(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
六角形格子状の隔壁に囲まれた六角形状のセルを多数設けてなる六角ハニカム構造体を製造する方法であって，
六角形格子状のスリットを設けた押出型を有すると共に押出し方向が略水平方向である横型押出機を用いて，混練した原料を押出成形することにより，六角形格子状に隔壁を設けてなる成形品を得る押出工程と，
上記成形品を乾燥させる乾燥工程と，
上記成形品を焼成する焼成工程とを行い，
上記押出工程において押出される成形品の上記隔壁が形成する各六角形の辺のうち２本の辺と平行なｃ軸の向きと，上記乾燥工程または上記焼成工程の少なくとも一方において上記成形品の長手方向を略水平方向に保持する横置きを行う場合に上記成形品の上記ｃ軸の向きとは，６０〜１２０度異なる方向とすることを特徴とする六角ハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，例えば自動車の排ガス浄化装置における触媒担体等として用いられる六角ハニカム構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えばコージェライト等を主成分としたセラミック製のハニカム構造体は，自動車の排ガス浄化用触媒の担体等として広く用いられている。近年，排ガス浄化性能の向上を目的に，担体の熱容量を減少すべくハニカム構造体の隔壁厚みを薄くすることが行われている。この隔壁薄肉化を実行した際にハニカム構造体全体の耐久性を維持するためには，ハニカム形状を構成するセルを六角形にすることが有利である。そのため，後述する図２に示すごとく，セル８０及び隔壁８１の形状が六角形の六角ハニカム構造体８の開発が進められている。
【０００３】
この六角ハニカム構造体は，従来の四角形状のハニカム構造体の場合と同様に，押出型を用いて混練した原料を押出成形した後，乾燥，焼成することにより製造することができる。
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の六角ハニカム構造体の製造方法においては次の問題がある。
即ち，上記押出成形，乾燥，焼成という各製造工程を，ハニカム構造体の長手方向が水平方向となる状態で従来と同様に実施した場合には，セルが四角形状の場合に比べて，六角形状の場合のセル変形が大きい。そのため，六角ハニカム構造体全体の寸法精度が低下してしまう。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，六角形状のセルの変形が小さい六角ハニカム構造体の製造方法を提供しようとするものである。
【００２１】
請求項１に記載の発明は，六角形格子状の隔壁に囲まれた六角形状のセルを多数設けてなる六角ハニカム構造体を製造する方法であって，
六角形格子状のスリットを設けた押出型を有すると共に押出し方向が略水平方向である横型押出機を用いて，混練した原料を押出成形することにより，六角形格子状に隔壁を設けてなる成形品を得る押出工程と，上記成形品を乾燥させる乾燥工程と，上記成形品を焼成する焼成工程とを行い，
上記押出工程において押出される成形品の上記隔壁が形成する各六角形の辺のうち２本の辺と平行なｃ軸の向きと，上記乾燥工程または上記焼成工程の少なくとも一方において上記成形品の長手方向を略水平方向に保持する横置きを行う場合に上記成形品の上記ｃ軸の向きとは，６０〜１２０度異なる方向とすることを特徴とする六角ハニカム構造体の製造方法にある。
【００２２】
本発明において最も注目すべきことは，上記押出工程において得られる成形品の上記ｃ軸の向きと，上記乾燥工程または上記焼成工程の少なくとも一方における上記成形品のｃ軸の向きとを，積極的に異なる方向に変化させ，積極的に六角ハニカム構造体のセル変形を制御することである。
【００２３】
具体的には，例えば，押出工程において得られる成形品の上記ｃ軸の向きを略鉛直方向に向くようにして行う場合には，その後の乾燥工程または焼成工程においては，上記成形品の上記ｃ軸の向きを略鉛直方向でない方向，例えば上記ｃ軸が水平方向（２本の辺が水平方向）に向くようにして行う。
【００２４】
また，上記押出工程とその後の工程における上記成形品のｃ軸の向きは，６０〜１２０度異なるように向ける。６０度未満あるいは１２０度を超える場合には，押出工程時に生じたセルの変形を修正する効果があまり発揮されないという問題がある。最も好ましくは９０度である。この場合には，押出工程の場合と後の工程において９０度異なる方向の変形を生じさせることができ，非常に効果的にセル形状の制御を行うことができる。
【００２５】
次に本発明の作用につき説明する。
本発明においては，上記のごとく，押出工程とその後の工程において，上記成形品の上記ｃ軸の向きを６０度〜１２０度の範囲で変更する。そのため，押出工程とその後の工程において発生しうる変形の方向が，互いの変形を打ち消す方向となる。それ故，押出工程において生じたセルの変形を積極的に小さくする方向に変形を与えることができる。
そのため，この場合には，単に変形量を抑制するということではなく，押出工程により変形が生じた場合にその変形が小さくなるように積極的に矯正することができる。
【００２６】
したがって，本発明によっても，六角形状のセルの変形が小さい六角ハニカム構造体の製造方法を提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる六角ハニカム構造体の製造方法につき，図２〜図５を用いて説明する。
本例は，図２に示すごとく，六角形格子状の隔壁８１に囲まれた六角形状のセル８０を多数設けてなる六角ハニカム構造体８を製造する方法である。なお，図２においては，説明の都合上，セルサイズを誇張して示してある（以下，図４〜図７において同様）。
【００２８】
図３〜図５に示すごとく，六角形格子状のスリット２１を設けた押出型２を有すると共に押出し方向が略水平方向である横型押出機１を用いて，混練した原料を押出成形することにより，六角形格子状に隔壁を設けてなる成形品７を得る押出工程と，上記成形品７を乾燥させる乾燥工程と，上記成形品７を焼成する焼成工程とを行った。
上記押出工程は，図５に示すごとく，得られる成形品７の上記隔壁７１が形成する各六角形の６本の辺７０１〜７０６のうち２本の辺７０２，７０５と平行なｃ軸７００を水平面に対して略鉛直方向Ｖに向けて行った。
【００２９】
以下，これを詳説する。
本例により製造する六角ハニカム構造体８は，２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２により表される理論組成を有するコーディエライトを主成分とするものである。通常，コーディエライトは，ＳｉＯ２を４９．０〜５３．０重量％，Ａｌ２Ｏ３を３３．０〜３７．０重量％，ＭｇＯを１１．５〜１５．５重量％の割合で含有する。
【００３０】
この六角ハニカム構造体の原料としては，所望のコーディエライト組成となるように調整したコーディエライト化原料に，成形助剤を添加，混練したものを用いる。
コーディエライト化原料としては，タルク（Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２），カオリン（Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４），アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）等がある。また，Ｍｇ源，Ａｌ源，Ｓｉ源となる酸化物，水酸化物，塩化物等を使用することができる。例えば，蛇紋石（Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４），パイロフェライト（Ａｌ２Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２），ブルーサイト（Ｍｇ（ＯＨ）２）等がある。
【００３１】
また，コーディエライト化原料に添加する成形助剤としては，通常使用される潤滑剤及び保湿剤，バインダ等を使用することができる。潤滑剤及び保湿剤としては，例えば，ワックス，水溶性多価アルコール誘導体，界面活性剤等がある。また，上記バインダとしては，例えば，メチルセルロース，ポリビニルアルコール等がある。
【００３２】
次に，図３に示すごとく，上記コーディエライト化原料と成形助剤とは，混練機３により混練し，これを横型押出機１を用いて押出工程を行う。
同図に示すごとく，横型押出機１は，上方に設けた混練機３に対面した原料投入口１１を有していると共にその下方には上段スクリュー１２，下段スクリュー１５を有している。上段スクリュー１２と下段スクリュー１５との間には，真空室１３と噛込ローラ１４とを備えている。下段スクリュー１５の前方には，原料の流れを均質にするための濾過網１６を設けてあり，更にその前方には，押出型２を配設してある。押出型２の前方には，押出された成形品の側面を支えるスポンジ受け台１７を設けてある。
【００３３】
本例における押出型２は，図４に示すごとく，六角形格子状のスリット２１を有している。この押出型２は，同図に示すごとく，スリット２１が形成する各六角形の６本の辺２０１〜２０６のうち２本の辺２０２，２０５と平行なｃ軸２００が略鉛直方向Ｖに向くように，横型押出機１にセットした。
【００３４】
また，スリット２１の溝幅Ｗは０．１５ｍｍ，六角形ののピッチＰは１．３６ｍｍとした。
また，押出型２には，成形品７の外径寸法を規制するガイドリング（図示略）を設けるが，本例においてはその内径を１３８ｍｍとした。
【００３５】
この横型押出機１を用いて押出工程を実施するに当たっては，上記混練機３から原料投入口１１に原料を投入し，これを上段スクリュー１１の回転による推進力によって，真空室１３及び噛込ローラ１４を介して下段スクリュー１５に送り込み，さらに下段スクリュー１５の回転による推進力によって，押出型１６から成形品７を押出す。押出された成形品７は，上記スポンジ受け台１７に支持されて前方に送られる。
【００３６】
ここで，押出工程において押出される成形品７は，押出型２のスリットの形状が転写された状態となる。そのため，成形された隔壁７１が形成する各六角形の６本の辺７０１〜７０６のうち２本の辺７０２，７０５と平行なｃ軸は，略鉛直方向Ｖに向いた状態となる。
【００３７】
次に，押出工程の後，上記成形品７は，上記スポンジ受け台に載置したまま，所定長さに切断する。そして，分離された個々の成形品７は，スポンジ受け台１７上においてそのまま１時間放置した。即ち，成形品７の長手方向を略水平方向に保持する横置きを行うと共に，成形品７の上記ｃ軸７００を略鉛直方向Ｖに向くようにして，１時間の乾燥工程を行った。
【００３８】
次に，乾燥工程が終了した後，スポンジ台１７上の成形品７を焼成炉内に運搬し，焼成を行った。焼成は，１４００℃の温度に５時間保持する条件で行った。なお，本例においては，上記運搬及び焼成工程については，横置きで行ったが，隔壁７１が形成する六角形の向きについては，制御せず成り行きに任せた。また，焼成工程以降においての成形品７の隔壁の向きも制御せず成り行きに任せた。
焼成工程完了後には，個々の成形品７の切断端部除去等の仕上げ工程を行って，六角ハニカム構造体１が得られた。
【００３９】
次に，本例の作用につき説明する。
本例の製造方法においては，上記押出工程及び乾燥工程に付される成形品７のｃ軸７００の配置方向を上記のごとく略鉛直方向Ｖに限定する。即ち，この２つの工程においては，成形品７の隔壁７１が形成する各六角形の６本の辺７０１〜７０６のうち２本の辺７０２，７０５が略鉛直方向Ｖに向くようにする。
【００４０】
そのため，押出成形時においては，成形品７に対して作用する重力に対するセルの変形量が最も少ない状態で作業が進められる。それ故，押出工程においては，成形品の隔壁の配置方向を何ら規制しない場合に比べて，セル形状の変形を安定的に抑制することができる。
【００４１】
次に，乾燥工程においても，上記押出工程の場合と同じ理由から，成形品の隔壁の配置方向を何ら規制しない場合に比べて，セル形状の変形を安定的に抑制することができる。
そして，このような積極的な成形体の載置方向の管理によって，得られた六角ハニカム構造体１は，従来に比べてセルの変形が安定的に小さくなった。
【００４２】
なお，本例においては，乾燥工程より後の工程における成形品の隔壁の配置方向については，何ら制御しなかった。しかしながら，これらの工程は，上記乾燥工程においてほぼ形状が固まった後の工程であるため，あまり影響がなかったと考えられる。
【００４３】
実施形態例２
本例は，実施形態例１における効果を定量的に評価するため，実施形態例１と同様に作製した六角ハニカム構造体１（本発明品Ｅ１）と，一部製造方法を変更した比較品Ｃ１とを作製し，これらの各部の寸法測定を行った。
【００４４】
比較品Ｃ１は，図６に示すごとく，横型押出機１における押出型２について，その六角形格子状のスリット２１のｃ軸２００の配置方向を９０度変更して作製したものである。具体的には，比較例Ｃ１の場合の押出型２は，図６に示すごとく，スリット２１が形成する各六角形の６本の辺２０１〜２０６のうち２本の辺２０１，２０４が略水平方向に向くように，横型押出機１にセットした。
【００４５】
そして，押出工程においては，図７に示すごとく，押出される成形体７の上記ｃ軸７００が略水平方向に向くように行った。また，これに伴って，その次の乾燥工程においても，成形体７のｃ軸７００が略水平方向に向くように行った。その他は，実施形態例１（本発明品Ｅ１）と同様とした。
【００４６】
次に，本発明品Ｅ１と比較品Ｃ１の寸法測定結果を図９，図１０に示す。
また，図８には，上記寸法の測定位置を示す。図８（ａ）に示すごとく，六角ハニカム構造体１の押出し方向（長手方向）においては３箇所（前段，中段，後段）を測定位置とした。また，図８（ｂ）に示すごとく，円周方向においては，押出工程における配置状態を基準として，水平方向Ａ，鉛直方向Ｂ，正面から見て右斜め４５度方向Ｃ，左斜め４５度方向Ｄ，の４箇所である。
また，本発明品Ｅ１，比較品Ｃ１は，いずれも２０個ずつ準備し，各測定を２０回行った。
【００４７】
測定結果の平均値（ｎ＝２０）を，本発明品Ｅ１は図９に，比較品Ｃ１は図１０にそれぞれ示す。これらの図は，横軸に測定位置を，縦軸に外径寸法（ｍｍ）を示したものである。
これらの図より知られるごとく，本発明品Ｅ１は，比較品Ｃ１と比べて，水平方向Ａと鉛直方向Ｂとにおける外径寸法の差が小さいことが分かる。
【００４８】
また，水平方向Ａの平均値と鉛直方向Ｂの平均値の差は，表１に示すごとく，本発明品の場合が大幅に小さくなった。なお，表１における変形割合（％）は，押出型２におけるガイドリングの内径１３８ｍｍに対する変形量の平均値Ａ−平均値Ｂの割合である。
【００４９】
【表１】
0004453117.tif 000002
【００５０】
以上の結果から，上記押出工程及び乾燥工程において得られる成形品７のｃ軸７００を略鉛直方向Ｖに向けた本発明品Ｅ１は，成形品７のｃ軸７００を略水平方向に向けた比較品Ｃ１に比べて，大幅にセル変形量が抑制されることが分かる。
【００５１】
実施形態例３
本例は，図１１に示すごとく，実施形態例１の押出工程および乾燥工程における，上記成形品７の隔壁７１が形成する六角形のｃ軸７００の方向（辺７０５の方向）を鉛直方向Ｖからずらした場合において，そのずれ角（θ）に対する，セル形状の変形割合を測定した。
【００５２】
測定結果を図１２に示す。同図は，横軸に上記ずれ角θ（°）を，縦軸に上記変形割合（％）をとった。そして，変形割合の測定値を曲線Ｈにより示した。
同図より知られるごとく，上記ずれ角が±１０度（°）の場合においては，セルの変形が安定的に小さくなることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】六角形に対して，（ａ）ｃ軸に平行に応力が作用した場合，（ｂ）ｃ軸に垂直に応力が作用した場合の，六角形の変形状態を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，六角ハニカム構造体を斜視する説明図。
【図３】実施形態例１における，横型押出機１の構成を示す説明図。
【図４】実施形態例１における，押出型のスリットの配置状態を示す説明図。
【図５】実施形態例１における，押出工程において得られた成形体の隔壁の配置状態を示す説明図。
【図６】実施形態例２における，比較品Ｃ１成形用の押出型のスリットの配置状態を示す説明図。
【図７】実施形態例２における，比較品Ｃ１の押出工程において得られた成形体の隔壁の配置状態を示す説明図。
【図８】実施形態例２における，外径測定位置を，（ａ）側面から，（ｂ）正面から，それぞれ示す説明図。
【図９】実施形態例２における，本発明品Ｅ１の測定位置と外径寸法の関係を示す説明図。
【図１０】実施形態例２における，比較品Ｃ１の測定位置と外径寸法の関係を示す説明図。
【図１１】実施形態例３における，押出工程により得られる成形品の上記ｃ軸の鉛直方向からのずれ角θを示す説明図。
【図１２】実施形態例３における，ずれ角θとセルの変形量との関係を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．横型押出機，
２．．．押出型，
２１．．．スリット，
２００，６００，７００．．．ｃ軸，
７．．．成形品，
７１．．．隔壁，
８．．．六角ハニカム構造体，
８０．．．セル，
８１．．．隔壁，
【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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