の長さと縁欠けの発生率との関係を図 1 0 に示す。

図 1 0 においては、隔壁補強部 1 2 の厚さを 0. 1 5 mmに固定するとともに、隔壁の厚さ 0. 1 0 4 mm, アール部の半径を 0. l mmとし、さらに気孔率 3 5 %のハニカム構造体を用いた。

また、隔壁補強部 1 2 の幅としては、図 1 1 に示す如く、周壁 5 からハニカム構造体 1 0の中心までの距離（ L ) における隔壁補強部 1 2 の幅（ 1 ) の占める割合で示した。

その結果、図 1 0 より明らかなように、隔壁捕強部 1 2の幅（ 1 ) が周壁 5 からハニカム構造体 1 0の中心までの距離（ L ) の 1 . 2 %以上とすることにより、急激に縁欠けの発生率を抑制することができることが分かる。

また、確かに隔壁補強部 1 2 の幅（ 1 ) を広くすればする程、縁欠けの発生率を抑制することはできるが、ハニカム構造体の圧力損失が大きくなつてしまい、隔壁補強部 1 2の幅（ 1 ) は必要以上に大きくするこはできない。

図 1 2 に、隔壁補強部 2 2の幅に対する圧力損失の関係を示したこの時、使用したハニカム構造体は、隔壁補強部の厚さを 0. 3 mm, 隔壁の厚さを 0. 1 0 4 mm, アール部の半径を 0. l mm ，気孔率を 3 5 %, さらに、 4 0 0 メッシュで直径が 1 0 3 mmのものを使用した。

また、内燃機関の回転数を 4 0 0 0 r p mとした。

また、隔壁捕強部の幅は、図 1 1 に示されるように、周壁 5からハニカム構造体 1 0の中心までの距離（ L ) における隔壁補強部 1 2 の幅（ 1 ) の占める割合で示した。

図 1 2 より明らかなように、隔壁補強部 1 2の幅（ 1 ) が周壁 5 からハニカム構造体の中心までの距離（ L ) に対して 1 5 %以上とする場合には、圧力損失が 7. 8 k P a以上となってしまう。

ここで、圧力損失が 7. 8 k P a以上であると内燃機関自体の出力が急激に低下するという問題が生じる。

以上より、図 1 0および図 1 2 より、隔壁補強部の幅としては、周壁 5 からハニカム構造体の中心までの距離に対して 1 . 2 %から 1 5 %とすることが好ましいことが分かる。

ところで、上述の如く、第 1 および第 2の形態に示すハニカム構造体は、押し出し金型に形成されるスリット部をスラリ一が通過することによって、形状が決定される。図 1 3及び図 1 4のようなハニカム構造体 2 0 , 3 0 の流路形状でもよい。

即ち、流路 2 2 , 3 2 の断面形状が断面六角形状であっても、本願発明の作用 · 効果を達成することができる。

また、この時、隔壁厚さ（T) 0 . 1 5 mm, 平均接触幅（w) 0 . 2 5 m mであるが、図 1 4 のように隔壁補強部 3 1 (厚さ t ) を含めた構造をとることもできる。

さらにまた、本願発明における流路は、図 1 5 に示されるような互いに隣接する流路に連通部 4 2や、周壁 4 4 の一部が欠けた欠損部 4 6を有するハニカム構造体 4 0であってもよい。

次に、第 1 および第 2 の形態に示されるハニカム構造体 1 , 1 0 を得るための金型の製造方法について述べる。

隔壁と周壁とを有し、特に、本願発明の如く、接触部にアール部が形成されていたり、または、隔壁捕強部が形成されたハニカム構造体を得るための金型の製造方法としては、以下の 2つの方法が好ましい。

即ち、研磨用粘土をスリット部分に通すことによって、所望幅のスリット幅とする方法およびメツキ等の表面処理を行うことによつて、所望幅のスリツ卜幅とする方法の 2つの方法である。

ここで、第 1 の方法を図 1 6 を用いて詳細に説明する。

第 1 の方法では、あらかじめ、金型 5 0の隔壁，隔壁補強部等が形成される箇所に相当する金型のスリツト領域に、所望の厚さよりも小なる厚さが形成されるだけの初期スリツト部 5 2 を、例えば、研削砥石，放電加工等により形成する。

その後、図 1 6のように境界部よりも僅かに内側になる部分をマスク 5 4 を施した状態で図示しない研磨用粘土をスリット部 5 6 に通す。尚、この研磨用粘土は、高い粘性を持った樹脂の中に研磨粉を混合したものである。

その後、さらにマスクする部分を 1 つのスリツト部の 1 ノ 2 〜 1 / 4づっ図 1 6 に記された矢印ひの方向に少しずつ小さくずらす毎に、研磨用粘土を初期スリツト部 5 2および既にマスクされていなぃ流路 5 6 に通し、徐々に初期スリット部 5 2 およびスリッ卜部 5 6のスリット幅を大きくしていく。

このような方法によると、当初よりマスクがなされないスリット部程、大きな幅のスリットに形成され、後の工程においてマスク力くとり除かれたスリット部程、小さな幅のスリット部が形成される。そして、このスリット幅の変化は、マスク力く 1 つのスリット部の 1 / 2 〜 1 Z 4ずつわずかにマスクをずらすことによって、図 1 7 に示されるような連続して変化するスリット幅を有するスリット部 5 8 を有する金型 6 0 を得ることができる。

そして、さらに、これを隔壁 3 と隔壁補強部 1 2 の境界領域 Aおよび隔壁補強部 1 2 と周壁 5の接触部分に対応するスリット部に施し、最後にスリット部の全面にわたって、研磨用粘土をスリッ卜部 5 2 , 5 6 に通すことによって、所望の幅および形状を有するスリット部としていく。

この加工方法では金型の周壁と隔壁補強部との境界部分に相当するスリツト部を先に加工し、隔壁 3 と隔壁補強部 1 2 との境界領域 Aに相当するスリット部は後で加工した。

このようにして得られた金型によれば、第 1 および第 2 の形態のようなアール部やテ一パ部 1 4 を有するハニカム構造体 1 , 1 0 に対応する金型を容易に得ることができる。

また、ほぼ同一の研磨用粘土によって、スリット部を研磨するので、テーパ形状が形成されたスリツト部における内部の表面粗さをほぼ均一の表面粗さとすることができ、隔壁 3 に相当するスリッ卜部と隔壁補強部 1 2 に相当するスリツト部との粘土の流速の差も小さくすることができる。

次に、第 2の方法であるメツキ等の表面処理を行うことによって所望の形状の金型を得る方法を図 1 8 を用いて説明する。

図 1 8 のように周壁に相当するスリット部 7 2 aから隔壁補強部に相当するスリット部分 7 2 bに対してマスクであるテフロンテープ 7 4 によりマスキングをした状態で表面処理を施す。

その際、隔壁に相当するスリット部分と隔壁補強部に相当するスリット部分との境界領域に相当する部分 7 6 a においては、テフ口ンテープ 7 4 との間に空間部 7 8 を設ける。

その後、図示しないメツキ液をスリット部 7 6 a , 7 6 bに通過させる。

このメツキ液の通過によって、メツキ液が通過されたスリッ卜部 7 6 bのみに、図示しないメツキ層が形成され、このメツキ層の形成によって、スリット部 7 6 bの幅が狭くなる。

そして、テフロンテープ 7 4 との間に空間部 7 8 を設けられたスリット部 7 6 aにおいては、空間部 7 8がメツキ液の流入に対する邪魔板的存在になり、メツキ液が十分に回らない。

そのため、得られるスリット幅としては、テフロンテープ 7 4 の空間部 7 8 に相当するスリット部 7 6 aの幅が、テフロンテープ 7 4 によって覆われないスリット部 7 6 bの幅に対して、徐々に大とすることができる金型を得ることができる。

また、周壁と隔壁捕強部との間の接触部に相当するスリット部においてもテフロンテープ 7 4 との間に空間部 7 8 を設けることによつて、同様にスリット幅が徐々に小となる金型を得ることができる尚、この加工方法では外周補強セルと内部ゼルの境界を含む表面処理は先に行い、外周壁と外周セルの境界を含む表面処理は後から処理する。

また、表面処理層の面荒さと地金の面荒さを均一にするために、表面処理が終わった後で全体に対して均一に研磨用粘土を各スリット部に通すことが望ましい。

また、上記実施の形態においては、マスクとしてテフロンテープを採用したが、上記実施の形態においては、マスクはテフロンテープに限定されるものではなく、例えば、ポリプロピレン系，塩化ビニル系等でもよい。

なお、これら 2つの方法は、前者は型仕上げの時間が長時間必要となるが、型寿命も長いため大量生産向きであり、後者は型製作が短時間である代わりに型寿命は短くなるので少量試作向きである。以上述べたように本願発明は非常に薄い隔壁であっても、縁欠けの発生を十分に抑制することができるハニカム構造体を得ることができるものである。

上記実施の形態においては、ハニカム構造体の流路が断面四角形状のものを採用したが、本願発明においては、流路の断面形状は、断面四角形状に限定されるものではない。

Claims

請求の範囲

1 . 互いに隣接する断面多角形の流路を形成する隔壁と、該隔壁の最外周に設けられ該隔壁を一体に保持する周壁とからなるセラミックハニカム構造体であり、

前記隔壁の平均厚さ Tが 0. 0 5 mm~ 0. 1 3 mmであり、前記周壁の平均厚さが前記隔壁の平均厚さ T (mm) よりも大であり、

前記隔壁の平均厚さ Tと前記隔壁の周壁との平均接触幅 w (mm ) との関係が、

w > T

力、つ

0. 7 ≥ w≥ - (T/ 4 ) + 0. 1 8

の関係を満たすことを特徴とするセラミックハ二カム構造体。

2. 前記隔壁と前記周壁との接合部において、前記隔壁にはァール部が形成されることを特徴とする請求項 1 記載のセラミックハ二力ム構造体。

3. 前記アール部の平均半径が 0. 0 6 〜 0. 3 0 mmであることを特徴とする請求項 2記載のセラミックハ二カム構造体。

4. 前記ハニカム構造体の気孔率は、 3 0 %以上であることを特徴とする請求項 1 乃至 3のいずれか 1 項記載のセラミックハ二カム構造体。

5. 前記周壁から前記セラミックハニカム構造体の中心までの距離のに 2 %〜 1 5 %だけ、前記周壁より、前記セラミックハニカム構造体の中心方向に伸びる領域において、平均厚さが 0. 1 〜 0

. 3 mmであり、互いに隣接する断面多角形の流路を形成する隔壁補強部を有することを特徴とする請求項 1 記載のセラミックハ二力ム構造体。

6 . 前記隔壁と前記隔壁補強部との境界領域には、テ一パ部が形成されていることを特徴とする請求項 5記載のセラミックハニカム構造体。

7 . 前記テーパ部は、 1 つの流路幅の長さであることを特徴とする請求項 6記載のセラミックハ二カム構造体。

8 . 前記テ一パ部は、複数の流路幅の長さであることを特徴とする請求項 6記載のセラミックハ二カム構造体。

9 . 前記周壁と前記隔壁補強部との間には、アール部が形成されていることを特徴とする請求項 5記載のセラミックハ二カム構造体

1 0. 前記アール部の平均半径が 0 . 0 6 〜 0 . 3 O m mであることを特徵とする請求項 9記載のセラミック構造体。

1 1. 前記ハニカム構造体の気孔率は、 3 0 %以上であることを特徴とする請求項 5乃至 1 0のいずれか 1 項記載のセラミックハ二力ム jig体。

1 2. 前記セラミック構造体の周壁の厚さが 1 . 1 m m以下であることを特徴とする請求項 1 乃至 1 1 のいずれか 1 項記載のセラミックハニカム構造体。

13. 前記セラミックハニカム構造体は、流路方向に対して直角方向の断面形状が略円形形状をなし、前記隔壁捕強部の前記周壁からの領域幅が全周にわたって、略均一であることを特徴とする請求項 1 乃至 1 2 のいずれか 1 項記載のセラミックハ二カム構造体。

1 4. 金型に所定幅よりも幅の小さい初期スリット部を形成した後、前記周壁と前記隔壁との接合部に相当するスリット部においては、前記周壁より前記中心部に向かって徐々にマスクをずらしながら、研磨材を前記初期スリツ卜部に通すことによって、前記周壁と前記隔壁との接合部にアール部を形成する押し出し金型の前記スリット部を通過することにより、請求項 2 または 3記載のセラミックハ二カム構造体を得ることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。

1 5. 金型に所定幅よりも幅の小さい初期スリット部を形成した後、前記隔壁補強部と前記隔壁との境界領域に相当する前記初期スリッ卜部においては、前記周壁から前記中心部に向かって徐々にマスクをずらしながら、研磨材を前記初期スリツト部に通すことにより、前記隔壁捕強部と前記隔壁との間の境界領域にテーパ部を形成可能とする所望幅のスリット部が形成される押し出し金型の前記スリット部を通過することにより、請求項 6記載のセラミックハニカム構造体を得ることを特徴とするセラミックハ二カム構造体の製造方法。

16. 金型に所定幅よりも幅の大きい初期スリット部を形成した後、少なくとも前記周壁と前記隔壁との接合部に相当する前記初期スリット部とマスクとの間に空間部を設けた状態で前記金型の前記初期スリット部に対してメッキ液を通すことによって、前記初期スリット部表面にメツキ層を形成させ、所望の幅を有する前記スリッ卜部を形成させるとともに、マスクとの間に空間部が設けられたスリット部分においては、スリット幅が徐々に変化した押し出し金型の前記スリット部を通過することにより、請求項 2記載のセラミックハニカム構造体を得ることを特徴とするセラミックハ二カム構造体の製造方法。

1 7. 金型に所定幅よりも幅の大きい初期スリット部を形成した後、少なくとも前記隔壁と前記隔壁補強部との境界領域に相当する前記初期スリッ卜部とマスクとの間に空間部を設けた状態で前記金型の前記初期スリット部に対してメツキ液を通すことによって、前記初期スリッ卜部表面にメツキ層を形成させ、所望の幅を有する前記スリツト部を形成させるとともに、マスクとの間に空間部が設けられたスリット部分においては、スリット幅が徐々に変化した押し出し金型の前記スリツト部を通過することにより、請求項 6記載のセラミックハニカム構造体を得ることを特徴とするセラミックハ二力ム構造体の製造方法。