WO2011148765A1 - ハニカム構造体の製造装置 - Google Patents

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WO2011148765A1
WO2011148765A1 PCT/JP2011/060548 JP2011060548W WO2011148765A1 WO 2011148765 A1 WO2011148765 A1 WO 2011148765A1 JP 2011060548 W JP2011060548 W JP 2011060548W WO 2011148765 A1 WO2011148765 A1 WO 2011148765A1
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WO
WIPO (PCT)
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columnar body
aluminum
honeycomb structure
sealing material
mask
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/060548
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English (en)
French (fr)
Inventor
康輔 魚江
光治 高須賀
Original Assignee
住友化学株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/003—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles the shaping of preshaped articles, e.g. by bending
    • B28B11/006—Making hollow articles or partly closed articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/003—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles the shaping of preshaped articles, e.g. by bending
    • B28B11/006—Making hollow articles or partly closed articles
    • B28B11/007—Using a mask for plugging

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a honeycomb structure.
  • a honeycomb structure made of porous ceramics has been used as a ceramic filter (DPF: Diesel Particulate Filter) for collecting fine particles such as carbon particles contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine. It has been.
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • the honeycomb structure for DPF is usually a columnar body, and the columnar honeycomb structure is formed with a plurality of through holes penetrating between the opposing end faces.
  • first end surface On one end surface (first end surface) of the honeycomb structure, the end portions of the open through holes and the end portions of the through holes closed by the sealing portions are alternately arranged in a lattice pattern.
  • the through hole whose end is open on the first end surface is closed with a sealing portion on the second end surface opposite to the first end surface. Further, the through hole whose end is closed by the sealing portion on the first end surface is open on the second end surface. Therefore, in manufacturing a honeycomb structure for DPF, a step of closing only one end portion of the through hole formed in the columnar body with a sealing material (hereinafter referred to as “sealing step”) is required.
  • Patent Document 1 as an example of the above-described sealing step, a cordierite columnar body in which a plurality of through-holes are formed is installed in a cylinder, and a part of the through-holes opened on the end surface of the columnar body is formed with a film.
  • a process is disclosed in which a sealing material in the form of a slurry is applied to the end face, and the piston is pushed into the cylinder to introduce the sealing material into some through holes with the piston.
  • the present invention has been made in view of such problems of the conventional technology, and an object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a honeycomb structure that can suppress the detachment of the sealing material from the through hole.
  • a honeycomb structure manufacturing apparatus includes a pedestal, a frame placed on the surface of the pedestal, and through holes in a columnar body in which a plurality of through holes are formed.
  • the end face of the columnar body on which the mask is installed on the end face, having a mask part and a plurality of openings, and blocking a part of the through holes in the mask part, and the columnar body on which the mask is placed is provided in the frame.
  • a pressing unit that presses against the sealing material; and a moving unit that moves the columnar body pressed against the sealing material together with the frame in a direction substantially parallel to the surface of the pedestal.
  • the end face of the columnar body on which the mask is installed is pressed against the slurry-like sealing material so that the long axis direction of the through hole is perpendicular to the surface of the pedestal. Then, the sealing material is filled into the end portions of some through holes through the openings of the mask. Further, by this pressing, the end face of the columnar body and the surface of the pedestal are brought into close contact via the sealing material. After introducing the sealing material into the through hole, the columnar body is separated from the base by the moving means. If the columnar body is moved in a direction perpendicular to the surface of the pedestal to separate the columnar body from the pedestal, the sealing material in the through hole is detached from the through hole with the vertical movement of the columnar body.
  • the columnar body is separated from the pedestal by moving the columnar body together with the frame in a direction parallel to the surface of the pedestal (that is, a direction orthogonal to the long axis of the through hole).
  • the accompanying sealing material is less likely to be detached from the through hole.
  • the frame is preferably composed of an elastic body. Since the frame composed of the elastic body is easy to be in close contact with the columnar body, when the end surface of the columnar body is pressed against the slurry-like sealing material supplied into the frame, the sealing material installed in the frame is separated from the columnar body. It becomes difficult to leak from between the frame and the outside of the frame, and the sealing material is easily introduced into the through hole of the columnar body.
  • the elastic body include rubber.
  • the present invention it is possible to provide an apparatus for manufacturing a honeycomb structure that can suppress the detachment of the sealing material from the through hole.
  • FIG.1 (a) is a perspective view of the columnar body formed in the manufacturing process of the honeycomb structure which concerns on one Embodiment of this invention
  • FIG.1 (b) is an end surface of the columnar body of Fig.1 (a).
  • FIG. 2A is a perspective view of the columnar body of FIG. 1A and a mask installed on an end surface of the columnar body
  • FIG. 2B is an upper surface of the mask shown in FIG. 2A.
  • FIG. Fig.3 (a) is a perspective view of the base material with which the manufacturing apparatus of the honeycomb structure which concerns on one Embodiment of this invention, a frame, and the sealing material supplied in the frame
  • FIG.3 (b) is FIG.3.
  • FIG.3 is FIG.3.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line IIIb-IIIb of the pedestal, frame, and sealing material shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a part of the sealing step for the columnar body using the honeycomb structure manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a part of the sealing step for the columnar body using the honeycomb structure manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a part of the sealing step for the columnar body using the honeycomb structure manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG.7 (a) is a perspective view of the honeycomb structure manufactured using the manufacturing apparatus of the honeycomb structure which concerns on one Embodiment of this invention
  • FIG.7 (b) is the honeycomb structure of Fig.7 (a).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the honeycomb structure shown in FIG. 7 (a) taken along line VIII-VIII.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a frame included in a honeycomb structure manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the honeycomb structure manufacturing apparatus is installed on the pedestal 300, the ring-shaped frame 302 placed on the surface of the pedestal 300, and the end face of the columnar body 70.
  • the honeycomb structure manufacturing apparatus according to this embodiment is used in the sealing step for the columnar body 70. Below, the manufacturing method of the honeycomb structure using the manufacturing apparatus of the honeycomb structure which concerns on this embodiment is demonstrated. First, the sealing step for the columnar body will be described, and then the other steps will be described.
  • the columnar body 70 is a cylindrical body having a honeycomb structure.
  • the columnar body 70 has a plurality of partition walls 70c that are parallel to the central axis thereof and orthogonal to each other. That is, the columnar body 70 has a lattice structure in a cross section perpendicular to the central axis direction.
  • the columnar body 70 is formed with a large number of through holes 70a (flow passages) extending in the same direction (center axis direction), and the partition walls 70c separate the through holes 70a.
  • Each through hole 70 a is perpendicular to both end faces of the columnar body 70.
  • the columnar body 70 may be a porous ceramic made of, for example, an aluminum titanate sintered body.
  • aluminum titanate sintered body implies “aluminum magnesium titanate sintered body”. That is, the aluminum titanate sintered body may contain magnesium. Moreover, the aluminum titanate sintered body may contain silicon.
  • Crystal patterns such as alumina and titania may be included.
  • the columnar body 70 may be a green molded body (unfired molded body) formed from an inorganic compound powder (Al 2 O 3 , TiO 2 or the like) as a raw material for ceramics, an organic binder, or the like.
  • an inorganic compound powder Al 2 O 3 , TiO 2 or the like
  • the manufacturing method of the porous honeycomb structure which consists of an aluminum titanate sintered compact is demonstrated.
  • the first mask 200 a is attached to the first end surface of the columnar body 70 where the plurality of through holes 70 a are open.
  • the first mask 200a as shown in FIG. 2B, mask portions 270a and openings 270b having substantially the same dimensions as the through holes 70a are arranged in a staggered manner.
  • the first mask 200a is affixed to the first end surface of the columnar body 70 so that each through hole 70a overlaps the mask portion 270a and the opening 270b.
  • the second mask 200b is attached to the second end surface of the columnar body 70 opposite to the first end surface.
  • the arrangement relationship between the opening and the mask portion of the second mask 200b is opposite to that of the first mask 200a. Therefore, the through hole 70a closed by the mask portion 270b of the first mask 200a on the first end face side overlaps with the opening of the second mask 200b on the second end face side.
  • the through hole 70a closed by the mask portion of the second mask 200b on the second end surface side overlaps the opening 270a of the first mask 200a on the first end surface side. Therefore, all of the plurality of through holes 70a formed in the columnar body 70 are opened at one of the first end surface and the second end surface, and are closed by the mask portion at the other.
  • a (transparent) resin film in which no opening is formed is attached to the first end surface (through hole 70a) of the columnar body 70, and a heated metal rod or laser beam or the like.
  • a plurality of openings 270a arranged in a checkered pattern may be formed in the film by the heat rays.
  • a ring-shaped frame 302 is placed on the flat surface of the pedestal 300, and a means for supplying a sealing material (not shown) is used to remove the frame 302.
  • Slurry sealing material 304 is supplied inside.
  • the frame 302 it is preferable to use a rubber frame that is easily in close contact with the columnar body 70.
  • the shape of the frame 302 and the shape of the first end surface of the columnar body 70 are preferably substantially the same.
  • the sealing material 304 supplied into the frame 302 may be vibrated by a vibrator.
  • the sealing material 304 in the frame 302 is flattened, and bubbles in the sealing material 304 are removed. Further, it is preferable that the frame 302 is closely attached or fixed to the surface of the base 300 without a gap. Thereby, it is possible to prevent the sealing material 304 from leaking between the frame 302 and the pedestal 300.
  • a method for closely attaching or fixing the frame 302 to the surface of the base 300 is not particularly limited. For example, a double-sided adhesive tape may be interposed between the frame 302 and the pedestal 300.
  • a pedestal 300 having the same shape as the frame 302 may be used, and the frame 302 and the pedestal 300 may be overlapped and an adhesive tape may be wound around these outer peripheral surfaces.
  • the adhesive tape may be removed after the sealing member 304 is introduced into the through hole 70a and before the columnar body 70 and the frame 302 are moved by the moving means 600.
  • the frame 302 may be provided with a magnet, and the frame 302 may be brought into close contact with the metal base 300 by magnetic force.
  • the sealing material 304 a mixture of an inorganic compound powder (ceramic material, ceramic raw material powder or a mixture thereof), an organic binder, a lubricant, a pore former and a solvent may be used.
  • the composition of the inorganic compound powder contained in the sealing material 304 may be the same as or different from the composition of the inorganic compound powder for forming the columnar body 70.
  • the sealing material 304 is introduced substantially uniformly through the opening 270a into the end of each through hole that overlaps the opening 270a of the first mask 200a. It is preferable that the entire first end surface of the columnar body 70 is immersed in the sealing material 304 so that the first mask 200a attached to the first end surface is brought into contact with the surface of the base 300. Thereby, the sealing material 304 is more reliably filled in the end portion of the through hole 70a.
  • the entire columnar body 70 may be vibrated by a vibrator. As a result, the sealing material 304 is easily filled in the gaps at the end portions of the through holes 70a.
  • the columnar body 70 pressed against the sealing material 304 is moved together with the frame 302 in a direction substantially parallel to the surface of the base 300 by the moving means 600. And the frame 302 is separated from the surface of the base 300. After separating the columnar body 70 from the surface of the base together with the frame 302, the frame 302 is removed from the columnar body 304.
  • the sealing step for the second end surface to which the second mask 200b is attached is performed in the same manner as the sealing step for the first end surface to which the first mask 200a is attached. After performing the sealing step on both end faces, each mask is peeled off from each end face.
  • a (transparent) resin film in which no opening is formed is attached to the second end surface (through hole 70a) of the columnar body 70, a heated metal rod, a laser beam, or the like
  • a plurality of openings arranged in a checkered pattern may be formed in the film by the heat rays.
  • the dried columnar body is fired to seal the sealing material 304 that closes one end of the through hole 70a.
  • the sealing material 304 By sintering the sealing material 304, as shown in FIGS. 7 and 8, a ceramic sealing portion 70b for closing one end of the through hole 70a is formed, and a cylindrical honeycomb structure 170 is completed.
  • honeycomb structure In the honeycomb structure 170, the through hole 70a closed by the sealing portion 70b on the first end face side is open on the second end face side.
  • the through hole 70a closed by the sealing portion 70b on the second end surface side is open on the first end surface side.
  • a honeycomb structure (multi-cell ceramic monolith) having such a structure is suitable for DPF.
  • DPF made of sintered aluminum magnesium titanate has an extremely small coefficient of thermal expansion, a high melting point, and excellent thermal shock resistance during reproduction, compared with DPF made of SiC, cordierite or aluminum titanate alone. It is excellent in that the limit deposition amount of is large.
  • a platinum-based metal catalyst supported on a carrier such as alumina or a promoter such as ceria or zirconia may be attached to the partition wall surface of the honeycomb structure 170 for DPF.
  • the aluminum content in the aluminum titanate sintered body is not particularly limited, but is, for example, 40 to 60 mol% in terms of aluminum oxide.
  • the titanium content in the aluminum titanate sintered body is not particularly limited, but is, for example, 35 to 55 mol% in terms of titanium oxide.
  • the magnesium content in the aluminum titanate sintered body is preferably 1 to 5% by mass in terms of magnesium oxide.
  • the silicon content in the aluminum titanate sintered body is preferably 2 to 5% by mass in terms of silicon oxide.
  • the aluminum titanate sintered body may contain components derived from raw materials or trace components inevitably mixed into work-in-process in the manufacturing process.
  • the inner diameter (the length of one side of the square) of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the through hole 70a is not particularly limited, but is, for example, 0.8 to 2.5 mm.
  • the length of the honeycomb structure 170 in the direction in which the through hole 70a extends is not particularly limited, but is, for example, 40 to 350 mm.
  • the outer diameter of the honeycomb structure 170 is not particularly limited, but is, for example, 10 to 320 mm.
  • the length D of the sealing portion 70b is not particularly limited, but is 1 to 20 mm.
  • the number (cell density) of the through holes 70a opened in the end face of the honeycomb structure 170 is not particularly limited, but is, for example, 150 to 450 cpsi.
  • the unit of cpsi means “/ inch 2 ” and is equal to “/(0.0254m) 2 ”.
  • the thickness of the partition wall of the through hole 70a is not particularly limited, but is, for example, 0.15 to 0.76 mm
  • Method of forming columnar body (Preparation of raw material mixture)
  • a raw material mixture prepared by mixing an inorganic compound powder, an organic binder and a solvent with a kneader or the like is molded to obtain a green molded body.
  • the inorganic compound powder includes a titanium source powder and an aluminum source powder.
  • the inorganic compound powder may further contain a magnesium source powder and a silicon source powder.
  • the aluminum source is a compound that becomes an aluminum component constituting the aluminum titanate sintered body.
  • the aluminum source include alumina (aluminum oxide).
  • the crystal type of alumina include ⁇ -type, ⁇ -type, ⁇ -type, and ⁇ -type, and may be indefinite (amorphous). Of these, ⁇ -type alumina is preferably used.
  • the aluminum source may be a compound that is led to alumina by firing alone in air.
  • Examples of such a compound include an aluminum salt, aluminum alkoxide, aluminum hydroxide, and metal aluminum.
  • the aluminum salt may be an inorganic salt with an inorganic acid or an organic salt with an organic acid.
  • the aluminum inorganic salt include aluminum nitrates such as aluminum nitrate and ammonium aluminum nitrate, and aluminum carbonates such as ammonium aluminum carbonate.
  • the aluminum organic salt include aluminum oxalate, aluminum acetate, aluminum stearate, aluminum lactate, and aluminum laurate.
  • aluminum alkoxide examples include aluminum isopropoxide, aluminum ethoxide, aluminum sec-butoxide, aluminum tert-butoxide, and the like.
  • Examples of the aluminum hydroxide crystal type include a gibbsite type, a bayerite type, a norosotrandite type, a boehmite type, and a pseudo-boehmite type, and may be amorphous (amorphous).
  • Examples of the amorphous aluminum hydroxide include an aluminum hydrolyzate obtained by hydrolyzing an aqueous solution of a water-soluble aluminum compound such as an aluminum salt or an aluminum alkoxide.
  • an aluminum source only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
  • alumina is preferably used as the aluminum source, more preferably ⁇ -type alumina.
  • the aluminum source may contain trace components derived from the raw materials or inevitably contained in the production process.
  • the particle size of the aluminum source powder is not particularly limited.
  • the particle diameter of the aluminum source powder corresponding to a volume-based cumulative percentage of 50% measured by laser diffraction method may be in the range of 20 to 60 ⁇ m. This particle diameter is also called D50 or average particle diameter. From the viewpoint of reducing shrinkage during firing, it is preferable to use an aluminum source powder having a D50 in the range of 30 to 60 ⁇ m.
  • An alumina sol or a silica sol described later can be added to the raw material mixture.
  • fine particles in the raw material mixture are adsorbed to each other, and the amount of particles having a particle diameter of 0.1 ⁇ m or less in the green molded body is reduced to an inorganic compound powder (solid content).
  • the strength of the molded body after degreasing at 500 ° C. can be, for example, 0.2 kgf or more.
  • the alumina sol is a colloid using fine particle alumina as a dispersoid and a liquid as a dispersion medium.
  • Alumina sol can be used alone as an aluminum source, but is preferably used in combination with other aluminum sources.
  • the dispersion medium of alumina sol is removed by evaporation or the like at the time of mixing or calcination, for example.
  • the dispersion medium for the alumina sol examples include aqueous solutions and various organic solvents such as aqueous hydrochloric acid, aqueous acetic acid, aqueous nitric acid, alcohol, xylene, toluene, and methyl isobutyl ketone.
  • a colloidal alumina sol having an average particle diameter of 1 to 100 nm is preferably used.
  • Examples of commercially available alumina sol include “Alumina sol 100”, “Alumina sol 200”, “Alumina sol 520” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., “NanoTekAl 2 O 3 ” manufactured by CI Kasei. Among these, it is preferable to use “Alumina sol 200" manufactured by Nissan Chemical Industries.
  • the alumina sol can be used in an amount of 0 to 10 parts by weight, preferably 0 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the inorganic compound powder (solid content). Two or more kinds of alumina sols may be mixed and used.
  • titanium source is a compound that becomes a titanium component constituting the aluminum titanate sintered body, and examples of such a compound include titanium oxide.
  • examples of titanium oxide include titanium (IV) oxide, titanium (III) oxide, and titanium (II) oxide.
  • titanium (IV) oxide is preferably used.
  • Examples of the crystal form of titanium (IV) oxide include anatase type, rutile type, brookite type and the like, and may be indefinite (amorphous). More preferred is anatase type or rutile type titanium (IV) oxide.
  • the titanium source may be a compound that is led to titania (titanium oxide) by firing alone in air.
  • titania titanium oxide
  • examples of such compounds include titanium salts, titanium alkoxides, titanium hydroxide, titanium nitride, titanium sulfide, titanium metal and the like.
  • titanium salts include titanium trichloride, titanium tetrachloride, titanium sulfide (IV), titanium sulfide (VI), and titanium sulfate (IV).
  • titanium alkoxide include titanium (IV) ethoxide, titanium (IV) methoxide, titanium (IV) t-butoxide, titanium (IV) isobutoxide, titanium (IV) n-propoxide, titanium (IV) tetraiso Examples thereof include propoxide and chelates thereof.
  • titanium source only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
  • titanium oxide is preferably used as the titanium source, and more preferably titanium (IV) oxide.
  • a titanium source can contain the trace component contained unavoidable in the raw material origin or manufacturing process.
  • the particle size of the titanium source powder is not particularly limited.
  • the particle diameter (D50) of the titanium source powder corresponding to a volume-based cumulative percentage of 50% as measured by a laser diffraction method may be in the range of 0.5 to 25 ⁇ m.
  • the D50 of the titanium source powder is preferably in the range of 1 to 20 ⁇ m.
  • the titanium source powder may show a bimodal particle size distribution. When using a titanium source powder showing such a bimodal particle size distribution, the particle size distribution measured by the laser diffraction method is used. It is preferable that the particle diameter of the peak with the larger particle diameter is in the range of 20 to 50 ⁇ m.
  • the mode diameter of the titanium source powder measured by the laser diffraction method is not particularly limited, but may be in the range of 0.3 to 60 ⁇ m.
  • the raw material mixture may contain a magnesium source.
  • An aluminum titanate sintered body produced from a green molded body containing a magnesium source is a sintered body of aluminum magnesium titanate crystals.
  • magnesium source examples include magnesia (magnesium oxide) and a compound that is led to magnesia by firing alone in air.
  • magnesia magnesium oxide
  • a compound that is led to magnesia by firing alone in air examples include magnesium salt, magnesium alkoxide, magnesium hydroxide, magnesium nitride, metal magnesium and the like.
  • magnesium salts include magnesium chloride, magnesium perchlorate, magnesium phosphate, magnesium pyrophosphate, magnesium oxalate, magnesium nitrate, magnesium carbonate, magnesium acetate, magnesium sulfate, magnesium citrate, magnesium lactate, magnesium stearate, Examples include magnesium salicylate, magnesium myristate, magnesium gluconate, magnesium dimethacrylate, and magnesium benzoate.
  • magnesium alkoxide examples include magnesium methoxide and magnesium ethoxide.
  • a magnesium source can contain the trace component contained unavoidable in the raw material origin or manufacturing process.
  • magnesium source a compound serving both as a magnesium source and an aluminum source can also be used.
  • An example of such a compound is magnesia spinel (MgAl 2 O 4 ).
  • magnesium source only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
  • the particle size of the magnesium source powder is not particularly limited.
  • the particle diameter (D50) of the magnesium source powder corresponding to a volume-based cumulative percentage of 50% measured by a laser diffraction method may be in the range of 0.5 to 30 ⁇ m. From the viewpoint of reducing the shrinkage ratio during firing, it is preferable to use a magnesium source powder having a D50 in the range of 3 to 20 ⁇ m.
  • the molar amount of the magnesium source in terms of MgO (magnesia) in the green molded body is based on the total molar amount of the aluminum source in terms of Al 2 O 3 (alumina) and the titanium source in terms of TiO 2 (titania). 0.03-0.15 is preferable, and 0.03-0.12 is more preferable. By adjusting the content of the magnesium source within this range, an aluminum titanate sintered body having a large pore diameter and an open porosity with improved heat resistance can be obtained relatively easily.
  • the raw material mixture may further contain a silicon source.
  • the silicon source is a compound that becomes a silicon component and is contained in the aluminum titanate sintered body. By using the silicon source in combination, it becomes possible to obtain an aluminum titanate sintered body with improved heat resistance.
  • Examples of the silicon source include silicon oxides (silica) such as silicon dioxide and silicon monoxide.
  • the silicon source may be a compound that is led to silica by firing alone in air.
  • examples of such compounds include silicic acid, silicon carbide, silicon nitride, silicon sulfide, silicon tetrachloride, silicon acetate, sodium silicate, sodium orthosilicate, feldspar, and glass frit.
  • feldspar, glass frit and the like are preferably used, and glass frit and the like are more preferably used because they are easily available industrially and have a stable composition.
  • Glass frit means flakes or powdery glass obtained by pulverizing glass.
  • As the silicon source a powder made of a mixture of feldspar and glass frit can also be used.
  • the silicon source is a glass frit
  • the yield point of the glass frit is defined as a temperature (° C.) at which the expansion of the glass frit is measured from a low temperature by using a thermomechanical analyzer (TMA: Thermo Mechanical Analysis), and then the expansion stops.
  • a general silicate glass containing silicate (SiO 2 ) as a main component (0% by weight or more in all components) can be used.
  • the glass constituting the glass frit includes other components such as alumina (Al 2 O 3 ), sodium oxide (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), calcium oxide ( CaO), magnesia (MgO) and the like may be included.
  • the glass constituting the glass frit may contain ZrO 2 in order to improve the hot water resistance of the glass itself.
  • silicon source only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
  • the particle size of the silicon source powder is not particularly limited.
  • the particle diameter (D50) of the silicon source corresponding to a volume-based cumulative percentage of 50% measured by laser diffraction method may be in the range of 0.5 to 30 ⁇ m.
  • the D50 of the silicon source is in the range of 1 to 20 ⁇ m.
  • the content of the silicon source in the raw material mixture is 100 parts by weight of the total amount of the aluminum source in terms of Al 2 O 3 (alumina) and the titanium source in terms of TiO 2 (titania).
  • the content of the silicon source in the raw material mixture is more preferably 2 wt% or more and 5 wt% or less in the inorganic compound source contained in the raw material mixture.
  • the silicon source may contain trace components that are derived from the raw materials or inevitably contained in the production process.
  • a composite oxide such as magnesia spinel (MgAl 2 O 4 )
  • a compound containing two or more metal elements among titanium, aluminum, silicon, and magnesium can be used as a raw material.
  • silica sol is a colloid using fine particle silica as a dispersoid and liquid as a dispersion medium.
  • the silica sol can be used alone as a silicon source, but is preferably used in combination with other silica sources.
  • the dispersion medium of silica nasol is removed by evaporation or the like during mixing or calcination, for example.
  • Examples of the dispersion medium for silica sol include aqueous solutions and various organic solvents such as aqueous ammonia solution, alcohol, xylene, toluene, and triglyceride.
  • a colloidal silica sol having an average particle diameter of 1 to 100 nm is preferably used.
  • silica sol examples include “Snowtex 20, 30, 40, 50, N, O, S, C, 20L, OL, XS, XL, YL, ZL, QAS-40, LSS manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. -35, LSS-45 "," Adelite AT-20, AT-30, AT-40, AT-50, AT-20N, AT-20A, AT-30A, AT-20Q, AT-300, manufactured by Asahi Denka Co., Ltd. “AT-300Q”, “Cataloid S-20L, S-20H, S-30L, S-30H, SI-30, SI-40, SI-50, SI-350, SI-500, SI-manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • the content of silica sol in the raw material mixture may be 0 to 10 parts by weight, preferably 0 to 5 parts by weight in terms of solid content with respect to 100 parts by weight of the inorganic compound powder (solid content). Two or more kinds of silica sols may be mixed and used.
  • the raw material mixture may contain aluminum titanate or aluminum magnesium titanate.
  • the aluminum magnesium titanate corresponds to a raw material having both a titanium source, an aluminum source, and a magnesium source.
  • organic binder a water-soluble organic binder is preferable.
  • the water-soluble organic binder include celluloses such as methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and hydroxyethylmethylcellulose; alcohols such as polyvinyl alcohol; salts such as lignin sulfonate.
  • the amount of the organic binder is usually 20 parts by weight or less, preferably 15 parts by weight or less, more preferably 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic compound powder.
  • the lower limit amount of the organic binder is usually 0.1 parts by weight, preferably 3 parts by weight.
  • solvent for example, alcohols such as methanol, ethanol, butanol and propanol, glycols such as propylene glycol, polypropylene glycol and ethylene glycol, and polar solvents such as water can be used. Of these, water is preferable, and ion-exchanged water is more preferably used from the viewpoint of few impurities.
  • the amount of the solvent used is usually 10 to 100 parts by weight, preferably 20 to 80 parts by weight, based on 100 parts by weight of the inorganic compound powder.
  • a nonpolar solvent may be used as the solvent.
  • the raw material mixture can contain an organic additive other than the organic binder.
  • organic additives are, for example, pore formers, lubricants and plasticizers, and dispersants.
  • the pore-forming agent examples include carbon materials such as graphite, resins such as polyethylene, polypropylene, and polymethyl methacrylate, plant materials such as starch, nut shells, walnut shells, and corn, ice, and dry ice.
  • the amount of pore-forming agent added is usually 0 to 40 parts by weight, preferably 0 to 25 parts by weight, based on 100 parts by weight of the inorganic compound powder.
  • the pore former disappears when the green molded body is fired. Therefore, in the aluminum titanate sintered body, micropores are formed at locations where the pore-forming agent was present.
  • Lubricants and plasticizers include alcohols such as glycerin, higher fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, palmitic acid, alginic acid, oleic acid and stearic acid, and stearic acid metal salts such as Al stearate.
  • the addition amount of the lubricant and the plasticizer is usually 0 to 10 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic compound powder.
  • the dispersant examples include inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid, organic acids such as oxalic acid, citric acid, acetic acid, malic acid and lactic acid, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, ammonium polycarboxylate, Surfactants such as oxyalkylene alkyl ethers are listed.
  • the amount of the dispersant added is usually 0 to 20 parts by weight, preferably 2 to 8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the inorganic compound powder.
  • a green molded body is formed by molding the above-described raw material mixture using an extruder having a die having a lattice-shaped opening. In addition, you may knead
  • a columnar body can be obtained by calcining (degreasing) and firing the green molded body described above.
  • the obtained columnar body is mainly composed of a sintered body of crystal grains of aluminum titanate.
  • by performing firing after forming the raw material mixture it is possible to suppress shrinkage during firing compared to the case of directly firing the raw material mixture, and cracking of the obtained aluminum titanate sintered body
  • the green molded body may be used as a columnar body without firing.
  • Calcination is a process for removing the organic binder in the green molded body and the organic additive blended as necessary by burning or decomposing.
  • a typical calcining process corresponds to an initial stage of the firing process, that is, a temperature raising stage (for example, a temperature range of 300 to 900 ° C.) until the green molded body reaches the firing temperature.
  • a temperature raising stage for example, a temperature range of 300 to 900 ° C.
  • the firing temperature of the green molded body is usually 1300 ° C. or higher, preferably 1400 ° C. or higher.
  • the firing temperature is usually 1650 ° C. or lower, preferably 1550 ° C. or lower.
  • the rate of temperature increase up to the firing temperature is not particularly limited, but is usually 1 ° C./hour to 500 ° C./hour.
  • Firing is usually performed in the atmosphere, but depending on the type and usage ratio of the raw material powder used, that is, aluminum source powder, titanium source powder, magnesium source powder and silicon source powder, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.
  • the firing may be performed in a reducing gas such as carbon monoxide gas or hydrogen gas. Further, the firing may be performed in an atmosphere in which the water vapor partial pressure is lowered.
  • Calcination is usually performed using a normal firing furnace such as a tubular electric furnace, a box-type electric furnace, a tunnel furnace, a far-infrared furnace, a microwave heating furnace, a shaft furnace, a reflection furnace, a rotary furnace, or a roller hearth furnace. Firing may be performed batchwise or continuously. Moreover, you may carry out by a stationary type and may carry out by a fluid type.
  • a normal firing furnace such as a tubular electric furnace, a box-type electric furnace, a tunnel furnace, a far-infrared furnace, a microwave heating furnace, a shaft furnace, a reflection furnace, a rotary furnace, or a roller hearth furnace.
  • Firing may be performed batchwise or continuously.
  • you may carry out by a stationary type and may carry out by a fluid type.
  • the time required for firing may be sufficient time for the green molded body to transition to the aluminum titanate crystal, and varies depending on the amount of the green molded body, the type of firing furnace, firing temperature, firing atmosphere, etc. 10 minutes to 24 hours.
  • the green molded body may be heated at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the organic binder and other organic additives and lower than the sintering temperature of the inorganic compound powder.
  • the green molded body after the calcining step may be heated at a temperature equal to or higher than the sintering temperature of the inorganic compound powder.
  • the columnar body 70 having a honeycomb structure can be obtained.
  • Such a columnar body 70 has a shape that substantially maintains the shape of the green molded body immediately after molding.
  • the obtained columnar body 70 can be processed into a desired shape by grinding or the like.
  • the honeycomb structure 170 may be a porous ceramic made of cordierite or silicon carbide.
  • the columnar body includes cordierite, silicon carbide, or raw material powder thereof.
  • the shape of the honeycomb structure 170 is not limited to a cylinder, and can take any shape depending on the application.
  • the shape of the honeycomb structure 170 may be a polygonal column, an elliptical column, or the like.
  • the shape of the frame 302 can be any shape that matches the shape of the honeycomb structure 170, and may be a polygon or an ellipse.
  • a tapered rubber ring 302a having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the end face of the columnar body may be used as the frame 302a.
  • the tapered rubber ring 302a is placed on the surface of the pedestal 300 with the side with the largest inner diameter of the tapered rubber ring 302a facing away from the surface of the pedestal 300, and the sealing material 304 is attached to the tapered rubber ring 302a.
  • the columnar body is pressed against the sealing material 304 in the tapered rubber ring 302a, the columnar body and the tapered rubber ring 302a are easily brought into close contact with each other, and the sealing material is interposed between the columnar body and the tapered rubber ring 302a. Since it becomes difficult to escape, the sealing material 304 is easily introduced into the through hole 70a in the vicinity of the peripheral edge of the end face of the columnar body.
  • the use of the honeycomb structure is not limited to DPF.
  • the honeycomb structure includes an exhaust gas filter or catalyst carrier used for exhaust gas purification of an internal combustion engine such as a gasoline engine, a filter used for filtering food and drink such as beer, and gas components (for example, carbon monoxide, carbon dioxide, etc.) generated during petroleum refining. , Nitrogen, oxygen, etc.) can be suitably applied to ceramic filters such as a selective permeation filter.
  • an aluminum titanate sintered compact has a high pore volume and an open porosity, it can maintain favorable filter performance over a long period of time.
  • Example 1 A raw material mixture containing an inorganic compound powder, an organic binder, a lubricant, a pore former, a plasticizer, a dispersant, and water (solvent), which are raw materials for the aluminum titanate crystal, was prepared. This raw material mixture was kneaded and extruded to produce a green molded body (columnar body 70) having a honeycomb structure as shown in FIG.
  • the inner diameter (the length of one side of the square) of the through hole 70a formed in the columnar body 70 was 1.2 mm.
  • the number (cell density) of the through holes 70a opened in the end face of the columnar body 70 was 0.43 / mm 2 .
  • the length of the columnar body 70 in the direction in which the through hole 70a extends was 171 mm.
  • the outer diameter of the end surface of the columnar body 70 was 162 mm.
  • the sealing material 304 was introduced into a part of the through holes 70a opened on both end faces of the columnar body 70 by the above-described embodiment and the manufacturing method shown in FIGS. That is, the first mask 200 a was attached to the first end surface of the columnar body 70, and the second mask 200 b was attached to the second end surface of the columnar body 70. Next, a slurry-like sealing material 304 was supplied into the rubber ring 302 placed on the surface of the base 300. Using the pressing means 400, the first end surface of the columnar body 70 to which the first mask 200a was stuck was pressed against the sealing material 304 in the rubber ring.
  • the columnar body 70 pressed against the sealing material 304 is moved together with the rubber ring 302 in a direction substantially parallel to the surface of the pedestal 300 using the moving means 600 to separate the columnar body 70 and the rubber ring 302 from the pedestal 300. .
  • the sealing step for the second end surface of the columnar body 70 was performed in the same manner as the sealing step for the first end surface.
  • the thickness of the sealing material 304 stretched in the rubber ring 302 in each sealing step was 3 mm.
  • the weight of the sealing material 304 supplied into the rubber ring 302 in each sealing step was 100 g.
  • As the sealing material 304 a mixture of aluminum titanate raw material powder, an organic binder, a lubricant, and water (solvent) was used.
  • each mask is peeled off from each end face of the columnar body 70, and the columnar body 70 is dried and baked, so that an embodiment made of a porous aluminum titanate crystal as shown in FIGS. 1 honeycomb structure 170 was obtained.
  • the sealing material 304 is introduced into the end portion of the through hole 70a that overlaps the opening portion 270a of the first mask 200a on the first end surface side, and the sealing portion 70b is formed.
  • the sealing material 304 is introduced into the end portion of the through hole 70a that overlaps the opening portion 270a of the first mask 200a on the first end surface side, and the sealing portion 70b is formed.
  • the sealing material 304 was not introduced into the through-hole 70a that was blocked by the mask portion 270b of the first mask 200a on the first end surface side, and the sealing portion 70b was not formed. It was confirmed that the sealing material 304 was introduced into the end portion of the through hole 70a that overlapped the opening portion of the second mask 200b on the second end face side, and the sealing portion 70b was formed. It was confirmed that the sealing material 304 was not introduced into the through-hole 70a that was blocked by the mask portion 270b of the second mask 200b on the second end face side, and the sealing portion 70b was not formed.
  • the through hole 70a closed by the sealing part 70b on the first end face side is open on the second end face side
  • the through hole 70a closed by the sealing part 70b on the second end face side is on the first end face side. Confirmed to be open.
  • the honeycomb structure 170 of Example 1 was cut perpendicularly to the end face, and the length D in the longitudinal direction of the through hole 70a of the sealing portion 70b that plugs one end of each through hole 70a was measured. did.
  • the length D at the center of the end face of the honeycomb structure 170 tended to be longer than the length D at the peripheral edge of the end face.
  • the maximum value of the length D was 10.00 mm.
  • the minimum value of the length D was 6.00 mm.
  • the average value of the length D was 9.13.
  • the standard deviation ⁇ of the length D was 0.79 mm.
  • Example 2 In Example 2, as shown in FIG. 9, a tapered rubber ring 302a having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the end surface of the columnar body 70 was used as the frame 302a.
  • the tapered rubber ring 302a is placed on the surface of the pedestal 300 with the side with the largest inner diameter of the tapered rubber ring 302a facing away from the surface of the pedestal 300, and the sealing material 304 is attached to the tapered rubber ring 302a. Supplied.
  • Example 2 the thickness of the sealing material 304 stretched in the tapered rubber ring 302a in each sealing step was set to 2.5 mm. In Example 2, the weight of the sealing material 304 supplied into the tapered rubber ring 302 in each sealing step was 80 g. In Example 2, the entire columnar body 70 was vibrated by a vibrator after the sealing step for the first end surface. Further, after the sealing step for the second end face, the entire columnar body 70 was vibrated by a vibrator. After these vibration steps, the columnar body 70 was dried and fired.
  • Example 2 a honeycomb structure of Example 2 made of porous aluminum titanate-based crystals was formed in the same manner as Example 1.
  • the through-hole 70a closed by the sealing portion 70b on the first end surface side is open on the second end surface side, and on the second end surface side. It was confirmed that the through hole 70a closed by the sealing portion 70b is open on the first end face side.
  • the length D of the sealing portion 70b that blocks one end of each through hole 70a of the honeycomb structure of Example 2 was measured in the same manner as in Example 1.
  • the length D at the center of the end face of the honeycomb structure tended to be longer than the length D at the peripheral edge of the end face.
  • the maximum value of the length D was 6.00 mm.
  • the minimum value of the length D was 2.30 mm.
  • the average value of the length D was 5.12.
  • the standard deviation ⁇ of the length D was 0.86 mm. In Example 2, it was confirmed that the length D was a uniform length of 4 ⁇ 2 mm.
  • the manufacturing apparatus according to the present invention can suppress the detachment of the sealing material from the through hole, and is therefore suitable for manufacturing a honeycomb structure for DPF.

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Abstract

　本発明のハニカム構造体１７０の製造装置は、台座３００と、台座３００の表面に載置される枠３０２と、複数の貫通孔７０ａが形成された柱状体７０の貫通孔７０ａが開いている端面に設置され、マスク部２７０ｂ及び複数の開口部２７０ａを有し、マスク部２７０ｂで一部の貫通孔７０ａを塞ぐマスク２００ａと、マスク２００ａが設置された柱状体７０の端面を、枠３０２内に供給されたスラリー状の封口材３０４に押し当てる押し当て手段４００と、封口材３０４に押し当てられた柱状体７０を、枠３０２と共に台座３００の表面に略平行な方向に移動させる移動手段６００と、を備える。

Description

ハニカム構造体の製造装置
　本発明は、ハニカム構造体の製造装置に関する。
　従来、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスに含まれるカーボン粒子等の微細粒子を捕集するためのセラミックスフィルター（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒ）として、多孔質のセラミックスからなるハニカム構造体が用いられている。
　ＤＰＦ用のハニカム構造体は通常柱状体であり、柱状のハニカム構造体には、その対向する端面間を貫通する複数の貫通孔が形成されている。ハニカム構造体の一方の端面（第一端面）では、開いた貫通孔の端部と封口部で塞がれた貫通孔の端部とが、格子状に交互に配置されている。第一端面において端部が開いている貫通孔は、第一端面と反対側の第二端面において封口部で塞がれている。また、第一端面において端部が封口部で塞がれている貫通孔は、第二端面において開いている。したがって、ＤＰＦ用のハニカム構造体の製造では、柱状体に形成された貫通孔の端部の一方だけを封口材で塞ぐ工程（以下、「封口工程」という。）が必要となる。
　下記特許文献１には、上記の封口工程の一例として、複数の貫通孔が形成されたコージェライトの柱状体をシリンダー内に設置し、柱状体の端面に開いた一部の貫通孔をフィルムで塞ぎ、当該端面にスラリー状の封口材を塗り、ピストンをシリンダー内に押し込むことにより、封口材をピストンで一部の貫通孔内に導入する工程が開示されている。
特公昭６３－２４７３１号公報
　上記特許文献１に開示された封口工程では、封口材をピストンで貫通孔内に導入した際に、ピストンと柱状体の端面とが封口材を介して密着する。そのため、ピストンにより貫通孔内に導入された封口材が、ピストンのシリンダー内からの引き抜きに伴って貫通孔から引き出されてしまう。したがって、上記特許文献１に開示された封口工程を用いて製造したＤＰＦでは、両端部が封口部で塞がれていない貫通孔内を微細粒子が通過してしまい、微細粒子の捕集率が低下してしまう。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、貫通孔からの封口材の脱離を抑制できるハニカム構造体の製造装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係るハニカム構造体の製造装置は、台座と、台座の表面に載置される枠と、複数の貫通孔が形成された柱状体の貫通孔が開いている端面に設置され、マスク部及び複数の開口部を有し、マスク部で一部の貫通孔を塞ぐマスクと、マスクが設置された柱状体の端面を、枠内に供給されたスラリー状の封口材に押し当てる押し当て手段と、封口材に押し当てられた柱状体を、枠と共に台座の表面に略平行な方向に移動させる移動手段と、を備える。
　上記本発明では、貫通孔の長軸方向が台座の表面に垂直になるように、マスクが設置された柱状体の端面をスラリー状の封口材に押し当てる。すると、マスクの開口部を通じて一部の貫通孔の端部に封口材が充填される。また、この押し当てにより、柱状体の端面と台座の表面とが封口材を介して密着する。貫通孔に封口材を導入した後、移動手段によって柱状体を台座から分離する。仮に柱状体を台座の表面に垂直な方向に移動させて柱状体を台座から分離させると、柱状体の垂直移動に伴い貫通孔内の封口材が貫通孔から脱離しまう。貫通孔の長軸方向と柱状体の移動方向とが一致すると、柱状体の移動に伴って貫通孔から封口材が引き抜かれ易いからである。しかし、上記本発明では、柱状体を枠と共に台座の表面に平行な方向（すなわち、貫通孔の長軸に直交する方向）に移動させて柱状体を台座から分離させるため、柱状体の移動に伴う封口材の貫通孔からの脱離が生じ難い。
　上記本発明では、枠が弾性体から構成されることが好ましい。弾性体から構成される枠は柱状体と密着しやすいため、柱状体の端面を枠内に供給されたスラリー状の封口材に押し当てる際に、枠内に設置された封口材が柱状体と枠との間から枠外へ漏れ難くなり、封口材が柱状体の貫通孔内に確実に導入され易くなる。弾性体としては、例えば、ゴムが挙げられる。
　本発明によれば、貫通孔からの封口材の脱離を抑制できるハニカム構造体の製造装置を提供することが可能となる。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の製造過程で形成される柱状体の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の柱状体の端面図である。 図２（ａ）は、図１（ａ）の柱状体と、当該柱状体の端面に設置されたマスクの斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すマスクの上面図である。 図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の製造装置が備える台座及び枠と枠内に供給された封口材の斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す台座、枠及び封口材のＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の製造装置を用いた柱状体に対する封口工程の一部を示す模式図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の製造装置を用いた柱状体に対する封口工程の一部を示す模式図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の製造装置を用いた柱状体に対する封口工程の一部を示す模式図である。 図７（ａ）は、本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の製造装置を用いて製造したハニカム構造体の斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のハニカム構造体の端面図である。 図８は、図７（ａ）に示すハニカム構造体のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。 図９は、本発明の他の実施形態に係るハニカム構造体の製造装置が備える枠の断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付す。また、上下左右の位置関係は図面に示す通りであるが、寸法の比率は図面に示すものに限定されない。
　＜ハニカム構造体の製造装置の概要＞
　図２～６に示すように、本実施形態に係るハニカム構造体の製造装置は、台座３００と、台座３００の表面に載置されるリング状の枠３０２と、柱状体７０の端面に設置されるマスク２００ａ，２００ｂと、マスク２００ａが設置された柱状体７０の端面を枠３０２内に供給されたスラリー状の封口材３０４に押し当てる押し当て手段４００と、封口材３０４に押し当てられた柱状体７０を枠３０２と共に台座の表面に平行な方向に移動させる移動手段６００と、を備える。この本実施形態に係るハニカム構造体の製造装置は、柱状体７０に対する封口工程に用いられる。以下では、本実施形態に係るハニカム構造体の製造装置を用いたハニカム構造体の製造方法について説明する。まず、柱状体に対する封口工程について説明し、続いて他の工程について説明する。
　＜ハニカム構造体の製造方法＞
　（柱状体）
　図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、柱状体７０は、ハニカム構造を有する円柱体である。柱状体７０は、その中心軸に平行であり、互いに直交する複数の隔壁７０ｃを有する。つまり、柱状体７０は、その中心軸方向に垂直な断面において格子構造を有する。換言すれば、柱状体７０には、同一方向（中心軸方向）に延びる多数の貫通孔７０ａ（流路）が形成されており、隔壁７０ｃが各貫通孔７０ａを隔てる。各貫通孔７０ａは柱状体７０の両端面に垂直である。なお、柱状体７０が有する複数の隔壁７０ｃが互いになす角は特に限定されず、例えば１２０°であってもよい。柱状体７０は、例えば、チタン酸アルミニウム焼結体等からなる多孔質のセラミックスであればよい。なお、本実施形態において、「チタン酸アルミニウム焼結体」は「チタン酸アルミニウムマグネシウム焼結体」を含意する。つまり、チタン酸アルミニウム焼結体は、マグネシウムを含有してもよい。また、チタン酸アルミニウム焼結体はケイ素を含有してもよい。チタン酸アルミニウム焼結体は、Ｘ線回折スペクトルにおいて、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）またはチタン酸アルミニウムマグネシウム（Ａｌ２（１－ｘ）ＭｇｘＴｉ（１＋ｘ）Ｏ５）の結晶パターンのほか、アルミナ、チタニアなどの結晶パターンを含んでいてもよい。柱状体７０の形成方法については後述する。なお、柱状体７０は、セラミックスの原料の無機化合物粉末（Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２等）及び有機バインダ等から形成されたグリーン成形体（未焼成の成形体）であってもよい。以下では、チタン酸アルミニウム焼結体からなる多孔質のハニカム構造体の製造方法について説明する。
　[封口工程]
　図１，２に示すように、封口工程では、柱状体７０において複数の貫通孔７０ａが開いている第一端面に第一マスク２００ａを貼り付ける。第一マスク２００ａでは、図２（ｂ）に示すように、貫通孔７０ａと略同様の寸法を有するマスク部２７０ａと開口部２７０ｂとが千鳥状に配置されている。各貫通孔７０ａとマスク部２７０ａ及び開口部２７０ｂとが重なるように、柱状体７０の第一端面に第一マスク２００ａを貼り付ける。また、柱状体７０において第一端面とは反対側の第二端面に、第二マスク２００ｂを貼り付ける。第二マスク２００ｂが有する開口部とマスク部の配置関係は第一マスク２００ａとは真逆である。したがって、第一端面側で第一マスク２００ａのマスク部２７０ｂに塞がれた貫通孔７０ａは、第二端面側で第二マスク２００ｂの開口部と重なる。第二端面側で第二マスク２００ｂのマスク部に塞がれた貫通孔７０ａは、第一端面側で第一マスク２００ａの開口部２７０ａと重なる。したがって、柱状体７０に形成された複数の貫通孔７０ａのいずれも、第一端面又は第二端面のいずれか一方において開き、他方においてマスク部で塞がれる。なお、第一マスク２００ａを用いる代わりに、開口部が形成されていない（透明の）樹脂製のフィルムを柱状体７０の第一端面(貫通孔７０ａ)に貼り付け、加熱した金属棒又はレーザー光線等の熱線により、市松模様状に並ぶ複数の開口部２７０ａをフィルムに形成してもよい。
　図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、台座３００の平坦な表面にリング状の枠３０２を載置し、封口材を供給する手段（図中省略）を用いて枠３０２の内側にスラリー状の封口材３０４を供給する。枠３０２としては、柱状体７０と密着し易いゴム製の枠を用いることが好ましい。また、枠３０２と柱状体７０とを密着させるために、枠３０２の形状と柱状体７０の第一端面の形状は略同じであることが好ましい。なお、枠３０２内に供給された封口材３０４を振動器により振動させてもよい。この振動により、枠３０２内の封口材３０４が平坦化し、封口材３０４中の気泡が除去される。また、枠３０２を台座３００の表面に隙間なく密着又は固定することが好ましい。これにより、枠３０２と台座３００との間から封口材３０４が漏れることを防止できる。枠３０２を台座３００の表面に密着又は固定する方法は特に限定されない。例えば、枠３０２と台座３００との間に両面接着テープを介在させてもよい。枠３０２と同様の形状の台座３００を用い、枠３０２及び台座３００を重ねてこれらの外周面に接着テープを巻いてもよい。接着テープを用いる場合は、貫通孔７０ａへ封口材３０４を導入した後、移動手段６００で柱状体７０及び枠３０２を移動させる前に接着テープを除去すればよい。また、枠３０２に磁石を具備させ、磁力により枠３０２を金属製の台座３００に密着させてもよい。
　封口材３０４としては、無機化合物粉末（セラミックス材料、セラミックスの原料粉末又はそれらの混合物）、有機バインダ、潤滑剤、造孔剤及び溶媒等の混合物を用いればよい。封口材３０４が含有する無機化合物粉末の組成は、柱状体７０を形成するための無機化合物粉末の組成と同じであってもよく、異なっていてもよい。
　図４，５に示すように、第一マスク２００ａが貼られた柱状体７０の第一端面を、枠３０２内の封口材３０４に押し当てる。これにより、図５に示すように、第一マスク２００ａの開口部２７０ａと重なる各貫通孔の端部内に開口部２７０ａを通じて封口材３０４が略均一に導入される。なお、柱状体７０の第一端面全体を封口材３０４に浸らせて、第一端面に貼られた第一マスク２００ａを台座３００の表面に接触させることが好ましい。これにより、より確実に貫通孔７０ａの端部内に封口材３０４が充填される。なお、封口工程では、貫通孔７０ａに封口材３０４を導入した後、柱状体７０全体を振動器により振動させてもよい。これにより、封口材３０４が貫通孔７０ａの端部の隙間に隈なく充填され易くなる。
　封口材３０４を貫通孔７０ａ内に導入した後、移動手段６００によって、封口材３０４に押し当てられた柱状体７０を枠３０２と共に、台座３００の表面に略平行な方向に移動させ、柱状体７０及び枠３０２を台座３００の表面から分離する。柱状体７０を枠３０２と共に台座の表面から分離させた後で、柱状体３０４から枠３０２を取り外す。
　第一マスク２００ａが貼られた第一端面に対する上記の封口工程と同様に、第二マスク２００ｂが貼られた第二端面に対する封口工程を実施する。両端面に封口工程を施した後に、各端面から各マスクを剥がす。なお、第二マスク２００ｂを用いる代わりに、開口部が形成されていない（透明の）樹脂製のフィルムを柱状体７０の第二端面(貫通孔７０ａ)に貼り付け、加熱した金属棒又はレーザー光線等の熱線により、市松模様状に並ぶ複数の開口部をフィルムに形成してもよい。
　第一端面及び第二端面に対する上記の封口工程を行った後に、乾燥させた柱状体を焼成し、貫通孔７０ａの一端を塞ぐ封口材３０４を焼結させる。封口材３０４の焼結により、図７，８に示すように、貫通孔７０ａの一端を塞ぐセラミックスの封口部７０ｂが形成され、円柱状のハニカム構造体１７０が完成する。
　（ハニカム構造体）
　ハニカム構造体１７０では、第一端面側で封口部７０ｂに塞がれた貫通孔７０ａは、第二端面側で開いている。第二端面側で封口部７０ｂに塞がれた貫通孔７０ａは、第一端面側で開いている。このような構造を有するハニカム構造体（多セル型セラミックモノリス）はＤＰＦに好適である。特にチタン酸アルミニウムマグネシウム焼結体からなるＤＰＦは、ＳｉＣ、コージェライト又はチタン酸アルミニウム単体からなるＤＰＦに比べて、熱膨張係数が極めて小さく、融点が高く、再生時の耐熱衝撃性に優れ、煤の限界堆積量が大きい点において優れている。なお、ＤＰＦ用のハニカム構造体１７０の隔壁表面に、アルミナ等の担体に担持された白金系金属触媒や、セリア又はジルコニア等の助触媒を付着させてもよい。
　チタン酸アルミニウム焼結体におけるアルミニウムの含有率は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム換算で４０～６０モル％である。チタン酸アルミニウム焼結体におけるチタンの含有率は、特に限定されないが、例えば、酸化チタン換算で３５～５５モル％である。チタン酸アルミニウム焼結体におけるマグネシウムの含有率は酸化マグネシウム換算で１～５質量％であることが好ましい。チタン酸アルミニウム焼結体におけるケイ素の含有率は酸化ケイ素換算で２～５質量％であることが好ましい。なお、チタン酸アルミニウム焼結体の組成は、原料混合物の組成により適宜調整すればよい。チタン酸アルミニウム焼結体は、上記の成分以外に、原料に由来する成分又は製造工程において不可避的に仕掛品に混入する微量の成分を含有し得る。
　貫通孔７０ａの長手方向に垂直な断面の内径（正方形の一辺の長さ）は特に限定されないが、例えば０．８～２．５ｍｍである。貫通孔７０ａが延びる方向におけるハニカム構造体１７０の長さは特に限定されないが、例えば４０～３５０ｍｍである。また、ハニカム構造体１７０の外径も特に限定されないが、例えば１０～３２０ｍｍである。封口部７０ｂの長さＤは特に限定されないが１～２０ｍｍである。ハニカム構造体１７０の端面に開いている貫通孔７０ａの数（セル密度）は特に限定されないが、例えば１５０～４５０ｃｐｓｉである。なお、ｃｐｓｉとの単位は「／ｉｎｃｈ２」を意味し、「／（０．０２５４ｍ）２」に等しい。貫通孔７０ａの隔壁の厚さは特に限定されないが、例えば０．１５～０．７６ｍｍである。
　[柱状体の形成方法]
　（原料混合物の調製）
　柱状体を形成するために、無機化合物粉末、有機バインダ及び溶媒を混練機等により混合して調製した原料混合物を成形して、グリーン成形体を得る。無機化合物粉末は、チタン源粉末及びアルミニウム源粉末を含む。無機化合物粉末は、更にマグネシウム源粉末及びケイ素源粉末を含んでもよい。
　（アルミニウム源）
　アルミニウム源は、チタン酸アルミニウム焼結体を構成するアルミニウム成分となる化合物である。アルミニウム源としては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）が挙げられる。アルミナの結晶型としては、γ型、δ型、θ型、α型などが挙げられ、不定形（アモルファス）であってもよい。なかでも、α型のアルミナが好ましく用いられる。
　アルミニウム源は、単独で空気中で焼成することによりアルミナに導かれる化合物であってもよい。かかる化合物としては、例えばアルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド、水酸化アルミニウム、金属アルミニウムなどが挙げられる。
　アルミニウム塩は、無機酸との無機塩であってもよいし、有機酸との有機塩であってもよい。具体的なアルミニウム無機塩としては、例えば、硝酸アルミニウム、硝酸アンモニウムアルミニウムなどのアルミニウム硝酸塩、炭酸アンモニウムアルミニウムなどのアルミニウム炭酸塩などが挙げられる。アルミニウム有機塩としては、例えば、蓚酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウムなどが挙げられる。
　アルミニウムアルコキシドとして具体的には、例えば、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムｓｅｃ－ブトキシド、アルミニウムｔｅｒｔ－ブトキシドなどが挙げられる。
　水酸化アルミニウムの結晶型としては、例えば、ギブサイト型、バイヤライト型、ノロソトランダイト型、ベーマイト型、擬ベーマイト型などが挙げられ、不定形（アモルファス）であってもよい。アモルファスの水酸化アルミニウムとしては、例えば、アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシドなどのような水溶性アルミニウム化合物の水溶液を加水分解して得られるアルミニウム加水分解物も挙げられる。
　アルミニウム源としては、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　上記のなかでも、アルミニウム源としては、アルミナが好ましく用いられ、より好ましくは、α型のアルミナである。なお、アルミニウム源は、その原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
　アルミニウム源粉末の粒径は、特に限定されない。例えば、レーザー回折法により測定される体積基準の累積百分率５０％に相当するアルミニウム源粉末の粒子径は２０～６０μｍの範囲内であればよい。なお、この粒子径は、Ｄ５０又は平均粒子径とも呼ばれる。焼成時の収縮率低減の観点からは、Ｄ５０が３０～６０μｍの範囲内であるアルミニウム源粉末を用いることが好ましい。
　原料混合物にはアルミナゾルや後述のシリカゾルを添加することができる。このように、アルミナゾル、シリカゾル等を添加することにより、原料混合物中の微小な粒子同士を吸着させ、グリーン成形体中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の量を、無機化合物粉末（固形分）の１００重量部に対して１～５重量部とすることができ、これにより５００℃における脱脂後の成形体の強度を例えば０．２ｋｇｆ以上とすることができる。
　アルミナゾルとは、微粒子状のアルミナを分散質とし、液体を分散媒とするコロイドである。アルミナゾルは、単独でアルミニウム源とすることもできるが、他のアルミニウム源と共に併用されることが好ましい。アルミナゾルの分散媒は、例えば、混合時や仮焼時に蒸発等により除去される。
　アルミナゾルの分散媒としては、水溶液や各種有機溶媒、例えば、塩酸水溶液、酢酸水溶液、硝酸水溶液、アルコール、キシレン、トルエン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。アルミナゾルとしては、平均粒子径が１～１００ｎｍのコロイド状アルミナゾルが好適に用いられる。このような平均粒子径を有するアルミナゾルを用いることにより、原料混合物中の粒子同士を吸着させられるといった利点がある。また、アルミナゾルの市販品としては、例えば、日産化学工業社製「アルミナゾル１００」、「アルミナゾル２００」、「アルミナゾル５２０」、シーアイ化成製「ＮａｎｏＴｅｋＡｌ２Ｏ３」等が挙げられる。このうち、日産化学工業社製「アルミナゾル２００」を用いることが好ましい。
　アルミナゾルは、無機化合物粉末（固形分）の１００重量部に対して固形分で０～１０重量部、好ましくは０～５重量部用いることができる。アルミナゾルは、２種以上混合して用いてもよい。
　（チタン源）
　チタン源は、チタン酸アルミニウム焼結体を構成するチタン成分となる化合物であり、かかる化合物としては、例えば酸化チタンが挙げられる。酸化チタンとしては、例えば、酸化チタン(ＩＶ)、酸化チタン(ＩＩＩ)、酸化チタン(ＩＩ)などが挙げられ、なかでも酸化チタン(ＩＶ)が好ましく用いられる。酸化チタン(ＩＶ)の結晶型としては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型などが挙げられ、不定形（アモルファス）であってもよい。より好ましくは、アナターゼ型、ルチル型の酸化チタン(ＩＶ)である。
　チタン源は、単独で空気中で焼成することによりチタニア（酸化チタン）に導かれる化合物であってもよい。かかる化合物としては、例えば、チタン塩、チタンアルコキシド、水酸化チタン、窒化チタン、硫化チタン、チタン金属などが挙げられる。
　チタン塩として具体的には、三塩化チタン、四塩化チタン、硫化チタン(ＩＶ)、硫化チタン(ＶＩ)、硫酸チタン(ＩＶ)などが挙げられる。チタンアルコキシドとして具体的には、チタン(ＩＶ)エトキシド、チタン(ＩＶ)メトキシド、チタン(ＩＶ)ｔ－ブトキシド、チタン(ＩＶ)イソブトキシド、チタン(ＩＶ)ｎ－プロポキシド、チタン(ＩＶ)テトライソプロポキシド、および、これらのキレート化物などが挙げられる。
　チタン源としては、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　上記のなかでも、チタン源としては、酸化チタンが好ましく用いられ、より好ましくは、酸化チタン(ＩＶ)である。なお、チタン源は、その原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
　チタン源粉末の粒径は、特に限定されない。例えば、レーザー回折法により測定される、体積基準の累積百分率５０％に相当するチタン源粉末の粒子径（Ｄ５０）は０．５～２５μｍの範囲内であればよい。十分に低い焼成収縮率の達成のためには、チタン源粉末のＤ５０が１～２０μｍの範囲内であることが好ましい。なお、チタン源粉末は、バイモーダルな粒径分布を示すことがあるが、このようなバイモーダルな粒径分布を示すチタン源粉末を用いる場合においては、レーザー回折法により測定される粒径分布における、粒径が大きい方のピークの粒径が２０～５０μｍの範囲内であることが好ましい。
　レーザー回折法により測定されるチタン源粉末のモード径は、特に限定されないが、０．３～６０μｍの範囲内であればよい。
　（マグネシウム源）
　原料混合物は、マグネシウム源を含有していてもよい。マグネシウム源を含むグリーン成形体から製造されたチタン酸アルミニウム焼結体は、チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶の焼結体である。
　マグネシウム源としては、マグネシア（酸化マグネシウム）のほか、単独で空気中で焼成することによりマグネシアに導かれる化合物が挙げられる。後者の例としては、例えば、マグネシウム塩、マグネシウムアルコキシド、水酸化マグネシウム、窒化マグネシウム、金属マグネシウムなどが挙げられる。
　マグネシウム塩として具体的には、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウム、蓚酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、クエン酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、サリチル酸マグネシウム、ミリスチン酸マグネシウム、グルコン酸マグネシウム、ジメタクリル酸マグネシウム、安息香酸マグネシウムなどが挙げられる。
　マグネシウムアルコキシドとして具体的には、マグネシウムメトキシド、マグネシウムエトキシドなどが挙げられる。なお、マグネシウム源は、その原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
　マグネシウム源として、マグネシウム源とアルミニウム源とを兼ねた化合物を用いることもできる。このような化合物としては、例えば、マグネシアスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）が挙げられる。
　マグネシウム源として、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　マグネシウム源粉末の粒径は、特に限定されない。例えば、レーザー回折法により測定される体積基準の累積百分率５０％に相当するマグネシウム源粉末の粒子径（Ｄ５０）は０．５～３０μｍの範囲内であればよい。焼成時の収縮率低減の観点からは、Ｄ５０が３～２０μｍの範囲内であるマグネシウム源粉末を用いることが好ましい。
　グリーン成形体中におけるＭｇＯ（マグネシア）換算でのマグネシウム源のモル量は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）換算でのアルミニウム源とＴｉＯ２（チタニア）換算でのチタン源との合計モル量に対して、０．０３～０．１５であることが好ましく、より好ましくは０．０３～０．１２である。マグネシウム源の含有量をこの範囲内に調整することにより、耐熱性がより向上された、大きい細孔径および開気孔率を有するチタン酸アルミニウム焼結体を比較的容易に得ることができる。
　（ケイ素源）
　原料混合物は、ケイ素源をさらに含有していてもよい。ケイ素源は、シリコン成分となってチタン酸アルミニウム焼結体に含まれる化合物である。ケイ素源の併用により、耐熱性がより向上されたチタン酸アルミニウム焼結体を得ることが可能となる。ケイ素源としては、例えば、二酸化ケイ素、一酸化ケイ素などの酸化ケイ素（シリカ）が挙げられる。
　ケイ素源は、単独で空気中で焼成することによりシリカに導かれる化合物であってもよい。かかる化合物としては、例えば、ケイ酸、炭化ケイ素、窒化ケイ素、硫化ケイ素、四塩化ケイ素、酢酸ケイ素、ケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、長石、ガラスフリットなどが挙げられる。なかでも、長石、ガラスフリットなどが好ましく用いられ、工業的に入手が容易であり、組成が安定している点で、ガラスフリットなどがより好ましく用いられる。なお、ガラスフリットとは、ガラスを粉砕して得られるフレークまたは粉末状のガラスをいう。ケイ素源として、長石とガラスフリットとの混合物からなる粉末を用いることもできる。
　ケイ素源がガラスフリットである場合、得られるチタン酸アルミニウム焼結体の耐熱分解性をより向上させるという観点から、屈伏点が７００℃以上のものを用いることが好ましい。ガラスフリットの屈伏点は、熱機械分析装置（ＴＭＡ：Ｔｈｅｒｍｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて、低温からガラスフリットの膨張を測定し、膨張が止まり、次に収縮が始まる温度（℃）と定義される。
　ガラスフリットを構成するガラスには、ケイ酸（ＳｉＯ２）を主成分（全成分中５０重量％以上）とする一般的なケイ酸ガラスを用いることができる。ガラスフリットを構成するガラスは、その他の含有成分として、一般的なケイ酸ガラスと同様、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等を含んでいてもよい。また、ガラスフリットを構成するガラスは、ガラス自体の耐熱水性を向上させるために、ＺｒＯ２を含有していてもよい。
　ケイ素源として、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　ケイ素源粉末の粒径は、特に限定されない。例えば、レーザー回折法により測定される体積基準の累積百分率５０％に相当するケイ素源の粒子径（Ｄ５０）は０．５～３０μｍの範囲内であればよい。グリーン成形体の比重をより向上させ、機械的強度のより高い焼成体を得るためには、ケイ素源のＤ５０が１～２０μｍの範囲内であることが好ましい。
　原料混合物がケイ素源を含む場合、原料混合物中におけるケイ素源の含有量は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）換算でのアルミニウム源とＴｉＯ２（チタニア）換算でのチタン源との合計量１００重量部に対して、ＳｉＯ２（シリカ）換算で、通常０．１重量部～１０重量部であり、好ましくは５重量部以下である。また、原料混合物中におけるケイ素源の含有量は、原料混合物中に含まれる無機化合物源中、２重量％以上５重量％以下とすることがより好ましい。ケイ素源は、その原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
　マグネシアスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）などの複合酸化物のように、チタン、アルミニウム、ケイ素およびマグネシウムのうち、２つ以上の金属元素を成分とする化合物を原料として用いることができる。
　原料混合物中の無機化合物粉末１００重量部における粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量を１～５重量部とする場合、上述のように、原料混合物にアルミナゾルおよび／またはシリカゾルを添加して混合することが好ましい。シリカゾルとは、微粒子状のシリカを分散質とし、液体を分散媒とするコロイドである。シリカゾルは、単独でケイ素源とすることもできるが、他のシリカ源と共に併用されることが好ましい。シリカナゾルの分散媒は、例えば、混合時や仮焼時に蒸発等により除去される。
　シリカゾルの分散媒としては、水溶液や各種有機溶媒、例えば、アンモニア水溶液、アルコール、キシレン、トルエン、トリグリセリドなどが挙げられる。シリカゾルとしては、平均粒子径が１～１００ｎｍのコロイド状シリカゾルが好適に用いられる。このような
平均粒子径を有するシリカゾルを用いることにより、原料混合物中の粒子同士を吸着させ、焼成時に融解し結合させることができるといった利点がある。
　シリカゾルの市販品としては、例えば、日産化学工業社製「スノーテックス２０、３０、４０、５０、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｃ、２０Ｌ、ＯＬ、ＸＳ、ＸＬ、ＹＬ、ＺＬ、ＱＡＳ－４０、ＬＳＳ－３５、ＬＳＳ－４５」、旭電化社製「アデライトＡＴ－２０、ＡＴ－３０、ＡＴ－４０、ＡＴ－５０、ＡＴ－２０Ｎ、ＡＴ－２０Ａ、ＡＴ－３０Ａ、ＡＴ－２０Ｑ、ＡＴ－３００、ＡＴ－３００Ｑ」、触媒化成工業社製「Ｃａｔａｌｏｉｄ　Ｓ－２０Ｌ、Ｓ－２０Ｈ、Ｓ－３０Ｌ、Ｓ－３０Ｈ、ＳＩ－３０、ＳＩ－４０、ＳＩ－５０、ＳＩ－３５０、ＳＩ－５００、ＳＩ－４５Ｐ、ＳＩ－８０Ｐ、ＳＮ、ＳＡ、ＳＣ－３０」、デュポン社製「ルドックスＨＳ－４０、ＨＳ－３０、ＬＳ、ＳＭ－３０、ＴＭ、ＡＳ、ＡＭ」等が挙げられる。このうち、中性域でコロイド状態が安定な「スノーテックスＣ」を用いることが好ましい。
　原料混合物におけるシリカゾルの含有量は、無機化合物粉末（固形分）の１００重量部に対して固形分で０～１０重量部、好ましくは０～５重量部であればよい。２種以上のシリカゾルを混合して用いてもよい。
　原料混合物は、チタン酸アルミニウムやチタン酸アルミニウムマグネシウムを含んでもよい。例えば、原料混合物の構成成分としてチタン酸アルミニウムマグネシウムを使用する場合、チタン酸アルミニウムマグネシウムは、チタン源、アルミニウム源およびマグネシウム源を兼ね備えた原料に相当する。
　（有機バインダ）
　有機バインダとしては、水溶性の有機バインダが好ましい。水溶性の有機バインダとしては、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、ヒドロキシエチルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩などの塩などが挙げられる。
　有機バインダの量は、無機化合物粉末の１００重量部に対して、通常２０重量部以下であり、好ましくは１５重量部以下、さらに好ましくは６重量部である。また、有機バインダの下限量は、通常０．１重量部、好ましくは３重量部である。
　（溶媒）
　溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類、および水などの極性溶媒を用いることができる。なかでも、水が好ましく、不純物が少ない点で、より好ましくはイオン交換水が用いられる。溶媒の使用量は、無機化合物粉末の１００重量部に対して、通常、１０重量部～１００重量部、好ましくは２０重量部～８０重量部である。なお、溶媒として非極性溶媒を用いてもよい。
　（その他の添加物）
　原料混合物は、有機バインダ以外の有機添加物を含むことができる。その他の有機添加物とは、例えば、造孔剤、潤滑剤および可塑剤、分散剤である。
　造孔剤としては、グラファイト等の炭素材、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類、でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料、氷、及びドライアイス等などが挙げられる。造孔剤の添加量は、無機化合物粉末の１００重量部に対して、通常、０～４０重量部であり、好ましくは０～２５重量部である。造孔剤はグリーン成形体の焼成時に消失する。したがって、チタン酸アルミニウム焼結体では、造孔剤が存在していた箇所に微細孔が形成される。
　潤滑剤及び可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類、カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラギン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸、ステアリン酸Ａｌ等のステアリン酸金属塩などが挙げられる。潤滑剤及び可塑剤の添加量は、無機化合物粉末の１００重量部に対して、通常、０～１０重量部であり、好ましくは１～５重量部である。
　分散剤としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸、シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸等の有機酸、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、ポリカルボン酸アンモニウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等の界面活性剤などが挙げられる。分散剤の添加量は、無機化合物粉末の１００重量部に対して、通常、０～２０重量部であり、好ましくは２～８重量部である。
　（グリーン成形体の形成）
　格子状の開口を有するダイを備える押出成形機を用いて、上述の原料混合物を成形することにより、グリーン成形体を形成する。なお、成形前の原料混合物を混練してもよい。
　（グリーン成形体の仮焼き及び焼成）
　上述のグリーン成形体を仮焼き（脱脂）し、且つ焼成することにより、柱状体を得ることができる。得られる柱状体は、主にチタン酸アルミニウムの結晶粒子の焼結体から構成される。本実施形態では、原料混合物を成形してから焼成を行なうことにより、原料混合物を直接焼成する場合と比較して、焼成中の収縮を抑えることができ、得られるチタン酸アルミニウム焼結体の割れを効果的に抑制でき、また、焼成により生成した多孔質性のチタン酸アルミニウム結晶の細孔形状が維持されたチタン酸アルミニウム焼結体を得ることができる。なお、上述のように、グリーン成形体を焼成することなく、柱状体として用いてもよい。
　仮焼（脱脂）は、グリーン成形体中の有機バインダや、必要に応じて配合される有機添加物を、焼失、分解等により除去するための工程である。典型的な仮焼き工程は、焼成工程の初期段階、すなわちグリーン成形体が焼成温度に至るまでの昇温段階（例えば、３００～９００℃の温度範囲）に相当する。仮焼（脱脂）工程おいては、昇温速度を極力おさえることが好ましい。
　グリーン成形体の焼成温度は、通常、１３００℃以上、好ましくは１４００℃以上である。また、焼成温度は、通常、１６５０℃以下、好ましくは１５５０℃以下である。この温度範囲でグリーン成形体を加熱することにより、グリーン成形体中の無機化合物粉末が確実に焼結する。焼成温度までの昇温速度は特に限定されるものではないが、通常、１℃／時間～５００℃／時間である。
　焼成は通常、大気中で行なわれるが、用いる原料粉末、すなわちアルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の種類や使用量比によっては、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス中で焼成してもよいし、一酸化炭素ガス、水素ガスなどのような還元性ガス中で焼成してもよい。また、水蒸気分圧を低くした雰囲気中で焼成を行なってもよい。
　焼成は、通常、管状電気炉、箱型電気炉、トンネル炉、遠赤外線炉、マイクロ波加熱炉、シャフト炉、反射炉、ロータリー炉、ローラーハース炉などの通常の焼成炉を用いて行なわれる。焼成は回分式で行なってもよいし、連続式で行なってもよい。また、静置式で行なってもよいし、流動式で行なってもよい。
　焼成に要する時間は、グリーン成形体がチタン酸アルミニウム結晶に遷移するのに十分な時間であればよく、グリーン成形体の量、焼成炉の形式、焼成温度、焼成雰囲気などにより異なるが、通常は１０分～２４時間である。
　なお、グリーン成形体の仮焼きと焼成を個別に行ってもよい。仮焼き工程では、有機バインダその他の有機添加物の熱分解温度以上であり無機化合物粉末の焼結温度よりも低い温度でグリーン成形体を加熱すればよい。焼成工程では、仮焼き工程後のグリーン成形体を無機化合物粉末の焼結温度以上の温度で加熱すればよい。
　以上のようにして、ハニカム構造を有する柱状体７０を得ることができる。このような柱状体７０は、成形直後のグリーン成形体の形状をほぼ維持した形状を有する。得られた柱状体７０は、研削加工等により、所望の形状に加工することもできる。
　以上、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
　例えば、ハニカム構造体１７０は、コージェライトやシリコンカーバイド等からなる多孔質のセラミックスであってもよい。この場合、柱状体がコージェライト若しくはシリコンカーバイド又はこれらの原料粉末を含む。ハニカム構造体１７０の形状は円柱に限定されず、用途に応じて任意の形状をとることができる。例えば、ハニカム構造体１７０の形状が、多角柱や楕円柱等であってもよい。また、枠３０２の形状も、ハニカム構造体１７０の形状に合わせた任意の形状をとることができ、多角形や楕円であってもよい。
　図９に示すように、枠３０２ａとして、柱状体の端面の外径と略同じ内径を有するテーパー状ゴムリング３０２ａを用いてもよい。テーパー状ゴムリング３０２ａの内径が最も大きい側を台座３００の表面と反対側に向けた状態で、台座３００の表面にテーパー状ゴムリング３０２ａを載置し、テーパー状ゴムリング３０２ａに封口材３０４を供給してもよい。この場合、柱状体をテーパー状ゴムリング３０２ａ内の封口材３０４へ押し付ける際に、柱状体とテーパー状ゴムリング３０２ａとが密着し易く、柱状体とテーパー状ゴムリング３０２ａとの間から封口材が逃げ難くなるため、柱状体の端面の周縁部近傍の貫通孔７０ａ内へ封口材３０４が導入され易くなる。
　ハニカム構造体の用途はＤＰＦに限定されない。ハニカム構造体は、ガソリンエンジンなどの内燃機関の排気ガス浄化に用いられる排ガスフィルター又は触媒担体、ビールなどの飲食物の濾過に用いる濾過フィルター、石油精製時に生じるガス成分（例えば一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、酸素等）を選択的に透過させるための選択透過フィルターなどのセラミックスフィルターなどに好適に適用することができる。なかでも、セラミックスフィルターなどとして用いる場合、チタン酸アルミニウム焼結体は、高い細孔容積および開気孔率を有することから、良好なフィルター性能を長期にわたって維持することができる。
　以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、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）
　チタン酸アルミニウム系結晶の原料である無機化合物粉末、有機バインダ、潤滑剤、造孔剤、可塑剤、分散剤及び水（溶媒）を含む原料混合物を調製した。この原料混合物を混練して押出成形することにより、図１に示すようなハニカム構造を有するグリーン成形体（柱状体７０）を作製した。柱状体７０に形成された貫通孔７０ａの内径（正方形の一辺の長さ）は１．２ｍｍであった。柱状体７０の端面に開いている貫通孔７０ａの数（セル密度）は、０．４３／ｍｍ２であった。貫通孔７０ａが延びる方向における柱状体７０の長さは１７１ｍｍであった。また、柱状体７０の端面の外径は１６２ｍｍであった。
　上記実施形態及び図２～６に示した製造方法により、柱状体７０の両端面に開いた一部の貫通孔７０ａに封口材３０４を導入した。すなわち、柱状体７０の第一端面に第一マスク２００ａを貼り付け、柱状体７０の第二端面に第二マスク２００ｂを貼り付けた。次に、台座３００の表面に載置されたゴムリング３０２内にスラリー状の封口材３０４を供給した。押し当て手段４００を用いて、第一マスク２００ａが貼られた柱状体７０の第一端面を、ゴムリング内の封口材３０４に押し当てた。封口材３０４に押し当てられた柱状体７０をゴムリング３０２と共に、移動手段６００を用いて台座３００の表面に略平行な方向に移動させ、柱状体７０及びゴムリング３０２を台座３００から分離させた。以上の第一端面に対する封口工程と同様に、柱状体７０の第二端面に対する封口工程を実施した。各封口工程でゴムリング３０２内に張られた封口材３０４の厚さを３ｍｍとした。各封口工程でゴムリング３０２内に供給された封口材３０４の重量は１００ｇであった。封口材３０４としては、チタン酸アルミニウムの原料粉末、有機バインダ、潤滑剤及び水（溶媒）の混合物を用いた。
　各封口工程後、柱状体７０の各端面から各マスクを剥がして、柱状体７０を乾燥させ、焼成することにより、図７，８に示すような多孔質のチタン酸アルミニウム系結晶からなる実施例１のハニカム構造体１７０を得た。実施例１のハニカム構造体１７０の製造では、貫通孔７０ａからの封口材３０４の脱離が抑制されていることが確認された。すなわち、図８に示すように、第一端面側で第一マスク２００ａの開口部２７０ａと重なっていた貫通孔７０ａの端部には封口材３０４が導入され、封口部７０ｂが形成されていることが確認された。第一端面側で第一マスク２００ａのマスク部２７０ｂに塞がれていた貫通孔７０ａには封口材３０４が導入せず、封口部７０ｂが形成されていないことが確認された。第二端面側で第二マスク２００ｂの開口部と重なっていた貫通孔７０ａの端部には封口材３０４が導入され、封口部７０ｂが形成されていることが確認された。第二端面側で第二マスク２００ｂのマスク部２７０ｂに塞がれていた貫通孔７０ａには封口材３０４が導入せず、封口部７０ｂが形成されていないことが確認された。第一端面側で封口部７０ｂに塞がれた貫通孔７０ａは、第二端面側で開いており、第二端面側で封口部７０ｂに塞がれた貫通孔７０ａは、第一端面側で開いていることが確認された。
　図８に示すように、実施例１のハニカム構造体１７０をその端面に垂直に切断して、各貫通孔７０ａの一端を塞ぐ封口部７０ｂの貫通孔７０ａの長手方向における長さＤをそれぞれ測定した。ハニカム構造体１７０の端面の中心部における長さＤは、端面の周縁部における長さＤよりも長い傾向があった。長さＤの最大値は１０．００ｍｍであった。長さＤの最小値は６．００ｍｍであった。長さＤの平均値は９．１３であった。長さＤの標準偏差σは０．７９ｍｍであった。
　（実施例２）
　実施例２では、図９に示すように、枠３０２ａとして、柱状体７０の端面の外径と略同じ内径を有するテーパー状ゴムリング３０２ａを用いた。テーパー状ゴムリング３０２ａの内径が最も大きい側を台座３００の表面の反対側に向けた状態で、台座３００の表面にテーパー状ゴムリング３０２ａを載置し、テーパー状ゴムリング３０２ａに封口材３０４を供給した。
　実施例２では、各封口工程でテーパー状ゴムリング３０２ａ内に張られた封口材３０４の厚さを２．５ｍｍとした。実施例２では、各封口工程でテーパー状ゴムリング３０２内に供給された封口材３０４の重量は８０ｇであった。また、実施例２では、第一端面に対する封口工程後、柱状体７０全体を振動器により振動させた。さらに第二端面に対する封口工程後、柱状体７０全体を振動器により振動させた。これらの振動工程後に、柱状体７０を乾燥させ、焼成した。
　以上の点を除いて実施例１と同様の方法で、多孔質のチタン酸アルミニウム系結晶からなる実施例２のハニカム構造体を形成した。実施例２のハニカム構造体の製造では、貫通孔７０ａからの封口材３０４の脱離が抑制されていることが確認された。実施例２のハニカム構造体では、実施例１の場合と同様に、第一端面側で封口部７０ｂに塞がれた貫通孔７０ａは、第二端面側で開いており、第二端面側で封口部７０ｂに塞がれた貫通孔７０ａは、第一端面側で開いていることが確認された。
　実施例１と同様の方法で、実施例２のハニカム構造体の各貫通孔７０ａの一端を塞ぐ封口部７０ｂの長さＤをそれぞれ測定した。ハニカム構造体の端面の中心部における長さＤは、端面の周縁部における長さＤよりも長い傾向があった。長さＤの最大値は６．００ｍｍであった。長さＤの最小値は２．３０ｍｍであった。長さＤの平均値は５．１２であった。長さＤの標準偏差σは０．８６ｍｍであった。実施例２では、長さＤが４±２ｍｍの均一な長さとなっていることが確認された。
　本発明に係る製造装置は、貫通孔からの封口材の脱離を抑制できるため、ＤＰＦ用ハニカム構造体の製造に適している。
　７０・・・柱状体、７０ａ・・・貫通孔、７０ｂ・・・封口部、７０ｃ・・・隔壁、２００ａ・・・第一マスク、２００ｂ・・・第二マスク、２７０ａ・・・開口部、２７０ｂ・・・マスク部、３００・・・台座、３０２，３０２ａ・・・枠、３０４・・・封口材、４００・・・押し当て手段、６００・・・移動手段、１７０・・・ハニカム構造体。

Claims (2)

  1. 　台座と、
    　前記台座の表面に載置される枠と、
    　複数の貫通孔が形成された柱状体の前記貫通孔が開いている端面に設置され、マスク部及び複数の開口部を有し、前記マスク部で一部の前記貫通孔を塞ぐマスクと、
    　前記マスクが設置された前記柱状体の前記端面を、前記枠内に供給されたスラリー状の封口材に押し当てる押し当て手段と、
    　前記封口材に押し当てられた前記柱状体を、前記枠と共に前記台座の前記表面に略平行な方向に移動させる移動手段と、
    を備える、
    　ハニカム構造体の製造装置。
  2. 　前記枠が弾性体から構成される、
    　請求項１に記載のハニカム構造体の製造装置。
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