(57)【要約】【課題】原料収率を向上させ、製造コストを低減させることが可能なハニカム構造体の製造方法を提供する。【解決手段】成形原料を成形して、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム成形体を形成し、ハニカム成形体を、セルの延びる方向に平行に切断して、複数のセグメントブロックを形成し、複数のセグメントブロックを焼成して複数のセグメントブロック焼成体を形成し、複数のセグメントブロック焼成体を、ハニカム成形体の形状に戻すように組み立てて、接合材により接合し、複数のハニカムセグメントと複数のハニカムセグメント間に配設された緩衝部とを備えたハニカム構造体を形成するハニカム構造体の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形原料を成形して、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム成形体を形成し、
前記ハニカム成形体を、セルの延びる方向に平行に切断して、複数のセグメントブロックを形成し、
前記複数のセグメントブロックを焼成して複数のセグメントブロック焼成体を形成し、
前記複数のセグメントブロック焼成体を、前記ハニカム成形体の形状に戻すように組み立てて、接合材により接合し、複数のハニカムセグメントと前記複数のハニカムセグメント間に配設された緩衝部とを備えたハニカム構造体を形成するハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
前記セグメントブロック焼成体を欠陥検査した後に、接合材により接合して、ハニカム構造体を形成する請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】
前記欠陥検査が、レーザースモーク法の検査である請求項２に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
前記セグメントブロックの、セルの延びる方向に直交する断面の面積が、４〜２５ｃｍ２である請求項１〜３のいずれかに記載の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、ハニカム構造体の製造方法に関し、さらに詳しくは、原料収率を向上させ、製造コストを低減させることが可能なハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、環境対策や特定物資の回収等のために使用される触媒装置用の担体、又はフィルタとして、耐熱性、耐食性に優れるセラミック製のハニカム構造体が採用されている。特に、近時では、ハニカム構造体は、両端面のセル開口部を交互に目封止して目封止ハニカム構造体とし、ディーゼル機関等から排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレートマター）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として盛んに用いられている。そして、高温、腐食性ガス雰囲気下で使用されるハニカム構造体の材料として、耐熱性、化学的安定性に優れた、炭化珪素（ＳｉＣ）、コージェライト、チタン酸アルミニウム（ＡＴ）等が好適に用いられている。
【０００３】
炭化珪素は、熱膨張率が比較的大きいため、炭化珪素を骨材として形成されるハニカム構造体は、体積の大きなものを形成すると使用時に熱衝撃により欠陥が生じることがある。また、捕集した粒子状物質を燃焼除去する際の熱衝撃により欠陥が生じることがある。更に、上記体積が大きいハニカム構造体を作製する場合、焼成時に内外温度差によるクラックが生じることがあるため、通常の何倍もの時間をかけて、ゆっくりと脱脂、焼成しなければならないという問題があった。そのため、炭化珪素を骨材として形成されるハニカム構造体については、所定の大きさ以上のものを製造する場合、通常、複数の小さな目封止ハニカム構造体のセグメントを作製し、それらセグメントを接合して、一つの大きい接合体を作製し、その外周を粗加工、研削して円筒状等の所望の形状の目封止ハニカム構造体としている（特許文献１参照）。尚、セグメントの接合は接合材を用いて行い、所定のセグメントの側面に接合材を塗布して、複数のセグメントをその側面同士で接合している。また、各セグメントを押し出し成形する際に、組み立てればハニカム構造体の最終形状になるように各セグメント形状を形成し、それらを組み立ててハニカム構造体を得る方法が開示されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２９１０５４号公報
【特許文献２】特開２００８−２７３１７４号公報
【特許文献３】特開２００８−３０７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法で、所望の形状のハニカム構造体を作製する場合、通常、複数の直方体のセグメントを接合して、１つの大きな直方体の接合体を作製した後に、略所望の形状にするために外周を粗加工し、更に精度よく所望の形状とするために研削して、所望の形状のハニカム構造体にする必要があった。そのため、外周の粗加工工程、研削工程等の余分な工程を必要とし、また、外周が粗加工、研削されるために、原料収率も低いという問題があった。また、特許文献２に記載の方法で、ハニカム構造体を作製する場合、各セグメントの形状に合わせて押出成形のための口金を複数個形成する必要があるため、製造コストが増大するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、原料収率を向上させ、製造コストを低減させることが可能なハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカム構造体の製造方法を提供する。
【０００８】
［１］  成形原料を成形して、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム成形体を形成し、前記ハニカム成形体を、セルの延びる方向に平行に切断して、複数のセグメントブロックを形成し、前記複数のセグメントブロックを焼成して複数のセグメントブロック焼成体を形成し、前記複数のセグメントブロック焼成体を、前記ハニカム成形体の形状に戻すように組み立てて、接合材により接合し、複数のハニカムセグメントと前記複数のハニカムセグメント間に配設された緩衝部とを備えたニカム構造体を形成するハニカム構造体の製造方法。
【０００９】
［２］  前記セグメントブロック焼成体を欠陥検査した後に、接合材により接合して、ハニカム構造体を形成する［１］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００１０】
［３］  前記欠陥検査が、レーザースモーク法の検査である［２］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００１１】
［４］  前記セグメントブロックの、セルの延びる方向に直交する断面の面積が、４〜２５ｃｍ２である［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、１つのハニカム成形体を押出成形し、得られたハニカム成形体を、焼成する前に、セルの延びる方向に平行に切断して、複数のセグメントブロックを形成し、複数のセグメントブロックを焼成して複数のセグメントブロック焼成体を形成し、複数のセグメントブロック焼成体を、元のハニカム成形体の形状に戻すように組み立てて、接合材により接合しニカム構造体を形成するため、外周の粗加工を必要としないことより、原料収率を大幅に向上させ、更に生産効率を向上させることができる。また、ハニカム構造体の製造に際して、押出成形は１回だけでよいため、ハニカム構造体の製造に必要な口金も１つであり、製造コストも低減することができる。更に、１つのハニカム成形体を押し出し成形した後に、複数のセグメントブロックに分割するため、いずれかのセグメントブロックに欠陥が生じたとしても、ハニカム構造体全体が欠陥品となるわけではなく、欠陥が生じたセグメントブロックだけを同形状の他のセグメントブロックと交換すれば、ハニカム構造体全体としては良品となる。これにより、製品の歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、ハニカム構造体が形成される過程を示した模式図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、ハニカム構造体の製造過程で形成されるハニカム成形体の中心軸に平行な断面の一部を示した模式図である。
【図３】本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、ハニカム構造体の製造過程で形成される目封止部を形成したハニカム成形体の中心軸に平行な断面の一部を示した模式図である。
【図４】本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、ハニカム成形体を切断してセグメントブロックを形成した状態を示し、セグメントブロックのセルの延びる方向に直交する断面の一部を示す模式図である。
【図５】本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、保持具を用いてセグメントブロック焼成体を組み立てた状態を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１５】
本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態は、成形原料を成形して、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム成形体を形成し、ハニカム成形体を、セルの延びる方向に平行に切断して、複数のセグメントブロックを形成し、複数のセグメントブロックを焼成して複数のセグメントブロック焼成体を形成し、複数のセグメントブロック焼成体を、ハニカム成形体の形状に戻すように組み立てて、接合材により接合し、複数のハニカムセグメントと複数のハニカムセグメント間に配設された緩衝部とを備えたニカム構造体を形成するものである。ここで、「ハニカム成形体を、セルの延びる方向に平行に切断する」とは、切断面がセルの延びる方向に対して平行になるように切断することを意味する。そして、各セグメントブロックの両端面は、ハニカム成形体の両端面が分割されて形成されたものである。また、「複数のセグメントブロック焼成体を、ハニカム成形体の形状に戻すように組み立てる」とは、各形状のセグメントブロック焼成体が、同形状のセグメントブロックがハニカム成形体を切断したときに配置されていた位置と同じ位置に配置されるように、複数のセグメントブロック焼成体を組み立てることを意味する。
【００１６】
本実施形態のハニカム構造体の製造方法によれば、原料収率を高くすることができる。炭化珪素のような熱膨張率の高い材質で、大きな円筒形状（例えば、底面の直径１００ｍｍ以上の円筒形状）のハニカム構造体を作製する場合、通常、高温時の熱衝撃による破損を防止するため、直方体のセグメントを作製し、それを接合して大きな直方体形状の接合体を作製した後に、外周をビーズソー等の装置を用いた粗加工、及びカム研削盤等の装置を用いた研削（研削加工）を行うことにより円筒形状のハニカム構造体にする必要があった。そのため、外周部の粗加工工程等の余分な工程を必要とし、また、外周が粗加工されるために、原料収率も高いものではなかった。これに対し、本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、所望の大きさの大きな円筒形状のハニカム成形体を押出成形により作製するため、直方体のセグメントを接合する工程及び外周部を粗加工する工程が無いことにより、生産効率が高く、原料収率も高いものである。
【００１７】
また、大きな円筒形状のハニカム成形体を脱脂、焼成する場合、成形体内部が高温になり成形体外周部との温度差によりクラックが発生し易くなるため、成形体内部と成形体外周部との温度差が大きくならないように、時間をかけて脱脂、焼成を行う必要があるが、本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、脱脂、焼成前に小さなセグメントに分割するため、脱脂、焼成を短時間で行うことができる。ここで、「粗加工」とは、直方体等の形状の接合体を、その外周を削って所望の形状に近い形状に加工することをいう。また、「研削」とは、粗加工した接合体の外周を更に削って、所望の形状及び所望の表面の滑らかさに精度良く仕上げることをいう。
【００１８】
また、ハニカム成形体を形成した後に、スリットを形成し、そのスリットに充填材を充填して得られるようなハニカム構造体の場合は、狭いスリット内全体に充填材を充填することが難しかった。これに対し、本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、ハニカム成形体をセグメントブロック（焼成体）に分割し、分離させるため、充填材をセグメントブロック焼成体の側面（切断面）全体に容易に塗布することができる。これにより、セグメントブロック焼成体を組み立てて、接合させ、ハニカム構造体を作製するときに、接合面全体に充填材が配設された状態でセグメントブロック焼成体を接合することができる。
【００１９】
また、本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、ハニカム成形体をセグメントブロックに分割し、分離させたセグメントブロックを焼成してセグメントブロック焼成体を作製するため、セグメントブロック焼成体毎に欠陥検査を行い、欠陥が発生したセグメントブロック焼成体だけを取り除くことができる。そして、欠陥が発生したセグメントブロック焼成体の代わりに、欠陥が発生したセグメントブロック焼成体と同形状の他のセグメントブロック焼成体（欠陥が発生していないもの）を用いて、セグメントブロック焼成体を組み立てることができる。スリットが形成されたハニカム成形体（焼成体）のように、セグメントブロック焼成体が部分的に繋がった形状のハニカム成形体の場合には、１つのセグメントブロック焼成体に欠陥が生じると、ハニカム成形体全体が欠陥品となるが、本実施形態のハニカム構造体の製造方法の場合には、上記のように１つのセグメントブロック焼成体に欠陥が生じても、その欠陥が生じたセグメントブロック焼成体のみが欠陥品としてその生産工程から排除されるだけで、他の欠陥のないセグメントブロック焼成体はハニカム構造体の構成要素として使用される。そのため、本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、製品の歩留まりが良い方法である。以下、工程毎に説明する。
【００２０】
（１）ハニカム成形体の作製：
まず、セラミック原料にバインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料とする。セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、コージェライト、ムライト、アルミナ、チタニア、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、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、鉄−クロム−アルミニウム系合金からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が好ましい。尚、コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミックス原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。珪素−炭化珪素系複合材料とする場合、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末を混合したものをセラミック原料とする。セラミック原料の含有量は、成形原料全体に対して４０〜９０質量％であることが好ましい。
【００２１】
バインダとしては、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を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して３〜１５質量％であることが好ましい。
【００２２】
水の含有量は、成形原料全体に対して７〜４５質量％であることが好ましい。
【００２３】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して５質量％以下であることが好ましい。
【００２４】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル、炭素等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して１５質量％以下であることが好ましい。
【００２５】
次に、成形原料を成形してハニカム成形体を形成する。成形原料を成形する際には、まず、成形原料を混練して坏土を形成する。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【００２６】
次に、坏土を押出成形して、図１、図２に示すような、円筒状のハニカム成形体１００を形成する。ハニカム成形体１００は、流体の流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル１を区画形成する隔壁２を有するものであり、隔壁２の最外周に外周壁３が配設されている。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法は特に制限されず、押出成形等の従来公知の成形法を用いることができる。所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。図１は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、ハニカム構造体が形成される過程を示した模式図である。図２は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、ハニカム構造体の製造過程で形成されるハニカム成形体１００の中心軸に平行な断面の一部を示した模式図である。
【００２７】
次に、得られたハニカム成形体を乾燥させることが好ましい。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０〜９５質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。乾燥温度は、９０〜１８０℃が好ましい。乾燥時間は１〜１０時間が好ましい。
【００２８】
次に、ハニカム成形体の中心軸方向長さ（セルの延びる方向における長さ）が、所望の長さではない場合は、両端面（両端部）を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法は特に限定されないが、両頭丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。
【００２９】
次に、図１、図３に示すように、ハニカム成形体について、一方の端面１１における所定のセル１（１ａ）の開口部と、他方の端面１２における残余のセル１（１ｂ）の開口部に目封止部１３を形成して、目封止部を形成したハニカム成形体１１０を作製することが好ましい。目封止部を形成したハニカム成形体１１０は、所定のセル１ａと残余のセル１ｂとが交互に並び、両端面１１，１２が市松模様になることが好ましい。ハニカム成形体に目封止部を形成した場合は、得られるハニカム構造体が目封止ハニカム構造体となる。図３は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、ハニカム構造体の製造過程で形成される目封止部を形成したハニカム成形体の中心軸に平行な断面の一部を示した模式図である。
【００３０】
ハニカム成形体に目封止を施す方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。ハニカム成形体の一方の端面にシートを貼り付けた後、当該シートの目封止部を形成しようとするセルに対応した位置に穴を開ける。そして、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、ハニカム成形体の当該シートを貼り付けた端面を浸漬し、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する。そして、ハニカム成形体の他方の端面については、一方の端面において目封止部を形成しなかったセルについて、上記一方の端面に目封止を施した方法と同様の方法で目封止部を形成する（目封止スラリーを充填する）。目封止部の構成材料としては、ハニカム成形体の材料と同じものを用いることが好ましい。目封止は、ハニカム成形体を切断する前に行ってもよいが、切断してセグメントブロックを形成した後に当該セグメントブロックに施してもよい。更に、目封止を、セグメントブロックを焼成した後のセグメントブロック焼成体に施してもよい。目封止をセグメントブロック焼成体に施す場合は、目封止部を固化させ、隔壁と密着させるため、目封止を施した後に、必要に応じて熱処理、焼成等を行うことが好ましい。
【００３１】
（３）セグメントブロックの形成：
次に、図１に示すように、ハニカム成形体を、セルの延びる方向に平行に切断して、複数のセグメントブロック１２０を形成する。各セグメントブロックのセルの延びる方向に直交する断面の面積は、下限値が、４ｃｍ２であることが好ましく、１０ｃｍ２であることが更に好ましい。また、上限値は、２５ｃｍ２であることが好ましく、１８ｃｍ２であることが更に好ましい。４ｃｍ２より小さいと、セグメントブロックの数が多くなるため、取り扱いに不便になることがある。２５ｃｍ２より大きいと、得られるハニカム構造体の耐熱衝撃性が低くなることがある。上記の範囲は、ハニカム構造体の材料が熱膨張係数の大きい炭化珪素または、Ｓｉ結合ＳｉＣである場合において特に好ましい範囲である。ハニカム構造体の材料が、コーディエライト、チタン酸アルミニウムなどの場合は、更に大きな断面積でもよい。この場合、具体的には、各セグメントブロックのセルの延びる方向に直交する断面の面積は、下限値が、１０ｃｍ２であることが好ましく、４０ｃｍ２であることが更に好ましい。また、上限値は、３５０ｃｍ２であることが好ましく、２５０ｃｍ２であることが更に好ましい。ハニカム構造体の材料が、コーディエライト、チタン酸アルミニウムなどの場合は、ハニカム構造体の大きさが、底面の直径１５０ｍｍ以上、長さ１５０ｍｍ以上の場合に、特に、焼成時の温度分布を無くし、焼成キレなどの不良を低減し、焼成時間を短縮するという効果を奏する。
【００３２】
ハニカム成形体の切断方法は、特に限定されないが、ハニカム成形体が変形の少ない（隔壁の湾曲が少ない）ものである場合、隔壁間隔以下の十分薄い刃（０．３〜２．０ｍｍ）の一般的な回転ブレードや、のこぎりのような前後運動で切断する方法が好ましい。隔壁間隔以上の厚い刃では、切断代が大きくなり、原料収率が悪くなる欠点があるが、生産性や砥石寿命が長くなる効果もあり、全体の生産コストを鑑みて、適宜選択可能である。これらの方法により、生産性を向上させることができる。具体的には、円盤状マルチ砥石、マルチブレードソー、マルチワイヤーソー等の装置を用いることが好ましい。円盤状マルチ砥石は、複数枚の円盤状の砥石を、それぞれが平行になるように並べ、それぞれを回転させながら、ハニカム成形体の一方の端面に平行に移動させてハニカム焼成体を切断加工するものであり、例えば、ＥＬＢ社製の高速平面研削盤を用いることができる。また、マルチブレードソーは、複数本の棒状（又は板状）の砥石を、一方の端面の上に、それぞれが平行になるように並べ、それぞれを一方の端面に平行に往復運動させながら、一方の端面から他方の端面の方向に向かってハニカム成形体を切断するものであり、例えば、野村製作所社製のブレードソーを用いることができる。また、マルチワイヤーソーは、複数本のワイヤー状の砥石を、一方の端面の上に、それぞれが平行になるように並べ、それぞれを一方の端面に平行に往復運動、又は一方向に連続移動させながら、一方の端面から他方の端面の方向に向かってハニカム成形体を切断するものであり、例えば、タカトリ社製のマルチワイヤーソーを用いることができる。
【００３３】
また、ハニカム成形体が変形の大きい（隔壁の湾曲が大きい）ものである場合、ハニカム成形体の切断方法としては、超音波振動ブレード方式、低周波振動ブレード方式等を用いることが好ましい。これらの方法により、隔壁に湾曲等があっても、隔壁の湾曲に沿って、１枚の隔壁間隔以下で切断することができる。振動ブレード方式による切断は、長手方向に延びる棒状若しくは板状のブレードの、長手方向の先端を、ハニカム成形体の一方の端面に当接し、ブレードを超音波振動させながらハニカム成形体を切断するものである。棒状、板状又はその他の形状のブレードの先端を用いてハニカム成形体を切断するため、ハニカム成形体の端面のいずれの位置からでも切断することが可能である。振動ブレード方式の加工装置としては、例えば、日本電子工業社製の超音波加工機、ミニター社製の超音波研磨機を用いることができる。また、低周波振動ブレード方式による切断加工は、超音波振動ブレード方式の場合と同様に行うことができる。超音波振動ブレード方式と低周波ブレード方式との相違は、超音波ブレード方式は、超音波によってブレードを振動させるのに対し、低周波振動ブレード方式が偏心モーター、カム機構、偏心錘機構等によってブレードを振動させることである。上記超音波振動ブレード方式、低周波振動ブレード方式において、ブレードの厚さは、０．３〜２．０ｍｍが好ましい。ハニカム成形体を切断して形成されるセグメントブロックの切断面に、隔壁の一部が残る場合がある。残った隔壁を、「残りリブ」又は「バリ」という。このバリを研磨機等を用いてすべて除去しても良いし、生産性向上を考慮して、そのまま焼成しても特に大きな問題はない。
【００３４】
本実施形態のハニカム構造体の製造方法において、ハニカム成形体を切断するときには、図４に示すように、セルの延びる方向に直交する断面において、一列に並ぶセル１に沿って、当該一列に並ぶセル１の隔壁２（切断面４に直交する隔壁２）を切断することが好ましい。これにより、ハニカム成形体を切断して得られるセグメントブロック２１の切断面（外周）４の損傷を、防止することができる。図４は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、ハニカム成形体を切断してセグメントブロック２１を形成した状態を示し、セグメントブロック２１のセル１の延びる方向に直交する断面の一部を示す模式図である。
【００３５】
本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、図１に示すように、ハニカム成形体を切断してセグメントブロックを形成する際には、ハニカム成形体の中心軸方向（セルの延びる方向）に直交する断面において、平行に３箇所切断するとともに、これらに直交するように３箇所平行に切断することにより、１６個のセグメントブロック２１を形成している。ハニカム成形体を切断するときの切断箇所はこれに限定されることはない。また、ハニカム成形体のセルの延びる方向に直交する断面における各セグメントブロック２１の形状も特に限定されるものではない。
【００３６】
（４）セグメントブロック焼成体の作製：
次に、各セグメントブロック２１を焼成してセグメントブロック焼成体を得ることが好ましい。焼成の前に、バインダ等を除去するため、脱脂（仮焼成）を行うことが好ましい。仮焼成は大気雰囲気において、４００〜５００℃を最高温度として、０．５〜２０時間温度を保持して行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。焼成条件は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、１３００〜１５００℃の最高温度で、１〜１０時間加熱保持することが好ましい。
【００３７】
（５）欠陥検査：
セグメントブロック焼成体の作製した後に、各セグメントブロック焼成体について欠陥検査することが好ましい。欠陥検査としては、隔壁の「切れ」の検査、レーザースモーク法等を行うことが好ましい。隔壁の「切れ」の発生は、セグメントブロック焼成体を一方の端面を上向きにし、他方の端面を下向きにして配置し、下向きにした他方の端面の下部を把持し、下向きにした他方の端面の下側から煙を発生させ、上向きにした一方の端面側から排出される煙にレーザーを当て、観察される煙の流れから欠陥を検出する「レーザースモーク法」により確認することが好ましい。「隔壁の切れの検査」とは、隔壁に切れた部分が存在するか否かを検査することをいう。欠陥検査により欠陥が発見されたセグメントブロック焼成体は除外し、欠陥が発見されたセグメントブロック焼成体と同形状の「欠陥のないセグメントブロック焼成体」を代わりに使用して、ハニカム構造体を作製することが好ましい。
【００３８】
（６）ハニカム構造体の作製：
次に、図１に示すように、複数のセグメントブロック焼成体２２を、ハニカム成形体の形状に戻すように組み立てて、接合材により接合し、複数のハニカムセグメント２４と複数のハニカムセグメント間に配設された緩衝部２３とを備えたニカム構造体１３０を形成する。ここで、セグメントブロック焼成体２２が、ハニカム構造体１３０におけるハニカムセグメント２４になる。複数のセグメントブロック焼成体２２を、ハニカム成形体の形状に戻すように組み立てて、接合材により接合するときには、各セグメントブロック焼成体２２の接合面に接合材を塗布しておき、それらを組み立てて接合させることが好ましい。そして、セグメントブロック焼成体を組み立てる際には、「接合材をセグメントブロック焼成体の側面に０．３〜２．０ｍｍの厚さで一様に塗布し、接着されるセグメントブロック焼成体を積み上げて接合する」操作を繰り返すことが好ましい。また、各セグメントブロック焼成体２２を、所定の隙間を開けた状態で、予め組み立てておき、その後、上記隙間内に接合材を注入する方法も好ましい態様である。各セグメントブロック焼成体２２を、所定の隙間を開けた状態で組み立てるときには、接合材の厚さ（緩衝部の厚さ）を均一にするために、厚さが均一で、接合面に対して十分小さな「スペーサー材」を予めセグメントブロック焼成体２２の側面に貼り付けておくことが好ましい。そして、セグメントブロック焼成体２２間にスペーサー材を入れて隙間を維持した状態で、セグメントブロック焼成体２２を接合材により接合させることが好ましい。スペーサー材としては、紙、接合材と同等成分乃至はそれを水で薄めた後、乾燥、固化したもの等を挙げることができる。スペーサー材の面積は、１個当たり、１０〜１００ｍｍ２程度が好ましく、スペーサー材の設置数は、１面（接合面）当たり２〜６個が好ましい。スペーサー材の形状は、特に限定されず、四角形等の多角形、円形、楕円形等を挙げることができ、その他の形状であってもよい。
【００３９】
複数のセグメントブロック焼成体２２を組み立てる際には、図５に示すように、セグメントブロック焼成体２２を、作製するハニカム構造体の外周形状の一部に沿うように形成された保持具３１内に積み上げるようにすることが好ましい。保持具３１は、円筒形状を中心軸に平行な平面で切断した形状であることが好ましく、周方向の両端部が外側に広がった形状であってもよい。保持具３１の材質は特に限定されず、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム等の金属や、合成樹脂を使用することができる。図５は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態において、保持具３１を用いてセグメントブロック焼成体２２を組み立てた状態を模式的に示す斜視図である。
【００４０】
また、複数のセグメントブロック焼成体２２を組み立てる際には、セグメントブロック焼成体の、端面等の接合材を塗布したくない部位に、予めマスキングテープを貼付することが好ましい。そして、複数のセグメントブロック焼成体２２を組み立てた後に、端面と側面に「はみ出した」スラリー状の接合材をかき取り除去することが好ましい。そして、その後、８０〜１７０℃で０．５〜２時間乾燥させて、ハニカム構造体を得ることが好ましい。
【００４１】
緩衝部２３を形成する接合材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子等の充填材に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤、水等を加えて混練したスラリー等を挙げることができる。接合材を乾燥させたものが緩衝部となる。
【００４２】
緩衝部２３の厚さは、下限値が０．３ｍｍであることが好ましく、０．７ｍｍであることが更に好ましい。上限値は、２．０ｍｍであることが好ましく、１．５ｍｍであることが更に好ましい。０．３ｍｍより薄いと、ハニカム構造体に外部から力が加わったときに、セグメント同士が接触することがある。２．０ｍｍより厚いと、排ガス処理用のフィルター等として用いた時に圧力損失が大きくなることがある。
【００４３】
ハニカム構造体を形成した後に、両端面の平行度を上げるために、端面を研磨してもよい。
【００４４】
（７）外周コート処理；
ハニカム構造体を形成した後に、外周コート処理を行うことが好ましい。外周コート処理を行うことにより、ハニカム構造体の外周部の凹凸、寸法の精度を向上させることができる。外周コート処理としては、外周コート材をハニカム構造体の外周に塗布して、乾燥させる方法を挙げることができる。外周コート材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤、水等を混合したもの等を用いることができる。また、外周コート材を塗布する方法は、特に限定されず、ハニカム構造体をろくろ上で回転させながらゴムへら等でコーティングする方法等を挙げることができる。外周コート材の厚さは、０．１〜３．０ｍｍが好ましい。また、得られた接合ハニカムの外形精度が十分でない場合、旋盤を用いて外周を研削する工程を実施しても良い。外壁なしで成形した場合は、特に外周コート処理をすることが好ましい。また、一体成形外壁（ハニカム成形体を押し出し成形したときに外周部分に形成される外壁）があっても、寸法精度向上のため、外周コートを施すことが好ましい。一方、一体成形外壁がある場合、求められる外形寸法精度によっては、一体成形外壁を、接合後もそのまま最終外壁として使用することもでき、これにより工程が大幅に簡略化できる。
【００４５】
（８）ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態により得られるハニカム構造体は、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するセグメントを複数有し、前記セグメント間に緩衝部が配設されたものである。そして、複数のセグメント全体の外周を覆うように外周コートが形成されてもよい。また、一方の端面における所定のセルの開口部と、他方の端面における残余のセルの開口部に目封止が施されたハニカム構造体（目封止ハニカム構造体）であることも好ましい。
【００４６】
本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態により得られるハニカム構造体の形状は、特に限定されないが、例えば、円筒形状、楕円形状等の所望の形状とすることができる。また、ハニカム構造体の大きさは、例えば、円筒形状の場合、底面の直径は、下限値が５０ｍｍであることが好ましく、１００ｍｍであることが更に好ましい。上限値は、４５０ｍｍであることが好ましく、３５０ｍｍであることが更に好ましい。また、ハニカム構造体の中心軸方向の長さは、下限値が５０ｍｍであることが好ましく、１００ｍｍであることが更に好ましい。上限値が４５０ｍｍであることが好ましく、３５０ｍｍであることが更に好ましい。ハニカム構造体の材料（セグメントの隔壁を形成する材料）としては、セラミックが好ましく、強度及び耐熱性に優れることより、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、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料、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、鉄−クロム−アルミニウム系合金からなる群から選択される少なくとも１種であることが更に好ましい。これらの中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が特に好ましい。炭化珪素は、熱膨張率が比較的大きいため、炭化珪素を骨材として形成されるハニカム構造体は、大きなものを形成すると使用時に熱衝撃により欠陥が生じることがあったが、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態により得られるハニカム構造体のようにセグメント間に緩衝部を配設することにより、炭化珪素の熱膨張が緩衝部により緩衝され、ハニカム構造体の欠陥の発生を防止できるという効果を奏する。
【００４７】
ハニカム構造体を構成するセグメントの隔壁（以下、「ハニカム構造体を構成する隔壁」ということがある。）は、多孔質であることが好ましい。ハニカム構造体を構成する隔壁の開気孔率の下限値は３０％であることが好ましく、３５％であることが更に好ましい。ハニカム構造体を構成する隔壁の開気孔率の上限値は８０％であることが好ましく、６５％であることが更に好ましい。開気孔率をこのような範囲とすることにより、強度を維持しながら圧力損失を小さくできるという利点がある。開気孔率が３０％未満であると、圧力損失が上昇することがある。開気孔率が８０％を超えると、強度が低下するとともに、熱伝導率が低下することがある。開気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。
【００４８】
ハニカム構造体を構成する隔壁は、平均細孔径の下限値が５μｍであることが好ましく、７μｍであることが更に好ましい。また、平均細孔径の上限値が５０μｍであることが好ましく、３５μｍであることが更に好ましい。平均細孔径をこのような範囲とすることにより、粒子状物質（ＰＭ）を効果的に捕集できるという利点がある。平均細孔径が５μｍ未満であると、粒子状物質（ＰＭ）により目詰まりを起こしやすくなることがある。平均細孔径が５０μｍを超えると、粒子状物質（ＰＭ）がフィルターに捕集されず通過することがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。例えば、島津製作所社製、商品名：ポロシメータ  型式９８１０を使用して測定することが出来る。
【００４９】
ハニカム構造体を構成する隔壁の材質が炭化珪素である場合、炭化珪素粒子の平均粒径が５〜１００μｍであることが好ましい。このような平均粒径とすることより、フィルターを、好適な気孔率、気孔径に制御しやすいという利点がある。平均粒径が５μｍより小さいと、気孔径が小さくなり過ぎ、１００μｍより大きいと気孔率が小さくなることがある。気孔径が小さ過ぎると粒子状物質（ＰＭ）により目詰まりを起こしやすく、気孔率が小さすぎると圧力損失が上昇することがある。原料の平均粒径は、ＪＩＳ  Ｒ  １６２９に準拠して測定した値である。
【００５０】
ハニカム構造体を構成するセグメントのセル形状（ハニカム構造体の中心軸方向（セルが延びる方向）に対して垂直な断面におけるセル形状）としては、特に制限はなく、例えば、三角形、四角形、六角形、八角形、円形、あるいはこれらの組合せを挙げることができる。目封止を設ける場合は、八角形と四角形との組み合わせも好適な一例である。ハニカム構造体を構成する隔壁の厚さは、５０〜２０００μｍであることが好ましい。隔壁の厚さが５０μｍより薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがあり、２０００μｍより厚いと、圧力損失が大きくなることがある。ハニカム構造体のセル密度は、特に制限されないが、０．９〜３１１セル／ｃｍ２であることが好ましく、７．８〜６２セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。
【００５１】
また、得られるハニカム構造体を構成するセグメントの熱膨張係数が、１×１０−６／℃以上であることが好ましく、２×１０−６〜７×１０−６／℃であることが更に好ましい。本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、このような熱膨張係数の大きなセグメントを有するハニカム構造体であっても、耐熱衝撃性の高いハニカム構造体とすることが可能である。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
セラミックス原料として、ＳｉＣ粉、金属Ｓｉ粉を８０：２０の質量割合で混合し、これに、成形助材としてメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシメチルセルロース、造孔材として澱粉と吸水性樹脂をそれぞれ混合し、界面活性剤及び水を添加して混練し、真空土練機により坏土を作製した。
【００５４】
得られた円柱状の坏土を押出成形機を用いてハニカム形状に成形し、高周波誘電加熱乾燥をした後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で５時間乾燥し、両端面を所定量切断して、隔壁の厚さが３１０μｍ、セル密度が４６．５セル／ｃｍ２（３００セル／平方インチ）、底面の半径１５５ｍｍ、長さ１６５ｍｍの円筒状のハニカム成形体を得た。
【００５５】
得られたハニカム成形体について、隣接するセルが互いに反対側の端部で封じられ、両端面が市松模様状を呈するように、各セルの端部に目封止部を形成した。目封止用の充填材には、ハニカム成形体と同様の材料を用いた。目封止部の深さ（セルの延びる方向における深さ）は、６ｍｍとした。目封止後、目封止ハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で５時間乾燥した。
【００５６】
得られたハニカム成形体について、断面縦横に３６ｍｍ間隔で切断を行い、３６ｍｍ単位のセグメントブロックを形成した。切断は、一列に並ぶセルの列を縦断するように隔壁を切断した（図４参照）。このとき、隣のセルに欠陥を与えないよう切断するため、薄いブレードを超音波振動加工にて切断する方法を採用した。具体的には、ミニター社製、超音波研磨機を用いて行った。加工に用いたブレードは、厚さ０．８ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ２００ｍｍ、先端の角度１２０°のステンレススチール製のもので、上から加工ブレードを振動させながらリブを破壊しつつ切断する作業を繰り返し、最終的にハニカム成形体を１６分割し、セグメントブロックを形成した。形成されたセグメントブロックは、セルの延びる方向に直交する断面形状（以下、単位「断面形状」ということがある。）が３６ｍｍ角の正方形のセグメントブロック４個、断面形状が１辺が円弧の四角形のセグメントブロック８個、断面形状が扇型のセグメントブロック４個であった。
【００５７】
各セグメントブロックを、１６個を１式として、焼成用さや（囲い）に並べて焼成した。大気雰囲気にて脱臭装置付き大気炉を用いて、４５０℃まで約２０時間かけて昇温し（特に、有機成分が分解する２００〜３００℃の範囲をゆっくりと昇温した）、その後４５０℃で５時間保持し、その後炉内で自然に５時間かけて１００℃まで冷却して脱脂を行った（３０時間脱脂）。その後、アルゴン不活性雰囲気にて約１４５０℃で２４時間焼成（本焼成）して（昇温１０時間、保持４時間、降温１０時間）、ＳｉＣ結晶粒子がＳｉで結合された、多孔質のセグメントブロック焼成体を得た。セグメントブロック焼成体の平均細孔径は１３μｍであり、気孔率は４１％であった。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値であり、気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。
【００５８】
本焼成後に欠陥検査を行った。欠陥検査としては、「切れ」「穴」「ササクレ」などの隔壁の不均一欠陥の発生の有無を検査した。欠陥の発生は、セグメントブロック焼成体の下部（片側の端部）を把持し、下部から煙を発生させ、上部出口にレーザーを当て、レーザーが照射されることにより観察される煙の流れから欠陥を検出する「レーザースモーク法」にて確認した。その際、欠陥のあったセグメントブロック焼成体は、欠陥のなかった同形状のセグメントブロック焼成体と入れ替えて、後工程である複数のセグメントブロック焼成体を組み立てる工程に送られる。
【００５９】
欠陥検査によって欠陥が発生していないことが確認されたセグメントブロック焼成体を、接合材（緩衝部）を介して、元のハニカム成形体の形状（製品形状）になるように組み立てた。接合材に含有される充填材としては、アルミノシリケート無機繊維とＳｉＣ粒子との混合物を用い、アルミノシリケート無機繊維とＳｉＣ粒子との比は１：１とした。接合材としては、充填材１００質量部に対して、水を３０質量部含有するスラリーを用いた。セグメントブロック焼成体を組み立てる際には、「接合材をセグメントブロック焼成体の側面に約１ｍｍ厚に一様に塗布し、接着されるセグメントブロック焼成体を積み上げて接合する」操作を繰り返した。接合材の厚さ（緩衝部の厚さ）を均一にするために、厚さが均一で、接合面に対して十分小さな「スペーサー材」を予めセグメントブロック焼成体の側面に貼り付けた。セグメントブロック焼成体の端面の接合材を塗布したくない部位に、予めマスキングテープを貼付した。接合完了後、余分にはみ出した、端面と側面のスラリー状の接合材をかき取り除去した。その後、１５０℃の乾燥機で２時間乾燥後、マスキングテープを除去して、ハニカム構造体を得た。
【００６０】
得られたハニカム構造体の外周面全体にコート材を塗布し、７００℃で乾燥、熱処理して、外周コートを施したハニカム構造体を得た。コート材としては、炭化珪素粒子、コロイダルシリカ、セラミックス繊維、無機バインダー及び有機バインダーと水を混合してスラリー状にしたものを用いた。塗布したコート材の厚さは、０．３ｍｍであった。
【００６１】
実施例１のハニカム構造体の製造方法によれば、外周の粗加工を必要としないことより、複数の直方体のセグメントブロックを接合した後に、外周の粗加工を行ってハニカム構造体を形成する方法と比較して、原料収率を大幅に向上させ、更に生産効率を向上させることができる。また、実施例１のハニカム構造体の製造方法によれば、ハニカム構造体の製造に際して、押出成形は１回だけでよいため、ハニカム構造体の製造に必要な口金も１つであり、複数の口金を用いて異なる形状のセグメントブロックを形成し、それらを接合してハニカム構造体を形成する方法と比較して、製造コストを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のハニカム構造体の製造方法は、自動車、化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、環境対策や特定物資の回収等のために使用される触媒装置用の担体、又はフィルタとして好適に利用することができるハニカム構造体を、効率的に製造するために利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１：セル、２：隔壁、３：外周壁、４：切断面、１１：一方の端面、１２：他方の端面、１３：目封止部、２１：セグメントブロック、２２：セグメントブロック焼成体、２３：緩衝部、２４：ハニカムセグメント、３１：保持具、１００：ハニカム成形体、１１０：目封止部を形成したハニカム成形体、１２０：複数のセグメントブロック、１３０：ハニカム構造体。
【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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