(57)【要約】【課題】圧力損失を抑制できると共に、耐風食性能に優れたハニカム構造体、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】外周壁２と外周壁２の内側においてハニカム状に設けられた隔壁３と隔壁３により仕切られた複数のセル４とを有するハニカム構造体１である。隔壁３は、長手方向における一方又は両方の端部に、溶融シリカを用いて形成された強化部を有する。セル４は、強化部が形成されている部分の断面において、角部に円弧（Ｒ）が形成されている。円弧（Ｒ）の曲率半径は、１００〜２００μｍであることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム構造体であって、
上記隔壁は、長手方向における一方又は両方の端部に、溶融シリカを用いて形成された強化部を有し、
上記セルは、上記強化部が形成されている部分の断面において、角部に円弧（Ｒ）が形成されていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
請求項１において、上記円弧（Ｒ）の曲率半径は、１００〜２００μｍであることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項３】
請求項１に記載のハニカム構造体を製造する方法であって、
セラミックス原料を押出し成形し、乾燥することによりハニカム成形体を作製するハニカム成形体作製工程と、
溶融シリカを含有するスラリーに上記ハニカム成形体の一方又は両方の端部を浸漬させる浸漬工程と、
上記ハニカム成形体を乾燥させる乾燥工程と、
上記ハニカム成形体を焼成する焼成工程とを有することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、上記スラリーに含有させる溶融シリカは球状であることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、上記溶融シリカの平均粒径は、２〜１５μｍであることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関の排ガス浄化装置の触媒担体に用いられるハニカム構造体、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハニカム構造体は、自動車等の排気ガス浄化装置における触媒担体として用いられている。このようなハニカム構造体は、排ガスが一方のセル端部から導入され、もう一方のセル端部から排出される。
そして、上記ハニカム構造体は、担持する触媒の早期活性化等を目的として、セル壁を薄肉化してハニカム構造体全体を軽量化し、その熱容量及び圧力損失を低減させる試みがなされている。
【０００３】
しかしながら、上述したように、セル壁を薄肉化した場合には、排ガスの流れによって、ハニカム構造体の端部が摩耗して破損するという問題がある。これは、薄肉化による強度低下と、排ガスの流れに対する耐久性が低下することによると考えられる。
そして、ハニカム構造体の排ガスの流れに対する耐久性の向上に関する技術としては、次のような先行技術（特許文献１）が開示されている。
【０００４】
特許文献１には、隔壁の長手方向における一方又は両方の端部に、一般部よりも強度を向上させた強化部を設けることにより、熱容量が従来よりも低く、かつ、耐久性に優れたハニカム構造体を提供できることが記載されている。
そして、上記強化部は、一般部よりも緻密化、あるいは肉厚化することにより強度を向上させることが記載されている。一般部よりも緻密化された強化部は、コージェライトの融点を下げる融点低下成分（タルク、アルミナ、カオリン、及びこれらの混合物、鉄、チタン等）をハニカム構造体の端部に付着させ、その後焼成することにより得られることが記載されている。また、一般部よりも肉厚化された強化部は、コージェライトを形成する原料（タルク、アルミナ、カオリンの混合物）を溶媒に混合させた混合液をハニカム構造体の端部に付着させ、その後焼成することにより得られることが記載されている。
しかしながら、緻密化のためにタルクを付着しすぎると溶損（基材溶け）してしまうという問題がある。また、肉厚化を行う場合には、圧力損失が大きくなるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５１７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、圧力損失を抑制できると共に、耐風食性能に優れたハニカム構造体、及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム構造体であって、
上記隔壁は、長手方向における一方又は両方の端部に、溶融シリカを用いて形成された強化部を有し、
上記セルは、上記強化部が形成されている部分の断面において、角部に円弧（Ｒ）が形成されていることを特徴とするハニカム構造体にある（請求項１）。
【０００８】
本発明のハニカム構造体は、上記隔壁の長手方向において、少なくともガスが導入される側の端部に、溶融シリカという特定の材料を用いて形成された特定形状を有する強化部を有することによって、圧力損失を抑制できると共に、耐風食性能（耐エロージョン性）に優れたものとなる。
【０００９】
上記強化部を形成する材料として溶融シリカを用いることによって、上記隔壁が細ることや隔壁の肉厚化を抑制して隔壁を緻密化することができると共に、上記強化部が形成されている部分の断面において、セルの角部に円弧（Ｒ）を形成することができる。
そして、上記隔壁は、厚みの変化を抑制して緻密化されているため、圧力損失を抑制できると共に、端面強度を向上させることができる。また、強化部が形成されている部分の断面において、上記セルの角部に円弧（Ｒ）が形成されていることによって、上記隔壁の交差部分の強度を格段に向上させることができる。
このように、本発明によれば、圧力損失を抑制できると共に、耐風食性能に優れたハニカム構造体を提供することができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明のハニカム構造体を製造する方法であって、
セラミックス原料を押出し成形し、乾燥することによりハニカム成形体を作製するハニカム成形体作製工程と、
溶融シリカを含有するスラリーに上記ハニカム成形体の一方又は両方の端部を浸漬させる浸漬工程と、
上記ハニカム成形体を乾燥させる乾燥工程と、
上記ハニカム成形体を焼成する焼成工程とを有することを特徴とするハニカム構造体の製造方法にある（請求項３）。
【００１１】
本発明のハニカム構造体の製造方法は、上記ハニカム成形体作製工程、浸漬工程、乾燥工程、及び焼成工程を行うことにより、上述の、圧力損失を抑制できると共に耐風食性能に優れたハニカム構造体を得ることができる。
そして、本発明の製造方法の最も注目すべき点は、焼結されていない状態のハニカム成形体の端部に、溶融シリカという上記特定材料を含有するスラリーを付着させ、その後焼成を行うことにより強化部を形成する点にある。
【００１２】
強化部形成のメカニズムを説明する。まず、上記ハニカム成形体作製工程において得られたハニカム成形体に対して、上記浸漬工程において、スラリーを付着させる。この時点では、上記ハニカム成形体の端部において、隔壁の表面に上記スラリーが付着しており、セルの角部には、表面張力の関係からスラリーが多く付着し、円弧（Ｒ）を形成している。
【００１３】
その後、スラリーを付着させたハニカム成形体に、上記乾燥工程を行い、その後焼成工程を行う。そして、上記焼成工程においては、まず、上記セラミックス原料の焼結が開始する。そして、温度が上昇していくと、溶融シリカが液層となる。つまり、セラミックス原料の焼結が進行した基材中に、液層となった溶融シリカが流れ込んでいく。そして、上記溶融シリカを用いる場合には、焼成工程において、基材の溶損を抑制することができ、隔壁が細ってしまうことを抑制することができる。また、溶融シリカは液層となって、基材に侵入していくため、隔壁の肉厚化を防ぐこともできる。そのため、隔壁の厚さを基本的に変更することなく、緻密化することができる。さらに、溶融シリカが基材に侵入していく際には、隔壁の壁面部に付着したスラリーも、円弧（Ｒ）を形成するスラリーも、共に同じ距離だけ移動するため、侵入後には、セルの角部に円弧（Ｒ）が残ったままとなる。そのため、隔壁の厚さを基本的に変更することなく、セルの角部に円弧（Ｒ）を形成することができる。
【００１４】
このようにして、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有し、上記隔壁は、長手方向における一方又は両方の端部に、溶融シリカを用いて形成された強化部を有し、上記セルは、上記強化部が形成されている部分の断面において、角部に円弧（Ｒ）が形成されているハニカム構造体を作製することができる。
そのため、本発明によれば、圧力損失を抑制できると共に、耐風食性能に優れたハニカム構造体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明のハニカム構造体の隔壁は、上述したように、長手方向における一方又は両方の端部に、溶融シリカを用いて形成された強化部を有する。
上記強化部が一方の端部のみに形成されている場合には、上記強化部が設けられている側の端面を、排ガスが衝突してくる側に配置する。また、上記強化部が両方の端部に設けられている場合には、ハニカム構造体の方向性管理が不要となり、製造の合理化を図ることができる。
また、上記溶融シリカとは、二酸化ケイ素粉末原料（珪石粉末等）を空気等のキャリアガスとともに高温にて噴霧した無結晶シリカである。
【００１６】
また、上記隔壁は、５０〜１００μｍの厚みを有することが好ましい。
また、上記ハニカム構造体の端面から、２〜１０ｍｍの範囲に形成されていることが好ましい。
【００１７】
また、上記セルは、上記強化部が形成されている部分の断面において、角部に円弧（Ｒ）が形成されている。
ここで、上記セルの角部の円弧（Ｒ）は、上記断面において、セルの直行する２辺を滑らかに接続する曲線である。つまり、強化部が形成されている部分においては、セルの直行する２面は曲面によって滑らかに繋がっている。
【００１８】
そして、上記円弧（Ｒ）の曲率半径は、１００〜２００μｍであることが好ましい（請求項２）。
上記円弧（Ｒ）の曲率半径が１００μｍ未満の場合には、耐風食性能が十分に得られないおそれがある。一方、上記円弧（Ｒ）の曲率半径が２００μｍを超える場合には、圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００１９】
また、第２の発明のハニカム構造体の製造方法は、上述したように、ハニカム成形体作製工程、浸漬工程、乾燥工程、及び焼成工程を有する。
上記ハニカム成形体作製工程は、セラミックス原料を押出し成形し、乾燥することにより、ハニカム成形体の乾燥体を得る。
上記セラミックス原料としては、シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、アルミナ等を含むコーディエライト化原料を含む粘土質の原料を用いることが好ましい。
また、押出し成形後の乾燥は、乾燥温度８０〜２００℃、乾燥時間２〜１２時間の条件で行うことが好ましい。
【００２０】
また、上記浸漬工程では、溶融シリカを含有するスラリーに上記ハニカム成形体の端部を浸漬させる。
上記溶融シリカを含有するスラリーとしては、例えば、溶融シリカを、エタノール、アセトン、ヘキサン等の溶剤に加えて所定の濃度にしたもの等を用いることができる。
また、上記浸漬工程は、上記ハニカム成形体の端面から２〜１０ｍｍの範囲を上記スラリーに浸漬させて行うことが好ましい。
【００２１】
また、上記乾燥工程では、上記ハニカム成形体を乾燥させる。
上記乾燥工程は、例えば、マイクロ波乾燥、恒温相での乾燥等によって行うことができ、マイクロ波乾燥と恒温相での乾燥とを組み合わせて行うことが好ましい。
なお、上記乾燥工程を行う前に、上記ハニカム成形体に付着した余分なスラリーを除去するために、スラリー除去工程を行ってもよい。上記スラリー除去工程としては、空気を吹き付けるエアーブロー方法、余分なスラリーを吸引する吸引方法、端部に吸着紙等を配置して余分なスラリーを吸着除去する吸着方法等の、種々の方法により行うことができる。
【００２２】
また、上記焼成工程では、上記ハニカム成形体を焼成する。
上記焼成工程は、焼成温度１３９０〜１４２５℃、焼成時間２〜１０時間の条件で行うことが好ましい。
【００２３】
また、上記ハニカム構造体の製造方法において、上記スラリーに含有させる溶融シリカは球状であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記焼成工程において上記溶融シリカをハニカム成形体中に良好に侵入させることができ、また上記セルの角部に良好な円弧（Ｒ）を形成することができる。
【００２４】
また、上記溶融シリカの平均粒径は、２〜１５μｍであることが好ましい（請求項５）。
この場合には、特に、上記焼成工程において上記溶融シリカをハニカム成形体中に良好に侵入させることができ、また、上記セルの角部に良好な円弧（Ｒ）を形成することができる。
そして、上記溶融シリカの平均粒径が２μｍ未満である場合には、焼成による基材溶損のおそれがある。一方、上記溶融シリカの平均粒径が１５μｍを超える場合には、十分印焼成されないおそれがある。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
本例では、本発明の実施例にかかるハニカム構造体について、図１〜図７を用いて説明する。
本例のハニカム構造体１は、図１に示すように、外周壁２と該外周壁２の内側においてハニカム状に設けられた隔壁３と該隔壁３により仕切られた複数のセル４とを有するハニカム構造体１である。
以下、これを詳説する。
【００２６】
上記ハニカム構造体１を製造するにあたって、まず、セラミックス原料と、溶融シリカを含有するスラリー５１とを準備した。
上記セラミックス原料は、コージェライトを主成分とする原料（タルク、カオリン、シリカ、アルミナ又は水酸化アルミニウム）を用意した。
上記溶融シリカを含有するスラリー５１としては、粒状であり、平均粒径が２μｍである溶融シリカを、純度９９．５％のエタノールに加えた、濃度３０〜５０％の強化部用スラリー５１を作製した。
【００２７】
次に、製造方法について説明する。
まず、ハニカム成形体作製工程において、上記セラミックス原料を押出し成形し、その後、乾燥温度８０℃、乾燥時間１２時間の条件で乾燥を行うことによりハニカム成形体１２を作製した。隔壁３の厚みが６５μｍであるハニカム成形体１２を作製した。ハニカム体１２のその他のサイズは、φ１２０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、セルの一辺約１ｍｍである。
【００２８】
次に、浸漬工程において、上記溶融シリカを含有するスラリー５１に得られたハニカム成形体１２の一方の端部を端面から２ｍｍの位置まで浸漬させ、ハニカム成形体１２の端部にスラリー５１を付着させた。この際のハニカム成形体１２のスラリー付着部分の断面を、図２に示す。
図２より、上記ハニカム成形体１２の端部においては、隔壁３の表面に上記スラリー５１が付着しており、セル４の角部には、水力直径によりスラリー５１が多く付着し、円弧（Ｒ）５２を形成している。
そして、０．２ｋｇｆ／ｃｍ2の条件でエアーブロー方法を行うことによって余分なスラリー５１を除去した。
【００２９】
次に、乾燥工程において、上記スラリー５１を付着させたハニカム成形体１２に対して、７６０Ｗ、乾燥時間６０秒の条件でマイクロ波乾燥を行い、さらに、８０℃の恒温相にて２時間以上乾燥させた。
その後、焼成工程において、焼成温度１４１５℃、保持時間８時間の条件で焼成を行うことにより、ハニカム構造体１を得た。図３に、ハニカム構造体１の強化部の断面を示す。図３より知られるように、上記隔壁３は、長手方向における一方又は両方の端部に、溶融シリカを用いて形成された強化部５を有する。上記セル４は、上記強化部５が形成されている部分の断面において、角部に円弧（Ｒ）５２が形成されている。
【００３０】
なお、上記浸漬工程〜焼成工程において、ハニカム成形体１２それぞれに対して、上述の濃度の異なる３種類の強化部用スラリー（３０％、４０％、５０％）を用いて強化部を形成させることにより、３種類のハニカム構造体１（試料Ｅ１〜試料Ｅ３）が得られた。濃度３０％の強化部用スラリーを用いて得られた試料を試料Ｅ１、濃度４０％の強化部用スラリーを用いて得られた試料を試料Ｅ２、濃度５０％の強化部用スラリーを用いて得られた試料を試料Ｅ３とする。
また、比較のために、強化部を設けることなく焼成を行って作製したハニカム構造体（試料Ｃ１）も用意した。
【００３１】
次に、得られたハニカム構造体１（試料Ｅ１〜試料Ｅ３）について、適宜、隔壁厚さ、Ｒ寸法、及び強化部気孔率の測定を行い、また、耐風食性の評価を行った。また、強化部を設けていないハニカム構造体（試料Ｃ１）についても、隔壁厚さ、Ｒ寸法、及び端部の気孔率の測定、及び耐風食性の評価を行った。
【００３２】
＜隔壁厚さ＞
隔壁厚さの測定は、試料Ｅ１、試料Ｅ３、及び試料Ｃ１について、光学顕微鏡（キーエンス社製）を用いて、隔壁３の中央部の厚みを測定することにより行った。測定は、それぞれ１５箇所ずつ行った。結果を図４に示す。図４は、横軸に付着させる強化部用スラリーの濃度（％）、縦軸に隔壁厚さ（μｍ）をとる。
図４より知られるように、強化部を形成させたハニカム構造体１（試料Ｅ１及び試料Ｅ３）は、強化部が形成されていないハニカム構造体（試料Ｃ１）と比較して、隔壁が細ること及び隔壁の肉厚化が十分に抑制されていることが分かる。そのため、強度低下や圧力損失を抑制できることが分かる。
【００３３】
＜Ｒ寸法＞
Ｒ寸法の測定は、光学顕微鏡（キーエンス社製：マイクロスコープ）を用いて、ハニカム構造体１の強化部５が形成されている部分の断面において、セル４の角部の円弧（Ｒ）５２の内接円の半径を測定することにより行った。測定は、試料Ｅ１、試料Ｅ３、試料Ｃ１について行い、測定はそれぞれ１５箇所ずつ行った。結果を図５に示す。図５は、横軸に付着させる強化部用スラリーの濃度（％）、縦軸にＲ寸法（μｍ）をとる。
図５より知られるように、強化部５を形成させたハニカム構造体１（試料Ｅ１〜試料Ｅ３）には、セルの角部に円弧（Ｒ）が良好に形成されていることが分かる。
【００３４】
＜気孔率＞
強化部５が形成されているハニカム構造体１（試料Ｅ１及び試料Ｅ３）の強化部５の気孔率、強化部が形成されていないハニカム構造体（試料Ｃ１）の端部の気孔率を、細孔分布測定器オートポアにより測定した。結果を図６に示す。図６は、横軸に付着させる強化部用スラリーの濃度（％）、縦軸に気孔率（％）をとった。
図６より知られるように、強化部５を形成させたハニカム構造体１（試料Ｅ１、及び試料Ｅ３）は、強化部が形成されていないハニカム構造体（試料Ｃ１）と比較して、気孔率が小さいため、強化部を設けることによって端部が緻密化されていることが分かる。
【００３５】
＜耐風食性＞
耐風食性は、端面に対して、噴射圧：１．５ｋｇｆ／ｃｍ2、噴射時間：１分間、噴射物：球状シリカ（１００μｍ）、噴射距離：横１５０ｍｍ高さ１５０ｍｍ、噴射角度：４５°（セル角方向から）の条件でショットブラストを行い、ショットブラスト前後の重量を測定して比較し、重量減少率を算出した。測定は同一ロットで、それぞれ２個ずつ行った。結果を図７に示す。図７は、横軸に付着させる強化部用スラリーの濃度（％）、縦軸に重量減少率（％）をとった。また、図７において、○は実測値の最大値及び最小値を示し、●は平均値を示す。
【００３６】
図７より、強化部を設けていないハニカム構造体（試料Ｃ１）と比較すると、強化部５を設けてあるハニカム構造体１（試料Ｅ１〜試料Ｅ３）は、重量減少率が少なく、耐風食性が優れていることが分かる。
このように、本発明によれば、圧力損失を抑制できると共に、耐風食性能に優れたハニカム構造体を提供することができることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１における、ハニカム構造体を示す説明図。
【図２】実施例１の浸漬工程において、ハニカム成形体のスラリー付着部分の断面を示す説明図。
【図３】実施例１における、ハニカム構造体の強化部の断面を示す説明図。
【図４】実施例１における、隔壁厚さの測定結果を示す図。
【図５】実施例１における、Ｒ寸法の測定結果を示す図。
【図６】実施例１における、気孔率の測定結果を示す図。
【図７】実施例１における、重量減少率の算出結果を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１  ハニカム構造体
２  外周壁
３  隔壁
４  セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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