(57)【要約】【課題】端面にクラックが生じ難く、耐久性に優れたハニカム構造体を提供する。【解決手段】隔壁２によって区画された流体の流路となる複数のセル４を有し、所定のセル４の一方の端部が目封じ部材により目封じされ、さらに残余のセル４の他方の端部が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体１であって、目封じ部材のヤング率が、隔壁２のヤング率よりも低い。目封じ部の強度が隔壁の強度より低い。目封じ部の気孔率が隔壁の気孔率の９７％以上である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有し、所定の前記セルの一方の端部が目封じ部材により目封じされ、さらに残余の前記セルの他方の端部が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、
前記目封じ部材のヤング率が、前記隔壁のヤング率よりも低いことを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の９７％以上である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の１０５％以上である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記隔壁の気孔率が４６％以上である請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記隔壁の厚さが４００μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記隔壁の材質が多孔質セラミックである請求項１〜５のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記目封じ部材の材質が炭化珪素質である請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項８】
一方の端部が目封じされた前記所定のセルと、他方の端部が目封じされた前記残余のセルとが交互に配設され、両端部がそれぞれ市松模様状に目封じされてなる請求項１〜７のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項９】
隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有し、所定の前記セルの一方の端部が目封じ部材により目封じされ、さらに残余の前記セルの他方の端部が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、
前記目封じ部材の強度が、前記隔壁の強度よりも低いことを特徴とするハニカム構造体。
【請求項１０】
前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の９７％以上である請求項９に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の１０５％以上である請求項９に記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
前記隔壁の気孔率が４６％以上である請求項９〜１１のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１３】
前記隔壁の厚さが４００μｍ以下である請求項９〜１２のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１４】
前記隔壁の材質が多孔質セラミックである請求項９〜１３のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１５】
前記目封じ部材の材質が炭化珪素質である請求項９〜１４のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１６】
一方の端部が目封じされた前記所定のセルと、他方の端部が目封じされた前記残余のセルとが交互に配設され、両端部がそれぞれ市松模様状に目封じされてなる請求項９〜１５のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１７】
隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有し、所定の前記セルの一方の端部が目封じ部材により目封じされ、さらに残余の前記セルの他方の端部が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、
前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の９７％以上であることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項１８】
前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の１０５％以上である請求項１７に記載のハニカム構造体。
【請求項１９】
前記隔壁の気孔率が４６％以上である請求項１７又は１８に記載のハニカム構造体。
【請求項２０】
前記隔壁の厚さが４００μｍ以下である請求項１７〜１９のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項２１】
前記隔壁の材質が多孔質セラミックである請求項１７〜２０のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項２２】
前記目封じ部材の材質が炭化珪素質である請求項１７〜２１のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項２３】
一方の端部が目封じされた前記所定のセルと、他方の端部が目封じされた前記残余のセルとが交互に配設され、両端部がそれぞれ市松模様状に目封じされてなる請求項１７〜２２のいずれかに記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハニカム構造体に関する。さらに詳しくは、端面にクラックが生じ難く、耐久性に優れたハニカム構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ディーゼルエンジンより排出される排気ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するフィルタ（例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ：ＤＰＦ）として、所定のセルを目封じ部材で目封じしたハニカム構造体が用いられている（例えば、特許文献１）。そして、近年、そのハニカム構造体で排気ガスを処理するときの圧力損失を低減し、より効率的に排気ガスを処理するために、ハニカム構造体の隔壁の高気孔率化が進んでいる（例えば、特許文献２）。しかし、ハニカム構造体の隔壁の高気孔率化が進むに従い、図２に示すように、ハニカム構造体１の、端部（端面）の隔壁２にクラック５が入り易くなるという問題が生じるようになってきた。ここで、図２に示すハニカム構造体１は、隔壁２によって区画された流体の流路となる複数のセル４を有し、所定のセル４の一方の端部が目封じ部材により目封じされ（目封じ部３が形成される）、さらに残余のセル４の他方の端部（図示せず）が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３３２０６４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１９３１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、端面にクラックが生じ難く、耐久性に優れたハニカム構造体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明によって以下のハニカム構造体が提供される。
【０００６】
［１］  隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有し、所定の前記セルの一方の端部が目封じ部材により目封じされ、さらに残余の前記セルの他方の端部が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、前記目封じ部材のヤング率が、前記隔壁のヤング率よりも低いことを特徴とするハニカム構造体。
［２］  前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の９７％以上である［１］に記載のハニカム構造体。
［３］  前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の１０５％以上である［１］に記載のハニカム構造体。
［４］  前記隔壁の気孔率が４６％以上である［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［５］  前記隔壁の厚さが４００μｍ以下である［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［６］  前記隔壁の材質が多孔質セラミックである［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［７］  前記目封じ部材の材質が炭化珪素質である［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［８］  一方の端部が目封じされた前記所定のセルと、他方の端部が目封じされた前記残余のセルとが交互に配設され、両端部がそれぞれ市松模様状に目封じされてなる［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［９］  隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有し、所定の前記セルの一方の端部が目封じ部材により目封じされ、さらに残余の前記セルの他方の端部が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、前記目封じ部材の強度が、前記隔壁の強度よりも低いことを特徴とするハニカム構造体。
［１０］  前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の９７％以上である［９］に記載のハニカム構造体。
［１１］  前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の１０５％以上である［９］に記載のハニカム構造体。
［１２］  前記隔壁の気孔率が４６％以上である［９］〜［１１］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［１３］  前記隔壁の厚さが４００μｍ以下である［９］〜［１２］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［１４］  前記隔壁の材質が多孔質セラミックである［９］〜［１３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［１５］  前記目封じ部材の材質が炭化珪素質である［９］〜［１４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［１６］  一方の端部が目封じされた前記所定のセルと、他方の端部が目封じされた前記残余のセルとが交互に配設され、両端部がそれぞれ市松模様状に目封じされてなる［９］〜［１５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［１７］  隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有し、所定の前記セルの一方の端部が目封じ部材により目封じされ、さらに残余の前記セルの他方の端部が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の９７％以上であることを特徴とするハニカム構造体。
［１８］  前記目封じ部材の気孔率が、前記隔壁の気孔率の１０５％以上である［１７］に記載のハニカム構造体。
［１９］  前記隔壁の気孔率が４６％以上である［１７］又は［１８］に記載のハニカム構造体。
［２０］  前記隔壁の厚さが４００μｍ以下である［１７］〜［１９］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［２１］  前記隔壁の材質が多孔質セラミックである［１７］〜［２０］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［２２］  前記目封じ部材の材質が炭化珪素質である［１７］〜［２１］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［２３］  一方の端部が目封じされた前記所定のセルと、他方の端部が目封じされた前記残余のセルとが交互に配設され、両端部がそれぞれ市松模様状に目封じされてなる［１７］〜［２２］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【０００７】このように、目封じ部材のヤング率を隔壁のヤング率より低くしたため、ハニカム構造体の端面に応力が加わったときに、隔壁が歪むのと同様に目封じ部も歪むことにより、隔壁の部分的な応力集中が緩和されるため、隔壁にクラックが入るのを防止することができる（第１の発明）。また、目封じ部材の強度を隔壁の強度より低くしたため、ハニカム構造体の端面に応力が加わったときに、隔壁の強度が高いため目封じ部材により押し割られることなく、また隔壁にクラックが入る前に目封じ部が歪み、隔壁にクラックが入るのを防止することができる（第２の発明）。さらに、目封じ部材の気孔率を隔壁の気孔率の９７％以上としたため、目封じ部材のヤング率が隔壁のヤング率より低くなり、また目封じ部材の強度が隔壁の強度より低くなるため、隔壁にクラックが入るのを防止することができる（第３の発明）。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明（第１の発明、第２の発明及び第３の発明）の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の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。
【０００９】図１は、第１の発明のハニカム構造体の一の実施の形態を示し、ハニカム構造体の一方の端面の一部を拡大した平面図である。図１に示すように、隔壁２によって区画された流体の流路となる複数のセル４を有し、所定のセル４の一方の端部が目封じ部材により目封じされ（目封じ部３が形成される）、さらに残余のセル４の他方の端部（図示せず）が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、目封じ部材のヤング率が、隔壁２のヤング率よりも低いことを特徴とするハニカム構造体１である。また、ハニカム構造体１の一方の端面６及び他方の端面（図示しない）において市松模様が形成されるように、目封じされたセルと目封じされていないセルとが交互に並んでいる。
【００１０】このように、目封じ部材のヤング率を隔壁２のヤング率より低くしたため、ハニカム構造体１の端面に応力が加わったときに、隔壁２が歪むのと同様に目封じ部３も歪むことにより、隔壁２の部分的な応力集中が緩和されるため、隔壁２にクラックが入るのを防止することができ、耐久性を向上させることができる。ハニカム構造体１の端面に応力が加わる場合としては、例えば、ハニカム構造体を加熱してスート再生する場合に、温度差等による熱応力が端面に加わる場合や、製造工程中の焼成工程において、焼成炉内の温度分布や造孔材等の燃焼による発熱の影響で熱応力が端面に発生した場合等が挙げられる。また、ハニカム構造体の長軸方向を水平方向にして横置きにした状態で焼成した場合にも、目封じ部の荷重がハニカム構造体の隔壁にかかり、端面に応力が加わることがある。
【００１１】第１の発明のハニカム構造体は、隔壁の気孔率が４６％以上の場合に好適に使用される。すなわち、第１の発明のハニカム構造体は、近年、ハニカム構造体の隔壁の気孔率が高くなったために隔壁にクラックが発生し易くなった、という問題を、解決するためになされた発明であり、気孔率が４６％以上という、よりクラックが発生し易いハニカム構造体において、より大きな効果をもたらすものである。また、第１の発明のハニカム構造体は、隔壁の厚さが４００μｍ以下の場合に好適に使用される。隔壁の厚さが薄くなると隔壁にクラックが発生し易くなるため、隔壁の厚さが４００μｍ以下という、よりクラックが発生し易いハニカム構造体において、より大きな効果をもたらすものである。
【００１２】隔壁２の材質は、ＤＰＦ等のフィルタとして使用するため、多孔質セラミックであることが好ましい。多孔質セラミックとしては、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート及びチタン酸アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミック等を使用することができる。熱伝導率が高く放熱し易いという点で炭化珪素が好ましい。
【００１３】ハニカム構造体の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図１に示す端面を底面とする柱状構造であり、ハニカム構造体の柱状構造の中心軸に垂直な断面形状（底面の形状）としては、四角形等の多角形、円形、楕円形、長円形、異形等である。また、セルの断面形状も特に限定されるものではなく、三角形、四角形、六角形、円形等である。
【００１４】また、隔壁により形成されるセルのセル密度は、特に限定されるものではないが、セル密度が小さすぎると、フィルタとしての強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）が不足し、セル密度が大きすぎると、被処理流体が流れる場合の圧力損失が大きくなる。セル密度は、好ましくは、６〜２０００セル／平方インチ（０．９〜３１１セル／ｃｍ２）、さらに好ましくは５０〜１０００セル／平方インチ（７．８〜１５５セル／ｃｍ２）、最も好ましくは１００〜４００セル／平方インチ（１５．５〜６２．０セル／ｃｍ２）の範囲である。
【００１５】目封じ部材の気孔率は隔壁２の気孔率の９７％以上であることが好ましい。９７％より低いと、目封じ部材のヤング率が隔壁２のヤング率より高くなることがある。また本発明をより効果的にするためには、目封じ部材の気孔率が隔壁２の気孔率の１０５％以上であることがさらに好ましい。
【００１６】目封じ部材の材質は隔壁２の材質と同じものを使用することができる。また、目封じ部材の材質を炭化珪素質とした場合、炭化珪素質そのもののヤング率の高さより、ハニカム構造体の端面にクラックが発生することがあった。しかし、気孔率を高くする等によりヤング率を低下させて使用することにより、ハニカム構造体の端面にクラックが発生しないようにすることができる。
【００１７】目封じ部３の、ハニカム構造体の長軸方向の長さ（深さ）は、１〜２０ｍｍが好ましい。１ｍｍより短いと目封じ部材の強度が著しく低下し、２０ｍｍより長いとフィルタとしての圧力損失が上昇してしまう。
【００１８】第１の発明のハニカム構造体の製造方法を以下に示す。
【００１９】セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水等を混合し、その後真空土練機等を使用して混練し、可塑性の坏土を作製する。そして、この坏土を押出成形し、複数のセル構造（ハニカム構造）を有する成形体を作製した後、この成形体を乾燥してハニカム構造のセラミック成形体を作製する。
【００２０】セラミック原料の種類は、所望の（ハニカム構造体を形成する）セラミックの原料を使用し、例えば、炭化珪素のハニカム構造体を作製する場合はＳｉＣ粉及び金属Ｓｉ粉の混合物を使用することができる。
【００２１】造孔材の種類は、特に限定されるものではないが、グラファイト、小麦粉、澱粉、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、発泡樹脂、シラスバルーン、フライアッシュバルーン等が挙げられる。このような造孔材の種類や添加量を変化させることによりセラミック成形体の隔壁（ハニカム構造体の隔壁）の気孔率、ヤング率を制御することができる。また、造孔材の添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．５〜３０質量部が好ましい。
【００２２】界面活性剤の種類は、特に限定されるものではないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。また、界面活性剤の添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．１〜５質量部が好ましい。
【００２３】水の添加量は、通常、セラミック原料１００質量部に対して、２５〜４５質量部程度である。
【００２４】セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水以外には、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を添加することができる。
【００２５】押出成形は、例えば、ラム式押出し成形機、２軸スクリュー式連続押出成形装置等を用いて行うことができる。押出成形するときには、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を使用して、所望のハニカム構造を有する成形体を作製することができる。
【００２６】押出成形後の成形体の乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、中でも、誘電乾燥、マイクロ波又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、８０〜１５０℃で１０分〜１時間乾燥するのが好ましい。
【００２７】目封じ部材の原料は、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水等を混合してスラリー状にし、その後ミキサー等を使用して混練することにより得ることができる。
【００２８】目封じ部材の原料に使用する、セラミック原料の種類は、所望の目封じ部材の材質になるものを使用する。例えば、炭化珪素の場合はＳｉＣ粉及び金属Ｓｉ粉の混合物を使用することができる。好ましくは、上記ハニカム構造のセラミック成形体を作製するときに使用されるセラミック原料と同じものである。また、目封じ部材の原料に使用するものとしては、炭化珪素質を使用することもできる。
【００２９】目封じ部材の原料に使用する、造孔材の種類は、特に限定されるものではないが、グラファイト、小麦粉、澱粉、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、発泡樹脂、シラスバルーン、フライアッシュバルーン等が挙げられる。好ましくは、脱脂時に発熱量の少ない、発泡樹脂、フライアッシュバルーンである。このような造孔材の種類や添加量を変化させることにより目封じ部材の気孔率、ヤング率を制御することができる。造孔材の添加量は、目封じ部材の原料に使用するセラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましい。
【００３０】目封じ部材の原料に使用する、界面活性剤の種類は、特に限定されるものではないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
【００３１】目封じ部材の原料としては、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水以外には、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を使用することができる。
【００３２】次に、得られたハニカム構造のセラミック成形体の一方の端面（ハニカム構造の一方の端面）において、一部のセルにマスクをし、その端面を、上記目封じ部材が貯留された貯留容器中に浸漬して、マスクをしていないセルに目封じ部材を挿入し、目封じ部を形成する。そして、ハニカム構造の他方の端面において、上記一方の端面においてマスクをしなかったセル（残余のセル）にマスクをし、その端面を、上記目封じ部材が貯留された貯留容器中に浸漬して、マスクをしていないセルに目封じ部材を挿入し、目封じ部を形成する。このとき、目封じ部を形成したセルと目封じ部を形成しないセルとが交互に並び、両端面において、市松模様を形成するようにしている。両端面は、市松模様を形成することが好ましいが、市松模様を形成しない場合でも、本発明のハニカム構造体の効果は発揮される。
【００３３】また、マスクの方法は特に限定されないが、例えば、ハニカム構造体の端面全体に粘着性フィルムを貼着し、その粘着性フィルムを部分的に孔開けする方法等が挙げられる。より具体的には、ハニカム構造体の端面全体に粘着性フィルムを貼着した後に、目封じ部を形成したいセルに相当する部分のみをレーザにより孔を開ける方法等を好適に用いることができる。粘着性フィルムとしては、ポリエステル、ポリエチレン、熱硬化性樹脂等の樹脂からなるフィルムの一方の表面に粘着剤が塗布されたもの等を好適に用いることができる。
【００３４】上記両端面が市松模様状に目封じされたハニカム構造のセラミック成形体を、８０〜１５０℃で、５分〜２時間かけて乾燥させる。乾燥させた後、大気雰囲気中２００〜１０００℃で、１〜１０時間かけて脱脂する。その後、アルゴン不活性雰囲気中で１３００〜２３００℃で、１〜５時間かけて焼成して、目封じ部材で目封じされた本実施の形態のハニカム構造体を作製する。
【００３５】上記焼成時に、ハニカム構造体の目封じ部材のヤング率が隔壁のヤング率より高いと、焼成時の温度差等による熱応力がハニカム構造体の端面に発生した場合に、隔壁の歪みを緩和することなく、隔壁に部分的な応力集中が生じるため、隔壁にクラックが入ることがある。そのため、目封じ部材のヤング率は隔壁のヤング率より低くする必要がある。
【００３６】また、焼成時における、目封じ部材の割掛けが隔壁の割掛けより小さい場合にも、割掛けの差による応力がハニカム構造体の端面に発生し、隔壁に部分的な集中応力が生じるため、隔壁にクラックが入ることがある。そのため、目封じ部材のヤング率は隔壁のヤング率より低くする必要がある。ここで、割掛けとは、焼成前後での膨張、収縮を表現する値であり、（焼成前の長さ）／（焼成後の長さ）より求めることができる。
【００３７】本実施の形態のハニカム構造体の製造において、その製造時の歩留まりに関しては、目封じ部材の気孔率は、隔壁の気孔率の９７％以上が好ましく、さらに好ましくは１０５％以上である。９７％より低いとハニカム構造体の製造時における歩留まりが低くなることがある。
【００３８】次に第２の発明について説明する。第２の発明の一の実施の形態は、第１の発明と同様に、図１で示すことができる。第２の発明は、図１に示すように、隔壁２によって区画された流体の流路となる複数のセル４を有し、所定のセル４の一方の端部が目封じ部材により目封じされ（目封じ部３が形成される）、さらに残余のセル４の他方の端部（図示せず）が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、目封じ部材の強度が、隔壁２の強度よりも低いことを特徴とするハニカム構造体１である。また、ハニカム構造体１の一方の端面６及び他方の端面（図示しない）において市松模様が形成されるように、目封じされたセルと目封じされていないセルとが交互に並んでいる。
【００３９】このように、目封じ部材の強度を隔壁２の強度より低くしたため、ハニカム構造体１の端面に応力が加わったときに、隔壁の強度が高いため目封じ部材により押し割られることなく、また隔壁にクラックが入る前に目封じ部が歪み、隔壁にクラックが入るのを防止することができ、耐久性を向上させることができる。ハニカム構造体１の端面に応力が加わる場合としては、例えば、ハニカム構造体を加熱してスート再生する場合に、温度差等による熱応力が端面に加わる場合や、製造工程中の焼成工程において、焼成炉内の温度分布や造孔材等の燃焼による発熱の影響で熱応力が端面に発生した場合等が挙げられる。また、ハニカム構造体の長軸方向を水平方向にして横置きにした状態で焼成した場合にも、目封じ部の荷重がハニカム構造体の隔壁にかかり、端面に応力が加わることがある。
【００４０】第２の発明のハニカム構造体は、隔壁の気孔率が４６％以上の場合に好適に使用される。すなわち、第２の発明のハニカム構造体は、近年、ハニカム構造体の隔壁の気孔率が高くなったために隔壁にクラックが発生し易くなった、という問題を、解決するためになされた発明であり、気孔率が４６％以上という、よりクラックが発生し易いハニカム構造体において、より大きな効果をもたらすものである。また、第２の発明のハニカム構造体は、隔壁の厚さが４００μｍ以下の場合に好適に使用される。隔壁の厚さが薄くなると隔壁にクラックが発生し易くなるため、隔壁の厚さが４００μｍ以下という、よりクラックが発生し易いハニカム構造体において、より大きな効果をもたらすものである。
【００４１】隔壁２の材質は、第１の発明と同じものを使用することができる。
【００４２】ハニカム構造体の形状は、特に限定されるものではなく、第１の発明と同じ形状とすることができる。
【００４３】また、隔壁により形成されるセルのセル密度は、第１の発明と同じセル密度とすることができる。
【００４４】目封じ部材の気孔率は隔壁２の気孔率の９７％以上であることが好ましい。９７％より低いと、目封じ部材の強度が隔壁２の強度より高くなることがある。また本発明をより効果的にするためには、目封じ部材の気孔率が隔壁２の気孔率の１０５％以上であることがさらに好ましい。
【００４５】目封じ部材の材質は隔壁２の材質と同じものを使用することができる。また、目封じ部材の材質を炭化珪素質とした場合、炭化珪素質そのものの強度の高さより、ハニカム構造体の端面にクラックが発生することがあった。しかし、気孔率を高くする等により強度を低下させて使用することにより、ハニカム構造体の端面にクラックが発生しないようにすることができる。
【００４６】目封じ部３の、ハニカム構造体の長軸方向の長さ（深さ）は、第１の発明と同じ長さにすることができる。
【００４７】第２の発明のハニカム構造体の製造方法を以下に示す。
【００４８】第１の発明の場合と同様に、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水等を混合し、その後真空土練機等を使用して混練し、可塑性の坏土を作製する。そして、この坏土を押出成形し、複数のセル構造（ハニカム構造）を有する成形体を作製した後、この成形体を乾燥してハニカム構造のセラミック成形体を作製する。
【００４９】セラミック原料の種類は、所望の（ハニカム構造体を形成する）セラミックの原料を使用し、例えば、炭化珪素のハニカム構造体を作製する場合はＳｉＣ粉及び金属Ｓｉ粉の混合物を使用することができる。
【００５０】造孔材の種類、添加量は、特に限定されるものではないが、第１の発明の場合と同じ種類、添加量とすることができる。このような造孔材の種類や添加量を変化させることによりセラミック成形体の隔壁（ハニカム構造体の隔壁）の気孔率、強度を制御することができる。
【００５１】界面活性剤の種類、添加量は、特に限定されるものではないが、第１の発明の場合と同じ種類、添加量とすることができる。
【００５２】水の添加量は、第１の発明の場合と同じ添加量にすることができる。
【００５３】セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水以外の添加物は、第１の発明の場合と同じにすることができる。
【００５４】押出成形は、第１の発明の場合と同様に、例えば、ラム式押出し成形機、２軸スクリュー式連続押出成形装置等を用いて行うことができる。押出成形するときには、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を使用して、所望のハニカム構造を有する成形体を作製することができる。
【００５５】押出成形後の成形体の乾燥方法は、特に限定されるものではないが、第１の発明の場合と同じにすることができる。
【００５６】目封じ部材の原料は、第１の発明と同様に、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水等を混合してスラリー状にし、その後ミキサー等を使用して混練することにより得ることができる。
【００５７】目封じ部材の原料に使用する、セラミック原料の種類は、第１の発明と同じにすることができる。また、目封じ部材の原料に使用するものとしては、炭化珪素質を使用することもできる。
【００５８】目封じ部材の原料に使用する、造孔材の種類は、特に限定されるものではないが、第１の発明と同じにすることができる。このような造孔材の種類や添加量を変化させることにより目封じ部材の気孔率、強度を制御することができる。造孔材の添加量は、目封じ部材の原料に使用するセラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましい。
【００５９】目封じ部材の原料に使用する、界面活性剤の種類は、第１の発明と同じにすることができる。
【００６０】目封じ部材の原料としては、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水以外には、第１の発明と同じものを使用することができる。
【００６１】次に、第１の発明と同様の方法で、ハニカム構造体の両端面に市松模様が形成されるように、目封じ部を形成する。両端面は、市松模様を形成することが好ましいが、市松模様を形成しない場合でも、本発明のハニカム構造体の効果は発揮される。
【００６２】また、マスクの方法は特に限定されないが、第１の発明と同様の方法で、マスクすることができる。粘着性フィルムは、第１の発明と同じものを好適に用いることができる。
【００６３】上記両端面が市松模様状に目封じされたハニカム構造のセラミック成形体を、第１の発明と同様の条件で、乾燥、脱脂、焼成して、目封じ部材で目封じされた本実施の形態のハニカム構造体を作製する。
【００６４】上記焼成時に、ハニカム構造体の目封じ部材の強度が隔壁の強度より高いと、焼成時の温度差等による熱応力がハニカム構造体の端面に発生した場合に、隔壁の強度が低いため、熱応力により隔壁にクラックが入ることがある。そのため、目封じ部材の強度は隔壁の強度より低くする必要がある。
【００６５】また、焼成時における、目封じ部材の割掛けが隔壁の割掛けより小さい場合にも、割掛けの差による応力がハニカム構造体の端面に発生し、隔壁に部分的な集中応力が生じるため、隔壁にクラックが入ることがある。そのため、目封じ部材の強度は隔壁の強度より低くする必要がある。
【００６６】本実施の形態のハニカム構造体の製造において、その製造時の歩留まりに関しては、目封じ部材の気孔率は、隔壁の気孔率の９７％以上が好ましく、さらに好ましくは１０５％以上である。９７％より低いとハニカム構造体の製造時における歩留まりが低くなることがある。
【００６７】次に第３の発明について説明する。第３の発明の一の実施の形態は、第１の発明と同様に、図１で示すことができる。第３の発明は、図１に示すように、隔壁２によって区画された流体の流路となる複数のセル４を有し、所定のセル４の一方の端部が目封じ部材により目封じされ（目封じ部３が形成される）、さらに残余のセル４の他方の端部（図示せず）が目封じ部材により目封じされてなるハニカム構造体であって、目封じ部材の気孔率が、隔壁２の気孔率の９７％以上であることを特徴とするハニカム構造体１である。また、ハニカム構造体１の一方の端面６及び他方の端面（図示しない）において市松模様が形成されるように、目封じされたセルと目封じされていないセルとが交互に並んでいる。
【００６８】このように、目封じ部材の気孔率を隔壁２の気孔率の９７％以上としたため、目封じ部材のヤング率を隔壁２のヤング率より低くすることができ、さらに、目封じ部材の強度を隔壁２の強度より低くすることができる。これにより、ハニカム構造体１の端面に応力が加わったときに、第１の発明及び第２の発明と同様に、隔壁にクラックが入るのを防止することができ、耐久性を向上させることができる。また本発明をより効果的にするためには、目封じ部材の気孔率が隔壁２の気孔率の１０５％以上であることが好ましい。ハニカム構造体１の端面に応力が加わる場合としては、例えば、ハニカム構造体を加熱してスート再生する場合に、温度差等による熱応力が端面に加わる場合や、製造工程中の焼成工程において、焼成炉内の温度分布や造孔材等の燃焼による発熱の影響で熱応力が端面に発生した場合等が挙げられる。また、ハニカム構造体の長軸方向を水平方向にして横置きにした状態で焼成した場合にも、目封じ部の荷重がハニカム構造体の隔壁にかかり、端面に応力が加わることがある。
【００６９】第３の発明のハニカム構造体は、隔壁の気孔率が４６％以上の場合に好適に使用される。すなわち、第３の発明のハニカム構造体は、近年、ハニカム構造体の隔壁の気孔率が高くなったために隔壁にクラックが発生し易くなった、という問題を、解決するためになされた発明であり、気孔率が４６％以上という、よりクラックが発生し易いハニカム構造体において、より大きな効果をもたらすものである。また、第３の発明のハニカム構造体は、隔壁の厚さが４００μｍ以下の場合に好適に使用される。隔壁の厚さが薄くなると隔壁にクラックが発生し易くなるため、隔壁の厚さが４００μｍ以下という、よりクラックが発生し易いハニカム構造体において、より大きな効果をもたらすものである。
【００７０】隔壁２の材質は、第１の発明と同じものを使用することができる。
【００７１】ハニカム構造体の形状は、特に限定されるものではなく、第１の発明と同じ形状とすることができる。
【００７２】また、隔壁により形成されるセルのセル密度は、第１の発明と同じセル密度とすることができる。
【００７３】目封じ部材の材質は隔壁２の材質と同じものを使用することができる。また、目封じ部材の材質を炭化珪素質とした場合、気孔率の低い炭化珪素質を使用すると、ハニカム構造体の端面にクラックが発生することがあった。しかし、気孔率を高くして使用することにより、ハニカム構造体の端面にクラックが発生しないようにすることができる。
【００７４】目封じ部３の、ハニカム構造体の長軸方向の長さ（深さ）は、第１の発明と同じ長さにすることができる。
【００７５】第３の発明のハニカム構造体の製造方法を以下に示す。
【００７６】第１の発明と同様に、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水等を混合し、その後真空土練機等を使用して混練し、可塑性の坏土を作製する。そして、この坏土を押出成形し、複数のセル構造（ハニカム構造）を有する成形体を作製した後、この成形体を乾燥してハニカム構造のセラミック成形体を作製する。
【００７７】セラミック原料の種類は、所望の（ハニカム構造体を形成する）セラミックの原料を使用し、例えば、炭化珪素のハニカム構造体を作製する場合はＳｉＣ粉及び金属Ｓｉ粉の混合物を使用することができる。
【００７８】造孔材の種類、添加量は、特に限定されるものではないが、第１の発明の場合と同じ種類、添加量とすることができる。このような造孔材の種類や添加量を変化させることによりセラミック成形体の隔壁（ハニカム構造体の隔壁）の気孔率を制御することができる。
【００７９】界面活性剤の種類、添加量は、特に限定されるものではないが、第１の発明の場合と同じ種類、添加量とすることができる。
【００８０】水の添加量は、第１の発明の場合と同じ添加量にすることができる。
【００８１】セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水以外の添加物は、第１の発明の場合と同じにすることができる。
【００８２】押出成形は、第１の発明の場合と同様に、例えば、ラム式押出し成形機、２軸スクリュー式連続押出成形装置等を用いて行うことができる。押出成形するときには、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を使用して、所望のハニカム構造を有する成形体を作製することができる。
【００８３】押出成形後の成形体の乾燥方法は、特に限定されるものではないが、第１の発明の場合と同じにすることができる。
【００８４】目封じ部材の原料は、第１の発明と同様に、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水等を混合してスラリー状にし、その後ミキサー等を使用して混練することにより得ることができる。
【００８５】目封じ部材の原料に使用する、セラミック原料の種類は、第１の発明と同じにすることができる。また、目封じ部材の原料に使用するものとしては、炭化珪素質を使用することもできる。
【００８６】目封じ部材の原料に使用する、造孔材の種類は、特に限定されるものではないが、第１の発明と同じにすることができる。このような造孔材の種類や添加量を変化させることにより目封じ部材の気孔率を制御することができる。造孔材の添加量は、目封じ部材の原料に使用するセラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましい。
【００８７】目封じ部材の原料に使用する、界面活性剤の種類は、第１の発明と同じにすることができる。
【００８８】目封じ部材の原料としては、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水以外には、第１の発明と同じものを使用することができる。
【００８９】次に、第１の発明と同様の方法で、ハニカム構造体の両端面に市松模様が形成されるように、目封じ部を形成する。両端面は、市松模様を形成することが好ましいが、市松模様を形成しない場合でも、本発明のハニカム構造体の効果は発揮される。
【００９０】また、マスクの方法は特に限定されないが、第１の発明と同様の方法で、マスクすることができる。粘着性フィルムは、第１の発明と同じものを好適に用いることができる。
【００９１】上記両端面が市松模様状に目封じされたハニカム構造のセラミック成形体を、第１の発明と同様の条件で、乾燥、脱脂、焼成して、目封じ部材で目封じされた本実施の形態のハニカム構造体を作製する。
【００９２】上記焼成時に、ハニカム構造体の目封じ部材の気孔率が隔壁の気孔率の９７％より低いと、焼成時の温度差等による熱応力がハニカム構造体の端面に発生した場合に、隔壁のヤング率及び強度が低くなるため、熱応力により隔壁にクラックが入ることがある。そのため、目封じ部材の気孔率は隔壁の気孔率の９７％以上にする必要がある。
【００９３】また、焼成時における、目封じ部材の割掛けが隔壁の割掛けより小さい場合にも、割掛けの差による応力がハニカム構造体の端面に発生し、隔壁に部分的な集中応力が生じるため、隔壁にクラックが入り易くなる。そのような隔壁のクラックの発生を防止するためにも、目封じ部材の気孔率を隔壁の気孔率の９７％以上とする必要がある。
【００９４】第３の発明の実施の形態のハニカム構造体の製造において、その製造時の歩留まりを向上させるためにも、目封じ部材の気孔率は、隔壁の気孔率の９７％以上であり、好ましくは１０５％以上である。９７％より低いとハニカム構造体の製造時における歩留まりが低くなる。
【００９５】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００９６】セラミック原料として、ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を混合し、それに造孔材として澱粉及び発泡樹脂を添加し、さらにメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロースと、界面活性剤及び水とをそれぞれ添加して表１に示す組成の混合物を作製し、これらの混合物を真空土練機により混練し、可塑性の坏土を作製した。この坏土を押出成形機にて押出成形し、得られた成形体をマイクロ波及び熱風で乾燥することにより、ハニカム構造を有する成形体（成形体Ｎｏ．１〜３）を得た。得られたハニカム構造を有する成形体は、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）、断面の一辺が３５ｍｍの正方形、長さが１５２ｍｍであった。
【００９７】
【表１】
2004154692.tif 000003
【００９８】セラミック原料として、ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を混合し、それに造孔材として発泡樹脂を添加し、さらにメチルセルロース及びポリエチレンオキサイドと、界面活性剤及び水とをそれぞれ添加して表２に示す組成の混合物を作製し、これらの混合物をミキサーを用いて３０分間混練し、目封じ部材Ｎｏ．Ａ〜Ｄを得た。
【００９９】
【表２】
2004154692.tif 000004
【０１００】成形体Ｎｏ．１〜３のそれぞれにおいて、一方の端部が目封じされたセルと、他方の端部が目封じされたセルとが交互に配設され、両端部がそれぞれ市松模様状に目封じされるように、目封じ部材Ａ〜Ｄで所定のセルを目封じする（「成形体Ｎｏ．１〜３」と「目封じ部材Ａ〜Ｄ」の組み合わせは、表３に示す）。その後、マイクロ波及び熱風で乾燥した後、大気雰囲気中約４００℃で脱脂し、その後Ａｒ不活性雰囲気中で約１４５０℃で焼成して、Ｓｉ結合ＳｉＣのハニカム構造体を得た（実施例１〜１０、比較例１，２）。
【０１０１】ハニカム構造体の隔壁の気孔率は水銀圧入法にて測定し、目封じ部材の気孔率はアルキメデス法にて測定した。
【０１０２】得られたハニカム構造体の端面を、光学顕微鏡で観察し、クラックの有無を調査した。結果を表３に示した。ここで、隔壁とはハニカム構造体の隔壁をいう。「目封じ部材  低」とは、例えばヤング率の場合、隔壁のヤング率の値より目封じ部材のヤング率の値のほうが低いことを示し、「目封じ部材  高」とは、例えばヤング率の場合、隔壁のヤング率の値より目封じ部材のヤング率の値のほうが高いことを示す。「隔壁に対する目封じ部材の気孔率割合（％）」とは、目封じ部材の気孔率を隔壁の気孔率で除した値を１００倍した値である。また、図１のような状態が確認された場合には端面にクラックは発生しておらず、図２のような状態が確認された場合には端面にクラックが発生していることとした。そして、「端面におけるクラック発生頻度（ｎ＝１００）」とは、実施例１〜１０、比較例１，２のハニカム構造体をそれぞれ１００個ずつ作製したときの、端面においてクラックが発生したハニカム構造体の個数を示したものをいう。また、１００個ずつ作製したときに、クラックが発生しなかったハニカム構造体の個数を歩留まり（クラックが発生しなかったハニカム構造体の個数を、作製したハニカム構造体の総数１００で除して１００倍した値（％））として図３に示した。尚、図３には、実施例６，８〜１０及び比較例１，２についてのデータを示した。図３において、「目封じ部材の気孔率／隔壁の気孔率（％）」とは、目封じ部材の気孔率を隔壁の気孔率で除して１００倍した値である。
【０１０３】
【表３】
2004154692.tif 000005
【０１０４】表３より、ハニカム構造体の隔壁のヤング率より目封じ部材のヤング率のほうが低く、ハニカム構造体の隔壁の強度より目封じ部材の強度のほうが低く、ハニカム構造体の目封じ部材の気孔率が隔壁の気孔率の９７％以上であるときに、ハニカム構造体の端面におけるクラック発生頻度（ｎ＝１００）が低くなることがわかる。上述の実施例では、ハニカム構造体の隔壁のヤング率より目封じ部材のヤング率のほうが低いこと、ハニカム構造体の隔壁の強度より目封じ部材の強度のほうが低いこと、及びハニカム構造体の目封じ部材の気孔率が隔壁の気孔率の９７％以上であることの、３つの条件を同時に満たしているが、これらの３つの条件は少なくとも１つ満たしていれば、ハニカム構造体の端面におけるクラック発生頻度を低くすることができる。
【０１０５】図３より、「目封じ部材の気孔率／隔壁の気孔率（％）」が９７％より低い場合（比較例１，２）には、歩留まりが非常に低いが、９７％以上である実施例９，１０では歩留まりが飛躍的に向上し、１０５％以上である実施例６，８ではさらに歩留まりが向上して１００％であった。尚、実施例１〜５，７においても、実施例６，８と同様に歩留まりは１００％であった（図示せず）。
【０１０６】
【発明の効果】上述したように、本発明のハニカム構造体（第１、第２及び第３の発明）によれば、スート再生時や焼成時に端面にクラックが生じ難く、耐久性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における、一の端面の一部を示す平面図である。
【図２】従来のハニカム構造体の一例における、一の端面の一部を示す平面図である。
【図３】「目封じ部材の気孔率／隔壁の気孔率」と「歩留まり」との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ハニカム構造体、２…隔壁、３…目封じ部、４…セル、５…クラック、６…端面。
【図１】
2004154692.tif 000006
【図２】
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【図３】
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