(57)【要約】【課題】寿命に達した多孔構造体成形用金型を再び利用できるようにする。【解決手段】寿命に達した寿命型のスリット部、すなわちブロック体１１の端面を研削して平坦化し、さらにコーティング層２０を形成する。このようにブロック体１１の端面を平坦化することで、摩耗したブロック体１１によって広がってしまったスリット１４の幅を元の大きさに戻すことができる。【選択図】図１
2008194938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板部材であって、前記板部材の一面側に粘土状の原料を導入する丸穴部（３５）を有し、前記板部材の他面側に前記丸穴部（３５）に接続されるスリット（３４）を備え、当該スリット（３４）によって分割された複数のブロック体（３２）によって前記原料を成形するスリット部（３１）を備えた金型が寿命に達したものを寿命型（３０）とし、当該寿命型（３０）を再び使用できるように再生する多孔構造体成形用金型の再生方法であって、
前記寿命型（３０）を用意し、前記スリット部（３１）を構成する前記複数のブロック体（３２）の端面側を、前記各ブロック体（３２）の端面から一定の厚さだけ取り除く除去工程を含んでいることを特徴とする多孔構造体成形用金型の再生方法。
【請求項２】
前記除去工程では、少なくとも研削の方法、放電加工の方法、酸処理の方法のいずれかによって前記ブロック体（３２）の端面側を取り除くことを特徴とする請求項１に記載の多孔構造体成形用金型の再生方法。
【請求項３】
前記ブロック体（３２）の端面から前記丸穴部（３５）に達するまでの前記スリット（３４）の長さを前記スリット（３４）の深さと定義したとき、
前記除去工程では、用意された前記寿命型（３０）の端面から０．１ｍｍ以上、前記スリット（３４）の深さの１０％の厚さ以下を取り除くことを特徴とする請求項１または２に記載の多孔構造体成形用金型の再生方法。
【請求項４】
前記除去工程の後、少なくとも前記ブロック体（３２）の端面に前記ブロック体（３２）よりも硬いコーティング層（２０）を形成するコーティング処理工程が含まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の多孔構造体成形用金型の再生方法。
【請求項５】
前記コーティング処理工程では、前記寿命型（３０）の前記丸穴部（３５）にマスキングプレート（８０）を設け、前記スリット部（３１）に前記コーティング層（２０）を形成することを特徴とする請求項４に記載の多孔構造体成形用金型の再生方法。
【請求項６】
前記コーティング処理工程では、複数の層の前記コーティング層（２０）を形成することを特徴とする請求項４または５に記載の多孔構造体成形用金型の再生方法。
【請求項７】
前記除去工程では、前記寿命型（３０）として、前記ブロック体（３２）の端面にコーティング膜が残っているものを用意した場合、前記コーティング膜と共に前記ブロック体（３２）の端面側を含めて取り除くことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の多孔構造体成形用金型の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔構造体を製造するための多孔構造体成形用金型の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金型としての口金部材は、原料である粘土で多孔構造体を成形するために繰り返し使用されるため、口金部材が摩耗していくことが知られている。特に、口金部材から粘土を押し出す成型溝面において、当該溝の開口幅が口金部材の母材の摩耗によって広がってしまう。
【０００３】
そこで、化学蒸着によって均一な蒸着膜を新品の口金部材にコーティングする方法が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、蒸着装置として、円筒状のチャンバと、チャンバの外側に設置されたヒータと、チャンバの内側に設けられたセッターと、チャンバとセッターとの間に設けられたガス排出空間と、セッターで囲まれたＣＶＤ用空間の中央に設けられた原料ガス供給管とを備えたものが用いられている。
【０００４】
このような蒸着装置を用いて、次のようにして口金部材に蒸着膜をコーティングする。まず、口金部材を複数用意し、これらの口金部材をＣＶＤ用空間内に配置する。この場合、各口金部材のうち粘土が押し出される成型溝面を原料ガス供給管側に向け、粘土が押し込まれる粘土供給面を側周壁側に向ける。
【０００５】
続いて、原料ガス供給管を回転させながら、この原料ガス供給管のうち口金部材に対向する位置に多数設けられた原料ガス噴出口から原料ガスを噴出させる。この際、ガス排出空間内を真空ポンプで吸引し、原料ガス噴出口から噴出される原料ガスの多くを口金部材の成形溝面へと流す。そして、原料ガスを口金部材の成形溝面から溝を介して粘土供給面側に排出し、側周壁に設けられた円形排出口から原料ガスをガス排出空間へ排出する。こうして、口金部材の成型溝面にコーディング層を蒸着形成する。
【０００６】
このように、口金部材を構成する母材の表面がコーティング層で被覆保護されるため、口金部材の耐摩耗性が向上すると共に、母材そのものが金型として使用された場合よりも寿命が延びる。
【特許文献１】特開平５−２６９７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにしてコーティング処理された口金部材は、多孔構造体の成形のために繰り返し使用されることとなる。しかし、口金部材の母材にコーティング処理を施したとしても、上述のように、口金部材の成型溝面が少しずつ摩耗していき、やがて開口溝の幅が規定値を超えてしまう。これにより、金型として使用することができなくなるので、再び新規に口金部材を製造して用意すると共に、上記従来の技術のように、新品の口金部材の成型溝面に蒸着膜をコーティングしたものを使用することとなる。
【０００８】
しかし、口金部材の母材は金型として耐えうる強度をもった材料で形成されることが好ましいため、その母材の材料費が高価になってしまう。また、母材に開口溝を形成する製造コストも高い。したがって、使用していた金型が寿命に達し、金型として使用できなくなった場合、従来のように次々と新品のものを用意する手法は経済的負担が大きく、好ましくない。逆に、寿命に達した金型を再利用することができれば、経済的負担も小さくできる。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、寿命に達した金型を再び使用できるようにする多孔構造体成形用金型の再生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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、寿命に達した寿命型（３０）を用意し、スリット部（３１）を構成する複数のブロック体（３２）の端面側を、各ブロック体（３２）の端面から一定の厚さだけ取り除く除去工程を含んでいることを特徴とする。
【００１１】
これにより、寿命に達した寿命型（３０）において、ブロック体（３２）の端面が摩耗によって広がってしまったスリット幅を元の大きさに戻すことができる。すなわち、ブロック体（３２）の側面と端面とが交わる角部を鋭角に戻すことができる。したがって、除去工程を施した金型を新品同様にすることができ、寿命に達した金型を再び使用できるようにすることができる。
【００１２】
また、除去工程では、少なくとも研削の方法、放電加工の方法、酸処理の方法のいずれかによってブロック体（３２）の端面側を取り除くことができる。
【００１３】
そして、ブロック体（３２）の端面から丸穴部（３５）に達するまでのスリット（３４）の長さをスリット（３４）の深さと定義したとき、除去工程では、用意された寿命型（３０）の端面から０．１ｍｍ以上、スリット（３４）の深さの１０％の厚さ以下を取り除くことができる。
【００１４】
このように下限値を０．１ｍｍとしているのは、ブロック体（３２）の端面側を０．１ｍｍ未満の厚さだけ取り除いても、ブロック体（３２）の側面と端面とが交わる角部を鋭角に戻すことができないためである。また、上限値をスリット（３４）の深さの１０％の厚さ以下としているのは、ブロック体（３２）の端面をスリット（３４）の深さ方向に厚く取り除いてしまうと、ブロック体（３２）自体の強度が低下してしまうためである。このようにブロック体（３２）の端面側を一定の厚さ取り除く量を規定することができる。
【００１５】
さらに、除去工程の後、少なくともブロック体（３２）の端面にブロック体（３２）よりも硬いコーティング層（２０）を形成するコーティング処理工程を行うことができる。これにより、金型を再利用するに際し、ブロック体（３２）の耐摩耗性を向上させることができる。このような処理を施すことで、再生した金型の寿命をトータルで少なくとも２倍以上に引き延ばすことができる（図９参照）。
【００１６】
また、コーティング処理工程では、寿命型（３０）の丸穴部（３５）にマスキングプレート（８０）を設け、スリット部（３１）にコーティング層（２０）を形成することができる。
【００１７】
これにより、コーティング層（２０）を形成するに際し、寿命型（３０）のスリット部（３１）の上面におけるコーティング層（２０）の原料の流れを均一にして成膜を行うことができる。
【００１８】
この場合、コーティング処理工程では、複数の層のコーティング層（２０）を形成することもできる。すなわち、コーティング層（２０）を単層で構成することもできるし、複数の層で形成することもできる。
【００１９】
そして、除去工程では、寿命型（３０）として、ブロック体（３２）の端面にコーティング膜が残っているものを用意した場合、コーティング膜と共にブロック体（３２）の端面側を含めて取り除くことができる。
【００２０】
すなわち、寿命に達した金型には、母材にコーティング膜が残されているものと残されていないものがあるが、コーティング膜が残されていたとしても、当該コーティング膜およびブロック体（３２）の端面側を取り除くことで、ブロック体（３２）の側面と端面とが交わる角部を鋭角にすることができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態では、多孔構造体を製造するため、原料粉末と水とを混練した粘土状のセラミック材料を型から押し出すことによって多孔構造成形体を成形するための多孔構造体成形用金型を再生する方法について説明する。当該多孔構造成形体は、焼成されることで、例えばモノリス構造体として利用される場合や、車両のエンジンから排出される排気ガスに含まれる汚染物質を浄化して大気に排出させる排ガス浄化フィルタ（いわゆるＤＰＦ）に利用される。
【００２４】
図１は、本発明に係る再生方法によって再生された多孔構造体成形用金型（以下、金型という）を示した図であり、（ａ）は金型１０の断面図、（ｂ）は金型１０の一部拡大斜視図、（ｃ）はブロック体１１の断面図である。
【００２５】
金型１０は多孔構造体をかたどった成形体を形成するための板部材であり、金属板が加工されて形成されたものである。金型１０の母材として例えばＳＫＤ材が採用され、硬度は例えば５００ＨＶである。当該金型１０は、多孔構造体成形をかたどった成形体を形成するための金型としての板部材が、繰り返し使用されたことによって寿命に達し、金型として使用できなくなったものが母材となっている。このような金型１０は、図１（ａ）に示されるように、金型１０の一面側にスリット部１２を備え、他面側に丸穴部１３を備えている。
【００２６】
スリット部１２は、直方体状の多数のブロック体１１を備えている。図１（ｂ）に示されるように、各ブロック体１１の端面は四角形状になっており、各ブロック体１１はスリット１４を介して格子状に配置されている。スリット１４の幅は、例えば１４０μｍである。このようなスリット部１２のうち、ブロック体１１が成形体のうち貫通したセルを形成する部分となり、スリット１４がセルを構成する壁となるセル板を形成する部分となる。
【００２７】
丸穴部１３は、多数の丸穴１５を備えている。各丸穴１５は、金属板の他面側のうち各ブロック体１１の角部が集中する場所に形成されており、各スリット１４に繋がった状態とされている。この各丸穴１５は粘土状の原料を金型１０内に導入するためのものであり、各丸穴１５から導入された原料が各スリット１４を介してスリット部１２から押し出されるようになっている。
【００２８】
また、図１（ｃ）に示されるように、金型１０の各ブロック体１１上には、母材を被覆保護することで母材の耐摩耗性を向上させるコーティング層２０が形成されている。本実施形態では、コーティング層２０は複数の層で構成されている。
【００２９】
具体的には、ブロック体１１の端面上に例えばＴｉＣで構成される第１のコーティング層２１が形成され、第１のコーティング層２１上に例えばＴｉＣＮで構成される第２のコーティング層２２が形成され、第２のコーティング層２２上に例えばＴｉＮで構成される第３のコーティング層２３が形成されている。
【００３０】
各コーティング層２１〜２３は、それぞれ厚さが例えば１μｍになっており、それぞれが例えば２０００ＨＶの硬度を有している。すなわち、各コーティング層２１〜２３はそれぞれが母材の約４倍の硬度を有し、母材の耐摩耗性を向上させる役割を果たす。
【００３１】
次に、図１に示される金型１０の製造方法、すなわち寿命に達した使用済みの金型を再生する方法について説明する。当該再生方法は、新品の金型が多孔構造成形体の製造のために使用されて摩耗し、寿命に達して使用できなくなったものが出発点となる。ここで、寿命に達して使用できなくなったものとは、金型としては使用できるが、規定値を満たす成形体を製造できなくなったものも含まれる。このような寿命に達した金型を用意する。以下では、寿命に達した金型を寿命型という。
【００３２】
なお、寿命に達した金型には、もともとコーティング膜が形成されたものや、コーティング膜が形成されていないものがあるが、本実施形態では母剤にコーティング膜が形成されていないものを寿命型とする。もちろん、コーティング膜が残された寿命型を用意して以下の再生方法を採用することもできる。
【００３３】
続いて、寿命型のスリット部を研削して平坦化する。この平坦化を行うに際し、寿命型の摩耗の状況について、図２を参照して説明する。図２は、寿命型３０のスリット部３１において隣り合うブロック体３２の側面を見た図を示したものである。この図に示されるように、各ブロック体３２の側面と端面とが交わる角部が丸まった形状となっている。このような形状は、丸穴３３に粘土が押し込まれ、圧縮された粘土がスリット３４を介してブロック体３２の端面から膨張しつつ押し出されることで、ブロック体３２の側面のうち端面側が摩耗することが原因で生じる。
【００３４】
したがって、寿命型３０とは、ブロック体３２の端面の外縁部が摩耗することによって、スリット３４の開口幅が元の幅よりも大きくなっていき、成形体のセル板の厚さを規定値内で形成できなくなったものと言える。
【００３５】
そこで、まず、ブロック体３２の端面から一定の厚さだけブロック体３２の端面側を取り除く除去工程を行う。すなわち、ブロック体３２の端面の外縁部の丸みが消えるように、ブロック体３２の表面を研削する。これにより、ブロック体３２の端面の外縁部が摩耗したことによって広がってしまったスリット３４の開口幅を小さくする。本実施形態では、研削盤を用いて寿命型３０のうちスリット部３１の各ブロック体３２の端面を研削する。
【００３６】
具体的に、各ブロック体３２の端面の研削について定量的に説明する。まず、発明者らは、ほぼ新品に近い金型と寿命型３０とを用意し、それぞれの金型を切断してスリットの深さと幅との関係を調べた。その結果を図３に示す。なお、図３において、スリット上面とはブロック体３２の端面の位置、スリット端とはスリット３４のうち丸穴１５側の端部の位置をそれぞれ指す。また、以下では、ほぼ新品に近い金型を生産型という。
【００３７】
図３において横軸はスリット上面からスリット端までの割合、すなわちスリット３４の深さを示しており、割合が大きいほどスリット３４が深いことを示している。また、縦軸はスリット幅を指しており、値が大きいほど、スリット３４の開口幅が大きいことを示している。この図に示されるように、生産型、寿命型３０の両方とも、スリット幅はスリット上面から２０％の位置でもっとも狭く、粘土が押し出されるスリット上面の位置で最も広い傾向にある。具体的には、生産型におけるスリット上面のスリット幅が０．１７ｍｍ、寿命型３０におけるスリット上面のスリット幅が０．１８ｍｍ以上であった。
【００３８】
ここで、成形体のセル板の厚さは、スリット幅の最小部から原料である粘土が押し出される方向のスリット幅で決まる。そこで、各金型を破壊する前に成形したもののセル板の厚さを調べた。その結果、生産型で形成した成形体のセル板の厚さは０．１４ｍｍ〜０．１５ｍｍ、寿命型３０で形成した成形体のセル板の厚さは０．１８ｍｍであった。したがって、生産型、寿命型３０のいずれにおいても、スリット上面から２０％の範囲でセル板の厚さが決まる。
【００３９】
すなわち、寿命型３０のブロック体３２の端面側をスリット上面から最大で２０％研削して平坦化することで、寿命型３０を再び生産型として使用することができるようになる。しかしながら、図３に示されるように、スリット３４の深さがスリット上面から１０％の位置になるだけでスリット幅の広がりが約半分に減少するため、１０％の研削で生産型として使用できるレベルに再生できると言える。したがって、ブロック体３２の端面をスリット上面から１０％研削することが好ましく、最大でも２０％まで研削する。このように２０％の研削を限度とする理由は、スリット３４の高さが減少するとブロック体１１の成形性や粘土の充填密度が悪化する可能性があるためである。さらに、ブロック体３２の端面側を多く削ると、ブロック体３２自体の強度が低下してしまうためでもある。
【００４０】
また、寿命型３０のブロック体３２の端面から０．１ｍｍ以上研削することが望ましい。これは、ブロック体３２の端面側を０．１ｍｍ未満の厚さだけ取り除いても、ブロック体３２の側面と端面とが交わる角部を鋭角に戻すことができないためである。
【００４１】
この後、ブロック体３２の端面を研削して平坦化した寿命型３０にコーティング層２０を形成するコーティング処理工程を行う。本実施形態では、化学的気相蒸着法（ＣＶＤ法）によってコーティング層２０を形成する。
【００４２】
図４は、コーティング層２０を形成するためのＣＶＤ装置４０の概略図であり、（ａ）はＣＶＤ装置４０の構成図、（ｂ）はＣＶＤ装置４０に設置された寿命型３０の拡大図である。図４（ａ）に示されるように、ＣＶＤ装置４０は、寿命型３０を配置する棚状のセット台４１と、セット台４１を収納して密閉する隔壁部４２と、隔壁部４２を囲うと共にヒータ４３を内蔵した反応炉４４と、を備えて構成されている。
【００４３】
本実施形態では、セット台４１は寿命型３０を配置する棚が３段式のものであり、セット台４１の最下部にガス供給口４５が設けられていると共に、隔壁部４２内のガスを吸い込む吸い込み口４６ａがセット台４１の最上段付近に配置されるガス排気管４６が設けられている。
【００４４】
さらに、図４（ｂ）に示されるように、寿命型３０はセット冶具５０に搭載され、セット台４１の棚に配置される。この場合、寿命型３０の丸穴部３５がセット台４１に対向するように向けられる。すなわち、寿命型３０のスリット部３１が天井方向に向けられる。これは、スリット部３１と反応ガスとが接触しやすいようにするためである。本実施形態では、寿命型３０として、サイズが２００ｍｍ□、厚さが２０ｍｍ、母材がＳＫＤ材の板部材を用いる。
【００４５】
また、ＣＶＤ装置４０には、複数の反応ガスのタンクで構成されるプロセスガス部４７が備えられている。本実施形態では、プロセスガス部４７には、コーティング層２０の原料となるガスタンク、例えばＮ２タンク、ＣＨ４タンク、Ａｒタンク、Ｈ２タンク、ＴｉＣｌ４タンクが備えられている。そして、各タンクからセット台４１のガス供給口４５に配管が連結され、各ガスが隔壁部４２内に供給されるようになっている。
【００４６】
なお、ＣＶＤ装置４０の寸法は例えばφ４５０×７００のサイズであり、処理温度は例えば９００℃〜１０００℃である。また、ヒータ４３の加熱温度や加熱時間、隔壁部４２内に供給するガスおよびその量等は制御装置によって制御される。
【００４７】
このようなＣＶＤ装置４０によって、ヒータ４３によって９００℃〜１０００℃に加熱した反応炉４４内の熱エネルギーを利用し、チタンと炭素または窒素を化学反応させ、寿命型３０のスリット部３１にＴｉＣ、ＴｉＣＮ等の膜を生成する。
【００４８】
具体的には、事前処理として、上記のようにしてスリット部３１のスリット上面が平坦化された寿命型３０を洗浄する。そして、洗浄した寿命型３０をセット冶具５０を介してセット台４１に配置し、セット台４１内を隔壁部４２で密閉し、ヒータ４３によって反応炉４４内を９００℃〜１０００℃に加熱する。
【００４９】
この後、ＣＶＤ処理を行う。上述のように、本実施形態では、３層のコーティング層２１〜２３を形成する。この場合、各コーティング層２１〜２３を形成するために必要なガスをプロセスガス部４７から隔壁部４２内に供給することで、各コーティング層２１〜２３を順に形成する。
【００５０】
まず、反応式ＴｉＣｌ４＋ＣＨ４＝ＴｉＣ＋４ＨＣｌによって、第１のコーティング層２１であるＴｉＣ層を形成する。次に、反応式ＴｉＣｌ４＋ＣＨ４＋（１／２）Ｎ２＝ＴｉＣＮ＋４ＨＣｌによって、第２のコーティング層２２であるＴｉＣＮ層を形成する。続いて、反応式ＴｉＣｌ４＋（１／２）Ｎ２＝ＴｉＮ＋４ＨＣｌによって、第３のコーティング層２３であるＴｉＮ層を形成する。
【００５１】
本実施形態では、各コーティング層２１〜２３の厚さはそれぞれ１μｍ、硬度はそれぞれ２０００ＨＶである。これにより、寿命型３０の耐摩耗性を向上させることができる。この場合、コーティング層２１〜２３の硬度は母材よりも高いことが好ましい。硬度を確保するという観点では、本実施形態では母材の硬度が５００ＨＶであるので、母材の１．５倍以上、すなわちコーティング層２１〜２３の硬度は７５０ＨＶ以上であることが好ましい。
【００５２】
各コーティング層２１〜２３をそれぞれ均一に形成するため、隔壁部４２内の循環流は均一であることが望ましい。この後、寿命型３０を冷却することで、寿命型３０の再生が完了し、図１に示される金型１０が完成する。
【００５３】
発明者らは、寿命型３０のスリット上面を１０％削除した場合と２０％削除した場合とについて上記のようにして寿命型３０を再生した金型１０を得た後、当該金型１０で実際に成形体を形成し、セル板の厚さを測定した。
【００５４】
その結果、寿命型３０を再生する前ではセル板の厚さが０．１８ｍｍであったものが、スリット上面を１０％削除したものおよび２０％削除したものでそれぞれ０．１６ｍｍに回復した。このように、寿命型３０を上記の方法によって再生することで、生産型と同様のセル板の厚さを実現することができるようになった。なお、成形体の成形性、製品特性（アイソスタティック強度）、および耐熱衝撃にも問題はなかった。
【００５５】
上記のようにして再生した寿命型３０は、モノリスの成形体の製造に用いられる。すなわち、金型１０の丸穴部１３から粘土状のモノリス原料がスリット部１２側に押し込まれると共に、金型１０が丸穴部１３側に移動することでスリット部１２から成形体が押し出され、モノリスの成形体が製造される。モノリス原料が金型１０の丸穴部１３に押し込まれる成形圧力は、例えば１００ｋｇ／ｃｍ２である。このように、金型１０は例えばモノリスの成形体を製造するものとして再利用される。
【００５６】
また、発明者らは、上記の方法によって再生した金型１０を繰り返し使用して、金型１０のトータルの寿命を測定した。具体的には、まず、ハニカム成形体を形成する金型が寿命に達したものに対して上記の方法で５μｍ以下のコーティング層２０を形成して寿命型３０を再生した。そして、再生した金型１０にて、コージェライト用セラミック粘土を原料としてφ１００×９０のサイズのハニカム成形体を形成した。再生時の金型１０のスリット幅を１４０μｍとし、再生後にスリット幅が１５０μｍを超えたときを寿命とした。
【００５７】
この結果、本実施形態のようにＣＶＤ装置４０にてコーティング層２０を形成して再生した金型１０は、再生処理を施さなかったものよりも３倍の生産比率を有することがわかった。すなわち、寿命に達した金型を上記方法で再生することで、寿命を３倍に延ばすことができる。これにより、金型自体のコストを約１／３にすることができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態では、寿命に達した寿命型３０のスリット部３１を研削して平坦化し、さらにコーティング層２０を形成することで寿命型３０を再生することが特徴となっている。
【００５９】
このように、まず、寿命型３０のスリット上面を研削することで、摩耗したブロック体３２によって広がってしまったスリット幅を元の大きさに戻すことができる。すなわち、スリット幅を新品の金型同様にすることができる。また、研削後のスリット部３１に母材よりも硬いコーティング層２０を設けることで、母材の耐摩耗性を向上させることができる。以上のようにして、寿命に達した金型を再生し、再び金型として再利用できるようにすることができる。
【００６０】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、化学的気相蒸着法にてコーティング層２０を形成していたが、本実施形態では物理的気層蒸着法（ＰＶＤ法）によってコーティング層２０を形成することが特徴となっている。
【００６１】
図５は、本発明の第２実施形態に係る再生方法によって再生された多孔構造体成形用金型のブロック体１１の断面図である。本実施形態では、ブロック体１１の端面上に例えばＣｒＮで構成される第１のコーティング層２４が形成され、第１のコーティング層２４上に例えばＴｉＮで構成される第２のコーティング層２５が形成されている。
【００６２】
図６は、上記コーティング層２０を形成するためのＰＶＤ装置６０の概略図であり、（ａ）はＰＶＤ装置６０の構成図、（ｂ）はＰＶＤ装置６０に設置された寿命型３０の拡大図である。図６（ａ）に示されるように、ＰＶＤ装置６０は、内部に陽極ターゲット６１および金属ターゲット６２が複数配置された真空槽６３と、バイアス電源６４によって負の電位が印加されると共に寿命型３０を配置する回転台６５と、陽極ターゲット６１に正電圧、金属ターゲット６２に負電圧をそれぞれ印加するアーク電源６６と、を備えて構成されている。
【００６３】
また、真空槽６３には、ガス供給口６７およびガス排気口６８が設けられ、ガス供給口６７には図４（ａ）に示されるプロセスガス部４７が接続されている。さらに、図６（ｂ）に示されるように、寿命型３０はセット冶具７０に搭載され、回転台６５上に配置される。この場合、寿命型３０のスリット部３１および丸穴部３５が金属ターゲット６２に対向するように向けられる。また、第１実施形態と同様に、再生させる寿命型３０としては、サイズが２００ｍｍ□、厚さが２０ｍｍ、母材がＳＫＤ材の板部材を用いる。
【００６４】
なお、ＰＶＤ装置６０において回転台６５の径および高さはφ６００×６００のサイズである。また、真空槽６３内は図示しない真空ポンプによって真空状態にされると共に、図示しない加熱装置によって加熱されるようになっている。例えば真空槽６３内の真空度は１×１０−６Ｔｏｒｒとされ、処理温度は５００℃である。
【００６５】
このようなＰＶＤ装置６０によって、真空槽６３内を５００℃まで加熱し、真空槽６３内でプロセスガス（窒素ガス）を媒体としてイオン化したＴｉ、Ｃｒ等のターゲット材を寿命型３０のスリット部３１に吸着させる。
【００６６】
具体的には、第１実施形態と同様に事前処理を行った後、寿命型３０をセット冶具７０に設置し、真空槽６３内の回転台６５上に配置する。この後、真空槽６３内を真空状態にし、さらに真空槽６３内を加熱する。そして、真空槽６３内での反応を均一にするため、回転台６５を回転させる。
【００６７】
この後、アーク電源６６にて金属ターゲット６２を陰極としてアーク放電を起こす。これにより、金属ターゲット６２の表面上にアークスポットが形成され、金属ターゲット６２の表面上を走り回る。続いて、アークスポットに集中する７０Ａ〜２００Ａのアーク電流エネルギーによって、金属ターゲット６２が瞬時に蒸発すると同時に金属イオンとなり、真空中に飛び出す。他方、負のバイアス電圧を回転台６５を介して寿命型３０に印加することにより、真空中に飛び出した金属イオンを加速して反応ガス粒子と共にスリット部３１に密着する。この場合、金属ターゲット６２を変更することで、各コーティング層２４、２５を順に形成する。
【００６８】
まず、金属ターゲット６２をＣｒとすることで、Ｃｒイオンを窒素ガス雰囲気中に放出し、寿命型３０のスリット部３１に第１のコーティング層２４であるＣｒＮ層を形成する。続いて、金属ターゲット６２をＴｉとし、Ｔｉイオンを窒素ガス雰囲気中に放出して寿命型３０のスリット部３１に第２のコーティング層２５であるＴｉＮ層を形成する。本実施形態では、各コーティング層２４、２５の厚さはそれぞれ１０μｍ〜２０μｍであり、硬度はそれぞれ２０００ＨＶである。
【００６９】
なお、成膜中に回転台６５は回転しているため、金属イオンは寿命型３０のスリット部３１以外の場所、例えば丸穴部３５にも吸着するが、少なくとも寿命型３０のスリット部３１の表面にコーティング層２０が形成されれば良いため、丸穴部３５にコーティング層２０が形成されても問題ない。
【００７０】
この後、寿命型３０を冷却することで、寿命型３０の再生が完了し、図１に示される金型１０が完成する。
【００７１】
発明者らは、寿命型３０のスリット上面を１０％削除した場合と２０％削除した場合とについて、上記のようにして寿命型３０にコーティング層２４、２５を形成した後、当該金型１０で実際に成形体を形成し、セル板の厚さを測定したところ、第１実施形態と同様の結果を得た。
【００７２】
また、発明者らは、上記の方法によって再生した金型１０を繰り返し使用して、金型１０のトータルの寿命を測定した。具体的には、まず、ハニカム成形体を形成する金型が寿命に達したものに対して上記の方法で少なくとも１μｍ以上のコーティング層２０を形成して寿命型３０を再生した。そして、第１実施形態と同様に、コージェライト用セラミック粘土を原料としてφ１００×９０のサイズのハニカム成形体を形成した。再生時の金型１０のスリット幅を１４０μｍとし、再生後にスリット幅が１５０μｍを超えたときを寿命とした。
【００７３】
この結果、本実施形態のようにＰＶＤ装置６０にてコーティング層２０を形成して再生した金型１０は、再生処理を施さなかったものよりも２倍の生産比率を有することがわかった。ここで、コーティング層２０をＰＶＤ法によって成膜する場合、金属ターゲット６２の金属イオンを寿命型３０に打ち当てて成膜しているため、剥離しやすいという特徴がある。このため、ＰＶＤ法によるコーティング層２０の成膜では、ＣＶＤ法による成膜よりも生産比率は落ちるが、従来の母材の寿命を少なくとも２倍以上に引き伸ばすことができるという点で、本実施形態に係る再生方法は有効である。
【００７４】
以上説明したように、コーティング層２０を形成するに際し、ＰＶＤ法による成膜を採用しても、金型１０の寿命を引き延ばすことができる。
【００７５】
（第３実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第２実施形態では、ＰＶＤ法によってコーティング層２０を形成していたが、母材との密着性が悪く、金型１０の使用時にコーティング層２０が剥離してしまう可能性がある。しかし、ＰＶＤ法によって形成されたＴｉＮ層の場合の硬度は例えば２５００ＨＶで母材の３倍以上の硬度であることから鑑みれば、ＰＶＤ法による成膜方法の採用は、金型１０の寿命向上に貢献できる。
【００７６】
そこで、ＣＶＤ法による成膜は母材になじみやすく、剥離しにくいという点に注目し、寿命型３０のスリット部３１上にまずＣＶＤ法によって成膜し、この後、ＰＶＤ法による成膜を行うことで、ＰＶＤ法によるコーティング層２０の硬度をさらに向上できると考えられる。
【００７７】
したがって、本実施形態では、上記第１、第２実施形態で示されたＣＶＤ法およびＰＶＤ法を組み合わせてコーティング層２０を形成することが特徴となっている。なお、装置等や成膜条件は上記各実施形態と同様である。
【００７８】
具体的には、第１段階として、従来母材との密着性が良いＣＶＤコートを形成する。すなわち、ＣＶＤ処理によって、寿命型３０のスリット部３１に１μｍ〜３μのコーティング層２０を形成する。この場合、ＣＶＤコートは下地として用いられるため、極力薄く、例えば５μｍ以下に形成することが好ましい。
【００７９】
続いて、第２段階として、ＣＶＤコート上にＰＶＤ処理によってコーティング層２０を形成する。当該コーティング層２０がスリット部３１の上面の摩耗を防止するための層となる。この場合、例えば１μｍ以上のコーティング層２０を形成する。こうして、図１に示される金型１０が完成する。
【００８０】
発明者らは、上記のようにして異なる方法で複数の層のコーティング層２０を形成した金型１０について、ＣＶＤコートとＣＶＤコートおよびＰＶＤコートとの比較を行った。その結果を図７および図８に示す。
【００８１】
図７は、コーティング層２０のスリット上面からの深さについて各方法による比較を説明するための図であり、（ａ）はスリット上面深さおよびコーティング層２０の厚さを定義するためのブロック体１１の断面図、（ｂ）はスリット上面からの深さとコーティング層２０との厚さの関係を示した図である。
【００８２】
図７（ａ）に示されるように、スリット上面からの深さとは、スリット上面からスリット１４が丸穴部１３への距離を指す。当該深さが大きいほど、丸穴部１３側に位置する。また、コーティング層２０の厚さとは、ブロック体１１の側面からのコーティング層２０の厚さを示す。そして、ＣＶＤコート２６とＣＶＤコート２６およびＰＶＤコート２７の多層との各層について上記深さに対する厚さを計測した。
【００８３】
その結果、図７（ｂ）に示されるように、ＣＶＤ法によって形成した下地となるＣＶＤコート２６の厚さは、スリット上面がもっとも厚く形成されている。しかしながら、ＣＶＤコート２６のみでは１μｍ以下の厚さになっている。他方、ＣＶＤコート２６およびＰＶＤコート２７の多層の厚さは、ＣＶＤコート２６に比べて厚く形成されていることがわかる。このように、ブロック体１１の端面上にＣＶＤコート２６を下地としたＰＶＤコート２７を厚く形成することができたと言える。
【００８４】
また、図８は、スリット端面からのコーティング層２０の厚さについて各方法による比較を説明するための図であり、（ａ）はスリット端面からの距離およびコーティング層２０の厚さを定義するためのブロック体１１の断面図、（ｂ）はスリット端面からの距離とコーティング層２０との厚さの関係を示した図である。
【００８５】
図８（ａ）に示されるように、スリット端面からの距離とは、スリット端面をブロック体１１の側面に形成されたコーティング層２０の面とし、当該面からブロック体１１の端面の面方向への距離を指す。当該距離が大きいほど、ブロック体１１の端面中央に位置する。また、コーティング層２０の厚さとは、ブロック体１１の端面からのコーティング層２０の厚さを示す。そして、ＣＶＤコート２６とＣＶＤコート２６およびＰＶＤコート２７の多層との各層について上記距離に対する厚さを計測した。
【００８６】
その結果、図８（ｂ）に示されるように、ＣＶＤコート２６のみの場合、ＣＶＤコート２６およびＰＶＤコート２７の多層の場合とも、スリット端面からの距離が小さい場所から厚くなっていき、その後、ＣＶＤコート２６のみの場合も、ＣＶＤコート２６およびＰＶＤコート２７の多層の場合も均一の厚さの膜が形成されていることがわかる。
【００８７】
以上のように、各方法を組み合わせてコーティング層２０を形成したとしてもブロック体１１の端面上にコーティング層２０が確実に形成されていると言える。
【００８８】
そして、発明者らは、上記各実施形態と同様に、上記の方法によって再生した金型１０を繰り返し使用して、金型１０のトータルの寿命を測定した。具体的には、まず、ハニカム成形体を形成する金型が寿命に達したものに対して上記の方法でＴｉＣ層およびＴｉＣＮ層で構成される３μｍ以下のＣＶＤコート２６を形成し、当該ＣＶＤコート２６上にＴｉＮ層で構成される１μｍ以上のＰＶＤコート２７を形成して寿命型３０を再生した。
【００８９】
そして、上記各実施形態と同様に、再生した金型１０にて、コージェライト用セラミック粘土を原料としてφ１００×９０のサイズのハニカム成形体を形成した。この結果、本実施形態のようにＣＶＤ装置４０にてコーティング層２０を形成して再生した金型１０は、再生処理を施さなかったものよりも３倍の生産比率を有することがわかった。この結果を図９に示す。
【００９０】
図９は、本発明に係る再生処理を施さない寿命型３０に対する再生処理を施して得られた金型１０の寿命を、コーティング層２０の形成処理ごとに示した図である。なお、当該図９は、上記各実施形態にて得られた生産比率の結果をまとめた図である。
【００９１】
図９に示されるように、本実施形態に係るＣＶＤ法およびＰＶＤ法の組み合わせによってコーティング層２０を形成したものは、ＣＶＤ法のみによってコーティング層２０を形成した金型と同じく３倍の生産比率が得られている。また、ＰＶＤ法のみによってコーティング層２０を形成した場合であっても、再生処理を施していないものに比べて寿命が２倍になっている。このように、本発明に係る再生方法によって寿命型３０を再生することで、寿命を少なくとも２倍以上に延ばすことができる。したがって、１つの金型のトータルの寿命を延ばし、１つの金型にかかるコストを下げることができる。
【００９２】
以上説明したように、ＣＶＤ法およびＰＶＤ法を組み合わせて、コーティング層２０を形成することもできる。当該方法は、剥離しやすいが高硬度のＰＶＤコート２７をスリット部１２に形成することができる点で優れている。
【００９３】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、寿命型３０のスリット部３１を平坦化した後、コーティング層２０を形成して母材の耐摩耗性を向上させているが、コーティング層２０を形成しないものであっても、平坦化処理するだけで、各スリット３４の開口部の広がりを新品同様のサイズに回復させることができる。したがって、寿命型３０に少なくとも平坦化処理を施すことによって寿命型３０のトータルの寿命を引き延ばすことができる。平坦化処理後においては、上記各実施形態のように母材にコーティング層２０を形成することで、再生した母材の耐摩耗性の向上、寿命のさらなる延長を図ることができる。
【００９４】
上記各実施形態と同様では、スリット部１２にコーティング層２０を形成する場合、寿命型３０の丸穴部１３側に何も冶具を取り付けていないため、丸穴部１３にもコーティング層２０が形成される。すなわち、反応ガスがスリット１４を介してスリット部１２上面から逃げてしまう可能性があり、反応ガスはスリット部１２のスリット上面上を均一に流れることが好ましい。そこで、マスキングプレートを寿命型３０の丸穴部１３に設置し、反応ガスがスリット部３１上面を均一に流れるようにすることができる。
【００９５】
図１０は、寿命型３０の丸穴部１３にマスキングプレート８０を設置した状態を示した図であり、（ａ）はＣＶＤ装置４０のセット台４１に配置するセット冶具５０にマスキングプレート８０を設けた寿命型３０を設置した場合の図、（ｂ）はＰＶＤ装置６０の回転台６５に配置するセット冶具７０にマスキングプレートを設けた寿命型３０を設置した場合の図である。
【００９６】
当該マスキングプレート８０として、例えばグラファイトが採用される。図１０（ａ）に示されるように、ＣＶＤ装置４０に寿命型３０を設置する場合、セット台４１と対向するようにマスキングプレート８０が丸穴部１３に設けられ、スリット部１２は反応ガスと接触しやすいように天井側に向けられている。また、図１０（ｂ）に示されるように、ＰＶＤ装置６０に寿命型３０を設置する場合、丸穴部１３にマスキングプレート８０を設けることとなる。この場合、金属ターゲット６２から放出された金属イオンはマスキングプレート８０に妨げられ、丸穴部１３には密着しない。
【００９７】
このように、各成膜方法を実施する場合に寿命型３０にマスキングプレート８０を設けてコーティング層２０をそれぞれ形成した場合であっても、上記各実施形態と同様の寿命を得ることができた。以上のように、コーティング層２０の形成の際に、寿命型３０の丸穴部１３にマスキングプレート８０を設けることで、スリット３４を介してスリット部３１と丸穴部１３との反応ガスの流れを抑制し、スリット部３１のスリット上面上の反応ガスの流れを均一にして成膜を行うことができる。この場合、ブロック体３２の側面にコーティング層２０が形成されないようにすることもできる。
【００９８】
上記各実施形態では、ブロック体１１が直方体をなしているものについて説明したが、端面が六角形の六角柱であっても構わない。すなわち、スリット１４がハニカム状に設けられ、丸穴部１３から押し込まれた粘土がスリット部１２からハニカム状に押し出される。このように、ブロック体１１は直方体に限らず、六角柱や円柱等の他の柱形状でも構わない。
【００９９】
上記各実施形態では、金型１０の母材としてＳＫＤ材が用いられているが、母材として鉄系材料、ＳＵＳ系材料、超硬系材料等が採用されても構わない。
【０１００】
上記各実施形態では、コーティング層２０を複数の層で構成しているが、少なくともブロック体１１の端面上に形成されていればブロック体１１の側面のうち端面側の摩耗を防止できる。したがって、コーティング層２０は単層であっても構わない。
【０１０１】
上記各実施形態では、寿命型３０のブロック体３２の端面を研削する方法として研削盤を用いた方法が採用されていたが、放電加工や酸処理の方法等を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る再生方法によって再生された多孔構造体成形用金型を示した図であり、（ａ）は金型の断面図、（ｂ）は金型の一部拡大斜視図、（ｃ）はブロック体の断面図である。
【図２】寿命型のスリット部において隣り合うブロック体の側面を見た図である。
【図３】ほぼ新品に近い金型と寿命型とについて、スリットの深さと幅との関係をそれぞれ示した図である。
【図４】コーティング層を形成するためのＣＶＤ装置の概略図であり、（ａ）はＣＶＤ装置の構成図、（ｂ）はＣＶＤ装置に設置された寿命型の拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る再生方法によって再生された多孔構造体成形用金型のブロック体の断面図である。
【図６】第２実施形態において、コーティング層を形成するためのＰＶＤ装置の概略図であり、（ａ）はＰＶＤ装置の構成図、（ｂ）はＰＶＤ装置に設置された寿命型の拡大図である。
【図７】第３実施形態において、コーティング層のスリット上面からの深さについてＣＶＤ法、ＰＶＤ法による成膜の比較を説明するための図である。
【図８】第３実施形態において、スリット端面からのコーティング層の厚さについてＣＶＤ法、ＰＶＤ法による成膜の比較を説明するための図である。
【図９】第３実施形態において、本発明に係る再生処理を施さない寿命型に対する再生処理を施して得られた金型の寿命を、コーティング層の形成処理ごとに示した図である。
【図１０】他の実施形態において、寿命型の丸穴部にマスキングプレートを設置した状態を示した図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…金型、２０…コーティング層、３０…寿命型、３１…スリット部、３２…ブロック体、３４…スリット、３５…丸穴部、８０…マスキングプレート。
【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】
2008194938.tif 000009
【図８】
2008194938.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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