(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑制され、更に、接合材内部での破断が生じにくく、リングオフクラック限界も高いハニカム構造体を提供する。【解決手段】セグメント２の複数個が、無機粒子を含む接合材にて一体化されてなるハニカム構造体１であって、セグメント２は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理して形成された修飾部とを有し、修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔をＳ、算術平均表面粗さをＲａ、外壁の気孔率をａ、平均細孔径をｂ、無機粒子の平均粒子径をｃとしたとき、下記の関係を満たす。（１）Ｘ＝ｌｏｇｅ（ａ×１０−２×ｂ２×ｃ−２）（２）Ｙ＝１／ｌｏｇｅ（Ｓ／Ｒａ）（３）０．０３８Ｘ＋０．１５≦Ｙ≦０．０５０Ｘ＋０．５０【選択図】図５
2010030883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の入口側となる入口側端面と、流体の出口側となる出口側端面と、当該２つの端面の外周部を繋ぐ外壁と、当該外壁の内側において前記２つの端面間に多孔質体の隔壁によって区画形成された、流体の流路となる複数のセルとを有するハニカム形状のセグメントの複数個が、無機粒子を含む接合材にて前記外壁同士が接合されることにより一体化されてなるハニカム構造体であって、
前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記修飾部は、前記セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、
前記修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔をＳ、前記修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さをＲａ、前記修飾部の外壁の気孔率をａ、前記修飾部の外壁の平均細孔径をｂ、前記無機粒子の平均粒子径をｃとしたとき、下式（１）で表されるＸと下式（２）で表されるＹとが、下式（３）の関係を満たすハニカム構造体。
Ｘ＝ｌｏｇｅ（ａ×１０−２×ｂ２×ｃ−２）                 （１）
Ｙ＝１／ｌｏｇｅ（Ｓ／Ｒａ）                           （２）
０．０３８Ｘ＋０．１５≦Ｙ≦０．０５０Ｘ＋０．５０    （３）
【請求項２】
流体の入口側となる入口側端面と、流体の出口側となる出口側端面と、当該２つの端面の外周部を繋ぐ外壁と、当該外壁の内側において前記２つの端面間に多孔質体の隔壁によって区画形成された、流体の流路となる複数のセルとを有するハニカム形状のセグメントの複数個が、無機粒子を含む接合材にて前記外壁同士が接合されることにより一体化されてなるハニカム構造体であって、
前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材のみからなり、
前記外周セグメントの内側に位置する中央セグメントは、前記ベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記修飾部は、前記中央セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記中央セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、
前記修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔をＳ、前記修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さをＲａ、前記修飾部の外壁の気孔率をａ、前記修飾部の外壁の平均細孔径をｂ、前記無機粒子の平均粒子径をｃとしたとき、下式（１）で表されるＸと下式（２）で表されるＹとが、下式（３）の関係を満たすハニカム構造体。
Ｘ＝ｌｏｇｅ（ａ×１０−２×ｂ２×ｃ−２）                 （１）
Ｙ＝１／ｌｏｇｅ（Ｓ／Ｒａ）                           （２）
０．０３８Ｘ＋０．１５≦Ｙ≦０．０５０Ｘ＋０．５０    （３）
【請求項３】
前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の算術平均表面粗さＲａが０．４〜２０μｍである請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓが１０〜１２５μｍである請求項１〜３の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記無機粒子の平均粒子径が０．５〜３０μｍである請求項１〜４の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さＲａが、前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の算術平均表面粗さＲａより０．０１〜７．５μｍ大きい請求項１〜５の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓが、前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓより０．１〜７０μｍ大きい請求項１〜６の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓと算術平均表面粗さＲａとの比（Ｓ／Ｒａ）が１〜３５であり、前記修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓと算術平均表面粗さＲａとの比（Ｓ／Ｒａ）が４〜４０である請求項１〜７の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
前記修飾部の気孔率が、前記ベース基材の気孔率より２〜２０％低い請求項１〜８の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記修飾部の平均細孔径が、前記ベース基材の平均細孔径より０．１〜１０μｍ小さい請求項１〜９の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
前記ベース基材の気孔率が３０〜８０％で、平均細孔径が５〜４０μｍである請求項１〜１０の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
所定の前記セルの開口部を前記入口側端面で目封止するとともに、残余の前記セルの開口部を前記出口側端面で目封止する目封止部を備えた請求項１〜１１の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１３】
前記入口側端面の開口率が、前記出口側端面の開口率より大きい請求項１２に記載のハニカム構造体。
【請求項１４】
前記隔壁に触媒成分が担持された請求項１〜１３の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルター等の集塵用フィルターとして好適に使用されるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス用の捕集フィルター、例えば、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれているスート等の粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））を捕捉して除去するためのディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）として、ハニカム構造体が広く使用されている。
【０００３】
このようなハニカム構造体（フィルター）を長期間継続して使用するためには、定期的にフィルターに再生処理を施す必要がある。すなわち、フィルター内部に経時的に堆積したＰＭにより増大した圧力損失を低減させてフィルター性能を初期状態に戻すため、フィルター内部に堆積したＰＭを燃焼させて除去する必要がある。このフィルター再生時には、フィルター内部に堆積したＰＭが流体（排ガス）の入口側から順に燃焼するため、出口側に近い部位ほど、前方で発生した熱とその場でＰＭが燃焼した熱とによる温度上昇が激しくなる。そのため、フィルター各部の温度上昇が不均一になりやすく、熱応力によってクラック等の欠陥を発生させるという問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、ハニカム構造体を複数のハニカム形状のセグメント（ハニカムセグメント）から構成し、各ハニカムセグメント間を弾性質素材からなる接合材で接合一体化した構造とすることにより、ハニカム構造体に作用する熱応力を分散、緩和する方法が提案され（例えば、特許文献１参照）、それによって耐熱衝撃性をある程度改善できるようになったが、近年のフィルターの大型化に伴う熱応力の増大により、この方法だけでは十分な効果が得られにくくなってきている。また、平均細孔径を入口側端面から出口側端面に向かって小さくなるように形成し、ＰＭが出口側付近に偏って堆積するのを防ぐことにより、フィルター再生時における燃焼熱の偏りを抑制したハニカム構造体も知られているが（例えば、特許文献２参照）、このように平均細孔径を小さくするだけでは、十分な効果が得られにくいのが実情である。
【０００５】
また、複数のハニカムセグメントを接合してハニカム構造体を構成する場合、ハニカムセグメントを接合するための接合材は、水分を含んだペースト状の状態で被接合面であるハニカムセグメントの外壁に塗布され、それが乾燥することにより硬化してハニカムセグメント間を接合するものであるが、この乾燥の際の水分の飛散の仕方によって、接合材がその内部で破断しやすくなってしまったり、リングオフクラック限界が低くなってしまったりするという問題がある。
【０００６】
例えば、ハニカムセグメントの外壁の気孔率が低すぎたり、接合材に含まれる無機粒子の粒子径が大きすぎたりすると、接合材が乾燥する際に、接合材中の水分が飛散し難くなって、接合材中に大きな空隙（いわゆるバカ穴）が多く形成されるようになり、接合材の物理的強度が弱くなる。そして、その結果、ハニカムセグメントと接合材との界面ではなく、接合材の内部での破断が生じやすくなり、ハニカム構造体のせん断強度が低下する。
【０００７】
一方、ハニカムセグメントの外壁の気孔率が高すぎたり、ハニカムセグメントの外壁の平均細孔径が大きすぎたり、接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径が小さすぎたりすると、接合材が乾燥する際に、接合材中の水分が飛散しやすくなって、接合材の気孔率が低下し、ヤング率が高くなる。そして、その結果、ハニカム構造体のリングオフクラック限界が低下する。
【０００８】
また、ハニカムセグメントの外壁の表面粗さや局部山頂の間隔も、接合材を介してハニカム構造体のせん断強度に影響を与えるため、ハニカムセグメントの外壁の気孔率、平均細孔径、及び接合材に含まれる無機粒子の粒子径だけを該せん断強度の調整因子とすることは片手落ちとなる。しかし、ハニカムセグメントの外壁の表面粗さや局部山頂の間隔は、ハニカムセグメントの製造に使用される造孔材を含む原料成分個々の平均粒子径やその混合割合等で独立的に任意で所望の値が実現可能であるものの、調整因子の数が過多であるため、個々にそれらの好適範囲を設定することは、却って困難であり、接合材内部での破断が生じにくく、かつ、リングオフクラック限界も高いバランスの取れたハニカム構造体を製造しようとする場合には、職人技的なノウハウが要求されていた。更には、ハニカムセグメントの外壁に下地材を塗布することにより、ハニカムセグメントの外壁の表面粗さや局部山頂の間隔を任意に所望の値に調整可能であることも、問題をより複雑にしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２７９７２９号公報
【特許文献２】特開平１−１４５３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハニカムセグメントの所定部位を修飾（緻密化）するとともに、ハニカムセグメントの製造に使用される造孔材を含む原料成分個々の平均粒子径やその混合割合、種々の下地材の塗布の有無等の個別具体的独立調整因子を整理して、それを当該因子により調整可能なハニカムセグメントの修飾部における外壁の表面粗さ（算術平均表面粗さ：Ｒａ）や局部山頂の間隔（局部山頂の平均間隔：Ｓ）に代表させ、それらと、ハニカムセグメントの修飾部における外壁の気孔率、平均細孔径、及び接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径との関係性を最適化することにより、ＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑制され、更に、接合材内部での破断が生じにくく、リングオフクラック限界も高い、耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下のハニカム構造体が提供される。
【００１２】
［１］  流体の入口側となる入口側端面と、流体の出口側となる出口側端面と、当該２つの端面の外周部を繋ぐ外壁と、当該外壁の内側において前記２つの端面間に多孔質体の隔壁によって区画形成された、流体の流路となる複数のセルとを有するハニカム形状のセグメントの複数個が、無機粒子を含む接合材にて前記外壁同士が接合されることにより一体化されてなるハニカム構造体であって、前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、前記修飾部は、前記セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔をＳ、前記修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さをＲａ、前記修飾部の外壁の気孔率をａ、前記修飾部の外壁の平均細孔径をｂ、前記無機粒子の平均粒子径をｃとしたとき、下式（１）で表されるＸと下式（２）で表されるＹとが、下式（３）の関係を満たすハニカム構造体（第一のハニカム構造体）。
Ｘ＝ｌｏｇｅ（ａ×１０−２×ｂ２×ｃ−２）                 （１）
Ｙ＝１／ｌｏｇｅ（Ｓ／Ｒａ）                           （２）
０．０３８Ｘ＋０．１５≦Ｙ≦０．０５０Ｘ＋０．５０    （３） 
【００１３】
［２］  流体の入口側となる入口側端面と、流体の出口側となる出口側端面と、当該２つの端面の外周部を繋ぐ外壁と、当該外壁の内側において前記２つの端面間に多孔質体の隔壁によって区画形成された、流体の流路となる複数のセルとを有するハニカム形状のセグメントの複数個が、無機粒子を含む接合材にて前記外壁同士が接合されることにより一体化されてなるハニカム構造体であって、前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材のみからなり、前記外周セグメントの内側に位置する中央セグメントは、前記ベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、前記修飾部は、前記中央セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記中央セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔をＳ、前記修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さをＲａ、前記修飾部の外壁の気孔率をａ、前記修飾部の外壁の平均細孔径をｂ、前記無機粒子の平均粒子径をｃとしたとき、下式（１）で表されるＸと下式（２）で表されるＹとが、下式（３）の関係を満たすハニカム構造体（第二のハニカム構造体）。
Ｘ＝ｌｏｇｅ（ａ×１０−２×ｂ２×ｃ−２）                 （１）
Ｙ＝１／ｌｏｇｅ（Ｓ／Ｒａ）                           （２）
０．０３８Ｘ＋０．１５≦Ｙ≦０．０５０Ｘ＋０．５０    （３）
【００１４】
［３］  前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の算術平均表面粗さＲａが０．４〜２０μｍである［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
【００１５】
［４］  前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓが１０〜１２５μｍである［１］〜［３］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００１６】
［５］  前記無機粒子の平均粒子径が０．５〜３０μｍである［１］〜［４］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００１７】
［６］  前記修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さＲａが、前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の算術平均表面粗さＲａより０．０１〜７．５μｍ大きい［１］〜［５］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００１８】
［７］  前記修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓが、前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓより０．１〜７０μｍ大きい［１］〜［６］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００１９】
［８］  前記修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓと算術平均表面粗さＲａとの比（Ｓ／Ｒａ）が１〜３５であり、前記修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓと算術平均表面粗さＲａとの比（Ｓ／Ｒａ）が４〜４０である［１］〜［７］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００２０】
［９］  前記修飾部の気孔率が、前記ベース基材の気孔率より２〜２０％低い［１］〜［８］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００２１】
［１０］  前記修飾部の平均細孔径が、前記ベース基材の平均細孔径より０．１〜１０μｍ小さい［１］〜［９］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００２２】
［１１］  前記ベース基材の気孔率が３０〜８０％で、平均細孔径が５〜４０μｍである［１］〜［１０］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００２３】
［１２］  所定の前記セルの開口部を前記入口側端面で目封止するとともに、残余の前記セルの開口部を前記出口側端面で目封止する目封止部を備えた［１］〜［１１］の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【００２４】
［１３］  前記入口側端面の開口率が、前記出口側端面の開口率より大きい［１２］に記載のハニカム構造体。
【００２５】
［１４］  前記隔壁に触媒成分が担持された［１］〜［１３］の何れかに記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のハニカム構造体は、修飾部、すなわち緻密化処理を施す部位の長さを限定することによって、ＤＰＦに用いた場合におけるフィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑えられており、フィルターとしてのバランスに優れる。また、修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔、修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さ、修飾部の外壁の気孔率、修飾部の外壁の平均細孔径、及び無機粒子の平均粒子径が所定の関係を満たすようにすることによって、接合材内部での破断が生じにくくなり、リングオフクラック限界も高まるので、各部の温度が不均一になりやすいＤＰＦ等の用途に使用した場合において、高い耐熱衝撃性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一のハニカム構造体における修飾部の形成状態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図２】本発明の第一のハニカム構造体における修飾部の形成状態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図３】本発明の第一のハニカム構造体における修飾部の形成状態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図４】本発明の第二のハニカム構造体における修飾部の形成状態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図５】本発明の第一及び第二のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの一例を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの他の一例を示す概略斜視図である。
【図８】入口側端面と出口側端面とで開口率が異なるハニカム構造体の実施形態の一例を示す入口側端面の部分拡大図である。
【図９】入口側端面と出口側端面とで開口率が異なるハニカム構造体の実施形態の一例を示す出口側端面の部分拡大図である。
【図１０】ハニカムセグメントの外壁表面の表面粗さや局部山頂の間隔が、ハニカムセグメントの外壁と接合材に含まれる無機粒子との接合状態に与える影響を模式的に示した説明図である。
【図１１】ハニカムセグメントの外壁表面の表面粗さや局部山頂の間隔が、ハニカムセグメントの外壁と接合材に含まれる無機粒子との接合状態に与える影響を模式的に示した説明図である。
【図１２】ハニカムセグメントの外壁表面の表面粗さや局部山頂の間隔が、ハニカムセグメントの外壁と接合材に含まれる無機粒子との接合状態に与える影響を模式的に示した説明図である。
【図１３】ハニカムセグメントの外壁表面の表面粗さや局部山頂の間隔が、ハニカムセグメントの外壁と接合材に含まれる無機粒子との接合状態に与える影響を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２９】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体は、ハニカム形状のセグメント（ハニカムセグメント）の複数個が、接合材にて一体化されてなるものである。図５は本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図であり、図６は本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの一例を示す概略斜視図である。
【００３０】
図６に示すように、ハニカムセグメント２は、流体の入口側となる入口側端面１０と流体の出口側となる出口側端面１１とを有している。この２つの端面の外周部は外壁８により繋がれ、外壁８の内側において、流体の流路となる複数のセル（貫通孔）５が多孔質の隔壁３によって区画形成されている。なお、ＤＰＦのようなフィルターとして使用する場合には、所定セルの開口部を入口側端面で目封止するとともに、残余のセルの開口部を出口側端面で目封止する目封止部を配設するのが一般的であり、通常は、図７のように、一方の端面が目封止部９により市松模様を呈するよう目封止し、他方の端面が目封止部により、これと相補的な市松模様を呈するよう目封止する。すなわち、隣接するセルの開口部が互いに反対側の端面にて目封止されるように目封止部を形成する。
【００３１】
このように目封止が施されたハニカムセグメントから構成されるハニカム構造体の一端面（入口側端面）よりスート等のＰＭを含む流体を通気させると、流体は、当該一端面側において開口部が目封止さていないセルよりハニカム構造体の内部に流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して、他端面（出口側端面）側が目封止されていない他の流通孔に入る。そして、この隔壁を通過する際に流体中のＰＭが隔壁に補足され、ＰＭが除去された浄化後の流体が他端面より排出される。
【００３２】
図５のように、本発明の第一及び第二のハニカム構造体は、ハニカムセグメント２の複数個を、それらの外壁同士を接合することにより一体化して構成される。ハニカムセグメント２の接合には接合材が使用される。この接合材は、無機粒子を含むものであり、その他の成分として、無機繊維、コロイド状酸化物を含むことが好ましい。ハニカムセグメントの接合時には、これらの成分に加え、必要に応じて、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の有機バインダー、分散剤、水等を加え、それをミキサー等の混練機を使用して混合、混練してペースト状にしたものが好適に使用できる。
【００３３】
接合材に含まれる無機粒子の構成材料としては、例えば、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタニア及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれるセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、ニッケル系金属、珪素−炭化珪素系複合材料等を好適に用いることができる。
【００３４】
無機繊維としては、アルミノシリケート、炭化珪素等のセラミックファイバー、銅、鉄等のメタルファイバー等を好適に用いることができる。コロイド状酸化物としては、シリカゾル、アルミナゾル等が好適なものとして挙げられる。コロイド状酸化物は、接合材に適度な接着力を付与するために好適であり、また、乾燥・脱水することによって無機繊維及び無機粒子と結合し、乾燥後の接合材を、耐熱性等に優れた強固なものとすることができる。
【００３５】
このような接合材をハニカムセグメントの被接合面となる外壁表面に所定の厚さで塗布して複数個のハニカムセグメントを組み合わせた後、接合材を乾燥硬化させることにより、複数個のハニカムセグメントが一体化されたハニカム構造体とする。その後、必要に応じ、外周部を研削加工するなどして、円柱状等の所望形状に加工してもよい。なお、この場合、加工により外壁が除去され、内部の隔壁とセルが露出した状態となるので、露出面をコーティング材で被覆するなどして外壁を再形成することが好ましい。
【００３６】
本発明の第一のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントは、すべてハニカム形状で多孔質のベース基材と、このベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部（緻密化部）とを有する。また、本発明の第二のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントについては、それらセグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、前記ベース基材のみからなり、残余のセグメント、すなわち外周セグメントの内側に位置する中央セグメントは、第一のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントと同様に、ベース基材とベース基材の一部に形成された修飾部とを有する。
【００３７】
修飾部は、本発明のハニカム構造体をＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時に過剰に昇温しやすい出口側端面付近の熱容量及び熱伝導率を増加させて昇温を適度に抑制し、耐熱衝撃性を向上させる目的で形成されるものであるが、本発明の第一及び第二のハニカム構造体では、この修飾部の形成によって圧力損失が上昇し過ぎないように、その形成範囲を限定している。修飾部の具体的な形成範囲は、ハニカムセグメントの出口側端面から、セルの軸方向に沿って、ハニカムセグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲である。修飾部の形成範囲がハニカムセグメント全長の１／１０に満たないと、フィルター再生時における出口側端面付近の過剰な昇温を効果的に抑制するだけの熱容量と熱伝導率を確保することが困難であり、ハニカムセグメント全長の１／２を超えると、修飾部によって圧力損失が比較的短期間に上昇してしまうため、低排気量車種向け等のフィルターに使用が限定され、汎用性が低くなる。
【００３８】
修飾部の形成範囲を前記のように限定することにより、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑えられ、フィルターとしてのバランスに優れたハニカム構造体となる。また、本発明の第二のハニカム構造体においては、更に修飾部を形成するハニカムセグメントを、中央セグメントのみに限定することで、修飾部の形成による圧力損失の上昇をより抑えやすくしている。
【００３９】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体は、以上のような基本構造を有するとともに、修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔をＳ、修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さをＲａ、修飾部の外壁の気孔率をａ、修飾部の外壁の平均細孔径をｂ、接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径をｃとしたとき、下式（１）で表されるＸと下式（２）で表されるＹとが、下式（３）の関係を満たすものである。
Ｘ＝ｌｏｇｅ（ａ×１０−２×ｂ２×ｃ−２）                 （１）
Ｙ＝１／ｌｏｇｅ（Ｓ／Ｒａ）                           （２）
０．０３８Ｘ＋０．１５≦Ｙ≦０．０５０Ｘ＋０．５０    （３）
【００４０】
本発明者が試行を繰り返して得た知見によれば、修飾部の外壁の気孔率と、修飾部の外壁の平均細孔径と、接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径との関数として上式（１）で表されるＸが、上式（２）で表されるＹとの間で、上式（３）の関係を満たす場合には、修飾部に接している接合材が乾燥する際の水分飛散のバランスが良く、これにより接合材中の気孔率、細孔形態のバランスが良くなって、良好なヤング率が得られる。そして、その結果、接合材の強度が高まり、リングオフクラック限界も高くなる。
【００４１】
修飾部の外壁の気孔率の低下、修飾部の外壁の平均細孔径の減少、接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径の増大等の要因で、ＸとＹとの関係がＹ＞０．０５０Ｘ＋０．５０となる場合には、修飾部に接している接合材が乾燥する際に、接合材中の水分が飛散し難くなって、接合材中に大きな空隙（いわゆるバカ穴）が多く形成されるようになり、接合材の物理的強度が弱くなる。その結果、修飾部と接合材との界面ではなく、接合材の内部での破断が生じやすくなり、ハニカム構造体のせん断強度が低下する。
【００４２】
一方、修飾部の外壁の気孔率の上昇、修飾部の外壁の平均細孔径の増大、接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径の減少等の要因で、ＸとＹとの関係が０．０３８Ｘ＋０．１５＞Ｙとなる場合には、修飾部に接している接合材が乾燥する際に、接合材中の水分が飛散しやすくなって、接合材の気孔率が低下し、ヤング率が高くなる。そして、その結果、リングオフクラック限界が低下する。
【００４３】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、修飾部の形成部位を除いたベース基材の外壁表面の算術平均表面粗さＲａを０．４〜２０μｍとすることが好ましく、１〜１５μｍとすることがより好ましい。なお、本発明において、「平均表面粗さＲａ」とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に規定された値であって、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値を示したものである。
【００４４】
図１０〜図１３は、ハニカムセグメントの外壁表面の表面粗さや局部山頂の間隔が、ハニカムセグメントの外壁と接合材に含まれる無機粒子との接合状態に与える影響を示したものであり、この内、図１０と図１１との比較より、外壁８表面の局部山頂の間隔や接合材に含まれる無機粒子１５の粒子径が同程度の場合には、外壁８表面の表面粗さが大きい（粗い）方が無機粒子１５がハニカムセグメント外壁８表面の谷（凹部）に入り込みにくく、外壁８表面と無機粒子１５により囲まれた空隙が生じる現象（いわゆるブリッジ）が起こりやすくなって、ハニカムセグメントと接合材との接触面積が減少すると考えられる。また、その一方で、外壁８表面の表面粗さが小さくなるにつれて、ハニカムセグメント外壁表面の凹凸に接合材に含まれる無機粒子が食い込むことにより生ずる接合強度を高める効果（アンカー効果）は低減する。
【００４５】
このようにハニカムセグメント外壁表面の凹凸の高さ方向のパラメータである表面粗さが、ハニカムセグメントと接合材との接触面積やアンカー効果に及ぼす影響に着目して検討を行った結果、修飾部の形成部位を除いたベース基材の外壁表面の算術平均表面粗さＲａを前記のような範囲とし、かつ、接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径を所定範囲とすることで、十分なアンカー効果を確保でき、ハニカムセグメントと接合材との間の良好な接合強度が得られるとともに、ハニカムセグメント外壁表面と無機粒子との接触面積を大きく保つことができ、ハニカムセグメントと接合材との間の熱の授受がスムーズになることがわかった。
【００４６】
この算術平均表面粗さＲａが０．４μｍ未満ではアンカー効果が低減して必要な接合強度の確保が難しくなり、２０μｍを超えるとハニカムセグメントと接合材との接触面積が減少して両者間の熱の授受がスムーズに行えなくなったり、無機粒子がハニカムセグメント外壁表面の谷（凹部）まで入りきらず、接合材の乾燥時に、ハニカムセグメントと接合材との界面にクラックが生じたりする場合がある。
【００４７】
また、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、修飾部の形成部位を除いたベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓを１０〜１２５μｍとすることが好ましく、１５〜１００μｍとすることがより好ましい。なお、本発明において、「局部山頂の平均間隔Ｓ」とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に規定された値であって、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分において隣り合う局部山頂間に対応する平均線の長さ（局部山頂の間隔）を求め、この多数の局部山頂の間隔の算術平均値を示したものである。
【００４８】
図１０と図１２との比較より、ハニカムセグメントの外壁８表面の表面粗さや接合材に含まれる無機粒子１５の粒子径が同程度の場合には、局部山頂の間隔が広い方が無機粒子１５がハニカムセグメント外壁８表面の谷（凹部）に入り込みやすく、いわゆるブリッジが起こりにくくなって、ハニカムセグメントと接合材との接触面積が増大すると考えられる。また、その一方で、局部山頂の間隔が広くなるにつれて、外壁表面上の同一の長さにおける凹凸の数は減少するので、アンカー効果は低減する。
【００４９】
このようにハニカムセグメント外壁表面の凹凸の横方向のパラメータである局部山頂の間隔が、ハニカムセグメントと接合材との接触面積やアンカー効果に及ぼす影響に着目して検討を行った結果、修飾部の形成部位を除いたベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓを前記のような範囲とし、かつ、接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径を所定範囲とすることで、十分なアンカー効果を確保でき、ハニカムセグメントと接合材との間の良好な接合強度が得られるとともに、ハニカムセグメント外壁表面と無機粒子との接触面積を大きく保つことができ、ハニカムセグメントと接合材との間の熱の授受がスムーズになることがわかった。
【００５０】
この局部山頂の平均間隔Ｓが１０μｍ未満ではハニカムセグメントと接合材との接触面積が減少してしまい、両者間の熱の授受がスムーズに行えなくなる場合がある。一方、この局部山頂の平均間隔Ｓが１２５μｍを超えると十分なアンカー効果が得られず必要な接合強度が確保されない場合がある。
【００５１】
また、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さＲａを、修飾部の形成部位を除いたベース基材の外壁表面の算術平均表面粗さＲａより０．０１〜７．５μｍ大きくすることが好ましく、０．０５〜５μｍ大きくすることがより好ましい。修飾部の外壁表面の算術平均表面粗さＲａをこのような範囲とすることにより、ベース基材の修飾部を形成していない部位と修飾部との境界において、外壁表面と接合材との間で良好な接合強度が得られ、ベース基材の修飾部を形成していない部位と修飾部との境界でセグメントと接合材の剥離が生じ難くなる。
【００５２】
また、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓを、修飾部の形成部位を除いた前記ベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓより０．１〜７０μｍ大きくすることが好ましく、１〜５０μｍ大きくすることがより好ましい。修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓをこのような範囲とすることにより、ベース基材の修飾部を形成していない部位と修飾部との境界において、外壁表面と接合材との間で良好な接合強度が得られ、ベース基材の修飾部を形成していない部位と修飾部との境界でセグメントと接合材の剥離が生じ難くなる。
【００５３】
また、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、ハニカムセグメントと接合材との間の接合強度と熱の授受とのバランスをより良好にする観点から、修飾部の形成部位を除いたベース基材の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓと算術平均表面粗さＲａとの比（Ｓ／Ｒａ）を１〜３５とすることが好ましく、３〜２５とすることがより好ましい。また、修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓと算術平均表面粗さＲａとの比（Ｓ／Ｒａ）を４〜４０とすることが好ましく、７〜３０とすることがより好ましい。
【００５４】
ハニカムセグメントの内、修飾部の形成される出口側の部位は、ＤＰＦの再生時に高温化しやすい部位であるため、接合強度よりもハニカムセグメントと接合材との間の熱の授受のスムーズさが特性として優先される。一方、修飾部の形成部位を除いた入口側の部位については、修飾部に比して高温に晒され難いので、熱の授受のスムーズさよりも接合材との間の接合強度が特性として優先される。修飾部のＳ／Ｒａと、修飾部の形成部位を除いたベース基材のＳ／Ｒａとを、それぞれ前記好適範囲とすることで、各々の部位において優先される特性が発揮されやすくなり、各々の部位の役割分担により、ハニカムセグメントと接合材との間の良好な接合強度とスムーズな熱の授受とを同時に達成することが容易となる。
【００５５】
また、図１２と図１３との比較からわかるように、ハニカムセグメントの外壁８表面の局部山頂の間隔が大きくても、表面粗さがある程度以上大きくなる場合には、いわゆるブリッジが起こりやすくなると考えられるため、前記のように、外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓを算術平均表面粗さＲａとの関係において規定することは、より良好な接合状態を得るために有効である。
【００５６】
外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓや算術平均表面粗さＲａは、ベース基材の製造に用いる原料粒子や修飾部の形成に用いるスラリー中の粒子の粒子径分布、焼成条件等を制御することによって、所定の範囲となるよう調節することが可能である。また、外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓや算術平均表面粗さＲａは、一旦ハニカムセグメントを作製した後、その外壁にセラミック粒子等の粒子を含む下地材を塗布することにより変化させることができ、この下地材中の粒子の粒子径分布を調節することによって、局部山頂の平均間隔Ｓや算術平均表面粗さＲａを所定の範囲となるよう調節することも可能である。
【００５７】
更に、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、ハニカムセグメントと接合材との間の接合強度と熱の授受とのバランスを良好にする観点から、接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径を０．５〜３０μｍとすることが好ましく、１．０〜１５μｍとすることがより好ましい。なお、本発明において、「平均粒子径」とは、ＪＩＳ  Ｒ１６２９に準拠し、計測装置として（株）堀場製作所製のＬＡ−９２０（商品名）を使用して測定した５０％粒子径の値を意味するものとする。
【００５８】
接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径が０．５μｍ未満では無機粒子がハニカムセグメントの内部まで侵入してしまい、それにより接合材の材料比が変化して接合強度が減少する場合があり、３０μｍを超えるとハニカムセグメント外壁表面の凹部に無機粒子が入り込みにくくなって十分なアンカー効果が得られなくなったり、ハニカムセグメント外壁表面と無機粒子との接触面積が減少して、ハニカムセグメントと接合材との間の熱の授受に支障をきたしたりする場合がある。接合材に含まれる無機粒子の平均粒子径を前記範囲内とすることは、ハニカムセグメントと接合材との間の必要な接合強度の確保しやすくするという点、及びそれらの間の熱の授受をスムーズにするという点との双方において効果的である。なお、無機粒子の平均粒子径が前記範囲内である場合、接合材にてハニカムセグメントを接合する際のハニカムセグメント外壁表面に対する無機粒子の挙動はほぼ同一である。
【００５９】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体におけるベース基材の気孔率は、３０〜８０％であることが好ましく、４５〜８０％であることがより好ましい。ベース基材の気孔率が３０％未満では本発明のハニカム構造体をＤＰＦ等のフィルターに用いる場合に圧力損失が大きすぎ、８０％を超えるとフィルター再生時の最高温度が上昇しすぎて、実用上問題が生じる場合がある。また、ベース基材の平均細孔径は、５〜４０μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがより好ましい。ベース基材の平均細孔径が５μｍ未満では、本発明のハニカム構造体をＤＰＦ等のフィルターに用いる場合に圧力損失が大きすぎ、４０μｍを超えるとＰＭを捕集するフィルター機能が低下しすぎて、実用上問題が生じる場合がある。
【００６０】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体において、修飾部の気孔率は、ベース基材の気孔率より２〜２０％低い気孔率（ベース基材の気孔率から２〜２０％差し引いた値）であることが好ましく、３〜１２％低い気孔率であることがより好ましい。ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２％未満では、修飾部の形成による効果、すなわちフィルター再生時における出口側端面付近の過剰な昇温を抑制する効果が十分に得られない場合があり、２０％を超えると圧力損失が大きくなり過ぎる場合がある。また、修飾部の平均細孔径は、ベース基材の平均細孔径より０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径であることが好ましく、０．１〜５μｍ小さい平均細孔径であることがより好ましい。ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量が０．１μｍ未満では、修飾部の形成による効果が十分に得られない場合があり、１０μｍを超えると、圧力損失が大きくなり過ぎる場合がある。
【００６１】
なお、本発明で規定する「気孔率」は、ベース基材の修飾部を形成していない部位又は修飾部を形成した部位から隔壁厚みの平板を試験片として切り出し、アルキメデス法で測定したものであり、「平均細孔径」は、ベース基材の修飾部を形成していない部位又は修飾部を形成した部位から所定形状（□５×１５ｍｍ）の試験片を切り出し、水銀ポロシメーターで測定したものである。
【００６２】
本発明の第一のハニカム構造体において、修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径は、ハニカム構造体を構成する全てのハニカムセグメントにおいて同一であっても良いし、前記限定範囲内であれば、ハニカム構造体を構成するセグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと、その内側に位置する中央セグメントとで、修飾部の気孔率、平均細孔径及び長さの何れか１つ以上が異なっていても良い。
【００６３】
図１は、本発明の第一のハニカム構造体における修飾部の形成状態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの長さが同一であり、これら修飾部７ａ、７ｂの気孔率と平均細孔径も同一である。通常は、このような実施形態で本発明の効果を十分に発揮させることができる。
【００６４】
図２は、本発明の第一のハニカム構造体における修飾部の形成状態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの長さが同一であるが、中央セグメント２ｂの修飾部７ｂの方が外周セグメント２ａの修飾部７ａよりも気孔率と平均細孔径が低く（小さく）なるような構成としている。フィルターの再生時には出口側端面付近が温度上昇しやすいが、更にこの出口側端面付近においても、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂの修飾部７ｂをより緻密化して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００６５】
図３は、本発明の第一のハニカム構造体における修飾部の形成状態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの気孔率及び平均細孔径は同一であるが、中央セグメント２ｂの修飾部７ｂの方が外周セグメント２ａの修飾部７ａより長さが長くなるような構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂの修飾部７ｂをより長くして熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００６６】
図４は、本発明の第二のハニカム構造体における修飾部の形成状態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａには修飾部が形成されておらず、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂにのみ修飾部７ｂが形成された構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂにのみ修飾部７ｂを形成して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和するのも好ましい形態である。
【００６７】
なお、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、ハニカム構造体の外周部を形成するのに必要な個数である限り、外周セグメントの個数は特に限定されず、また、外周セグメントの内側に存在する限り、中央セグメントの個数も特に限定されない。
【００６８】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体におけるハニカムセグメントのベース基材の構成材料としては、強度、耐熱性等の観点から、炭化珪素、炭化珪素を骨材とし珪素を結合材として形成された珪素−炭化珪素系複合材料、窒化珪素、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなる群より選択される少なくとも一種の材料を好適なものとして挙げることができる。また、図７のように、セルの開口部に目封止部を形成する場合、目封止部の構成材料には、ハニカムセグメントとの熱膨張差を小さくするため、ハニカムセグメントと同じ材料を用いることが好ましい。
【００６９】
ベース基材の製造方法には、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、前記のような材料に、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等のバインダー、造孔材、界面活性剤、溶媒としての水等を添加して、可塑性の坏土とし、この坏土を所定のハニカム形状となるように押出成形し、次いで、マイクロ波、熱風等によって乾燥した後、焼成する。セルに目封止部を形成する場合、前記焼成は、セルに目封止部を形成する前に行っても良いし、セルに目封止部を形成した後で、目封止部の焼成と一緒に行うようにしても良い。
【００７０】
セルを目封止する方法にも、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、ハニカムセグメントの端面にシートを貼り付けた後、当該シートの目封止しようとするセルに対応した位置に穴を開け、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカムセグメントの端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの開口端部内に目封止用スラリーを充填し、それを乾燥及び／又は焼成して硬化させる。
【００７１】
ベース基材の気孔率や平均細孔径は、材料の粒径、造孔材の粒径や添加量、焼成条件などによって調節することができる。
【００７２】
ＤＰＦに使用されるハニカム構造体は、全てのセルが同形状（通常は四角形）で同じ開口面積を持ち、それらが入口側端面と出口側端面とで市松模様を呈するよう交互に目封止され、入口側端面と出口側端面の開口率が同等であるのが一般的であるが、最近は、スート捕集後の圧力損失の上昇抑制等を目的として、入口側端面の開口率を出口側端面の開口率よりも大きくしたハニカム構造体も提案されており、本発明のハニカム構造体にも、このような構造を適用することができる。
【００７３】
図８及び図９は、入口側端面と出口側端面とで開口率が異なる目封止ハニカム構造体の実施形態の一例を示しており、図８は入口側端面の部分拡大図、図９は出口側端面の部分拡大図である。これらの図に示すように、この実施形態においては、四角形セル５ａとそれよりも開口面積の大きい八角形セル５ｂとが、各端面上の直交する二方向において交互に配列されており、四角形セル５ａについては入口側端面にて目封止部９による目封止が施され、八角形セル５ｂについては出口側端面にて目封止部９による目封止が施された状態になっている。このように入口側端面では開口面積の大きい八角形セル５ｂを開口させ、出口側端面では開口面積の小さい四角形セル５ａを開口させることで、入口側端面の開口率を出口側端面の開口率よりも大きくすることができる。
【００７４】
修飾部の形成は、例えば、ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含む修飾用スラリーを調製し、このスラリーにベース基材の一端面側から、修飾部を形成しようとする所定の長さまで浸漬して、スラリーを含浸、すなわちベース基材の隔壁の細孔内にスラリー中の粒子を充填させ、その後、熱処理を施すという方法より行うことができる。
【００７５】
修飾用スラリーには、最終的に隔壁に残存する成分であり、化学的に又は物理的に変化するものも、除去されるものでなければ含まれ得る。修飾用スラリーには、緻密化するための粒子として、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタニア、及びこれらの組合せよりなる群から選ばれるセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、ニッケル系金属、又は金属ＳｉとＳｉＣ等の無機粉体を含むことが好ましい。更に、γアルミナ、セリア、ジルコニア、セリア系複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物等のような、ハニカム構造体に触媒成分を担持させる際のウォッシュコートに含まれる粒子を用いることもできる。
【００７６】
また、この粒子の粒径は、ベース基材の平均細孔径の２〜６０％の大きさであることが好ましい。この粒子の平均粒子径が、ベース基材の平均細孔径の２％未満であると、隔壁の細孔内に充填されるべき粒子が細孔径に対し小さすぎる結果、細孔内に充分に充填することができないおそれがある。すなわち、細孔内に保持出来ず、素通りしてしまうことがあり、好ましくない。一方、ベース基材の平均細孔径の６０％を超えると、隔壁の細孔内に充填されるべき粒子が細孔径に対し大きすぎるので、細孔内に充填することができない（細孔内に入らない）おそれがあり、好ましくない。
【００７７】
修飾用スラリーは、このような粒子の他、粒子を細孔内面に結合させることが可能な結合材を含み、それらを水に希釈したものであることが好まく、更に、分散剤、消泡剤を適宜、含ませても良い。結合材としては、シリカゾル又はアルミナゾル等のコロイダルゾルや膨潤して結合性を示す層状化合物等が好適に使用できる。修飾スラリー含浸後の熱処理の条件は、修飾スラリーの組成によって、適宜、定めればよい。ベース基材と同じ組成の修飾スラリーで修飾を行う場合は、結合性を付与するため、ベース基材の焼成条件と同じ条件での熱処理が必要となる。コロイダルシリカ等の７００〜８００℃で強度が発現する材料を組み合わせると、低い温度での熱処理が可能となる。
【００７８】
ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量や、ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量は、修飾用スラリーに含まれる粒子の粒径や含有量、修飾用スラリーを含浸する回数などによって調節することができる。
【００７９】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体において、ハニカムセグメントの隔壁の厚さは、７〜２０ｍｉｌ（１７８〜５０８μｍ）であることが好ましく、８〜１６ｍｉｌ（２０３〜４０６μｍ）であることがより好ましく、１０〜１２ｍｉｌ（２５４〜３０５μｍ）であることが更に好ましい。隔壁の厚さが７ｍｉｌ未満では強度が不足して耐熱衝撃性が低下する場合があり、一方、隔壁の厚さが２０ｍｉｌを超えると圧力損失が大きくなり過ぎる場合がある。
【００８０】
セル密度は、１４０〜３５０セル／ｉｎ２（ｃｐｓｉ）であることが好ましく、１６０〜３２０ｃｐｓｉであることがより好ましく、２００〜３００ｃｐｓｉであることが更に好ましい。セル密度が１４０ｃｐｓｉ未満では流体との接触効率が不十分となる場合があり、一方、セル密度が３５０ｃｐｓｉを超えると圧力損失が増大し過ぎる場合がある。なお、「ｃｐｓｉ」は「ｃｅｌｌｓ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ  ｉｎｃｈ」の略であり、１平方インチ当りのセル数を表す単位である。例えば１０ｃｐｓｉは、約１．５５セル／ｃｍ２である。
【００８１】
セル形状（セル断面の形状）については、特に限定されることはなく、例えば、四角形、三角形、六角形、八角形等の多角形でも、丸形であっても良く、また、前記のように異なる形状のセルが組み合わされて配列されていても良い。
【００８２】
また、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、フィルター再生時のＰＭの燃焼を促進させたり、排ガス中の有害物質を浄化したりする目的で、隔壁に触媒成分を担持させるようにしても良い。隔壁に触媒成分を担持する方法としては、例えば、触媒成分を含む溶液を、アルミナ粉末のような高比表面積の耐熱性無機酸化物からなる粉末を含浸させた後、乾燥、焼成して、触媒成分を含有する粉末を得、この粉末にアルミナゾルや水などを加えて触媒スラリーを調製し、これにハニカムセグメント又はハニカム構造体を浸漬させて、スラリーをコートしてから、乾燥、焼成するといった方法を用いることができる。
【００８３】
触媒成分としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄからなる群より選択される一種以上の貴金属を用いることが好ましい。これら貴金属の担持量は、ハニカム構造体単位体積当たり、０．３〜３．５ｇ／Ｌとすることが好ましい。
【実施例】
【００８４】
以下、本発明を実施例に基づいて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。
【００８５】
（実施例１〜２８及び比較例１〜２０）
ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を所定の質量割合で混合し、これに造孔材、有機バインダー、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を得た。この坏土を押出成形し、乾燥させてハニカム状成形体を得た。このハニカム状成形体に対し、その両端面が相補的な市松模様を呈するように、各セルの一端部に目封止部を形成した。すなわち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封止部の形成を行った。目封止部の材料には、ハニカム状成形体と同じ材料を用いた。こうして目封止部を形成し、乾燥させた後、ハニカム状成形体を、大気雰囲気中、約４００℃で脱脂し、更に、Ａｒ雰囲気において約１４５０℃で焼成して、成形体中のＳｉＣ粒子をＳｉで結合させることにより、表１〜３に示すような気孔率、平均細孔径、外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓ、算術平均表面粗さＲａ及びＳ／Ｒａを有し、隔壁の厚さが１２ｍｉｌ（３０５μｍ）、セル形状が正方形、セル密度が約４６．５セル／ｃｍ２（３００セル／平方インチ）、断面が一辺３５ｍｍの正方形、軸方向の長さが１５２ｍｍである四角柱状のハニカムセグメントのベース基材を得た。なお、ベース基材の気孔率、平均細孔径、外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓ、算術平均表面粗さＲａ、Ｓ／Ｒａの値の調節は、主に坏土の原料に用いたＳｉＣ粉末、金属Ｓｉ粉末及び造孔材の粒子径分布及び量を調節することにより行った。例えば、実施例２０では、平均粒径１５μｍのＳｉＣ粉末を６５質量％、平均粒径６μｍの金属Ｓｉ粉末を１６質量％、平均粒径３０μｍの造孔材を１９質量％の割合で混合し、３．１μｍのＲａと、４９μｍのＳを得た。
【００８６】
次に、所定のＳｉＣ粒子１５０質量部に、コロイダルシリカ（固形分４０％の溶液）１５０質量部と、水２００質量部とを加え、よく撹拌して、修飾用スラリーを調製した。なお、この調製に際し、分散剤、消泡剤を適宜加えた。こうして得られた修飾用スラリーに、前記ベース基材を、一方の端面からベース基材全長の１／２の長さまで浸漬させ、その後、エアーブローによって過剰なスラリーを除去した。次いで、スラリーを乾燥させた後、７００℃で熱処理を施し、ベース基材の全長に対して１／２の長さを持つとともに、表１〜３に示すような気孔率、平均細孔径、外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓ、算術平均表面粗さＲａ及びＳ／Ｒａを有する修飾部を形成して、ハニカムセグメントを作製した。なお、修飾部の外壁表面の局部山頂の平均間隔Ｓ、算術平均表面粗さＲａ、Ｓ／Ｒａの値の調節は、主に修飾用スラリーの原料に用いたＳｉＣ粉末の粒子径分布を調節することにより行った。例えば、実施例２０では、平均粒径０．８μｍのＳｉＣ粉末を使用し、４．７μｍのＲａと、６９μｍのＳを得た。また、実施例２２では、平均粒径２μｍのＳｉＣ粉末を使用し、７．３μｍのＲａと、９５μｍのＳを得た。
【００８７】
次いで、無機粒子として表１〜３に示す平均粒子径のＳｉＣ粉末を用い、これにアルミノシリケート質繊維、シリカゾル水溶液及び粘土を混合したものに、更に水を加え、ミキサーを用いて３０分間混練を行い、ペースト状の接合材を得た。この接合材を、前記ハニカムセグメントの外周面に、厚さ約１ｍｍとなるように塗布して接合材層を形成し、その上に別のハニカムセグメントを載置する工程を繰り返し、４個×４個に組み合わされた合計１６個のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積層体を作製した。そして、適宜、外部より圧力を加えるなどして全体を接合させた後、１２０℃で２時間乾燥させてハニカムセグメント接合体を得た。このハニカムセグメント接合体の外形が円柱状になるように、その外周を研削加工した後、その加工面に接合材と同じ組成のコーティング材を塗布して外周壁を再形成し、７００℃で２時間乾燥硬化させ、実施例１〜２８及び比較例１〜２０のハニカム構造体を得た。
【００８８】
こうして作製された実施例１〜２８及び比較例１〜２０のハニカム構造体について、次の方法で接合部のせん断強度、破断箇所及びクラック限界を調べた。その結果を表４に示す。また、前述の式（１）及び（２）より、Ｘ及びＹを算出し、それらの値を表１〜３に示した。なお、各実施例及び比較例において、接合部のせん断強度の測定に用いたハニカム構造体と、クラック限界の調査に用いたハニカム構造体とは、同一の方法で作製した別の個体である。すなわち、各実施例及び比較例毎に、２体のハニカム構造体を作製し、その内の一方を接合部のせん断強度の測定及び破断箇所の調査に用い、他方をクラック限界の調査に用いた。
【００８９】
［せん断強度］
ハニカム構造体より、隣接する２本のハニカムセグメントを接合された状態のまま切り出し、一方のハニカムセグメントを固定し、もう一方のハニカムセグメントに対して長軸方向から荷重Ｆをかけることにより測定した。
【００９０】
［破断箇所］
せん断強度を測定した際の破断箇所を調べた。
【００９１】
［クラック限界］
ハニカム構造体を１２００℃に加熱した後、当該ハニカム構造体について、その内部のクラックの有無をＸ線ＣＴにて確認した。
【００９２】
【表１】
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【００９３】
【表２】
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【００９４】
【表３】
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【００９５】
【表４】
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【００９６】
（考察）
本発明の範囲に含まれる実施例１〜２８は、高いせん断強度を有するとともに、接合体自体がその内部で破断することが無く、リングオフクラック限界も高いものであった。これに対し、前述の式（１）及び（２）より算出されたＸとＹとが、式（３）を満たさず、ＸとＹとの関係がＹ＞０．０５０Ｘ＋０．５０となる比較例１〜１０、１５、１６及び１８〜２０は、接合材の強度が不十分であるため、ハニカムセグメントと接合材との界面ではなく、接合材の内部での破断が生じ、ＸとＹとの関係が０．０３８Ｘ＋０．１５＞Ｙとなる比較例１１〜１４及び１７は、リングオフクラック限界が低いものであった。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、ＤＰＦ等の集塵用フィルターとして好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１：ハニカム構造体、２：ハニカムセグメント、２ａ：外周セグメント、２ｂ：中央セグメント、３：隔壁、５：セル、５ａ：四角形セル、５ｂ：八角形セル、７：修飾部、７ａ：修飾部、７ｂ：修飾部、８：外壁、９：目封止部、１０：入口側端面、１１：出口側端面、１５：無機粒子。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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