(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形原料を導入する裏孔と、該成形原料を押し出すスリットとを備えてなり、ハニカム構造体を押出成形する口金であって、
内側スリット部、外周スリット部及び最外周スリット部とからなり、
該外周スリット部に配設されたスリット幅が、該内側スリット部に配設されたスリット幅よりも大きく、
且つ該外周スリット部と該内側スリット部との境界部において、
該境界部から該内側スリット部にかけて、口金の中心方向における該内側スリット部のスリット幅を、該外周スリット部のスリット幅と同じにした延長スリットを複数設けてなることを特徴とするハニカム押出成形用口金。
【請求項２】
成形原料の押出方向に垂直な断面形状が、円形である請求項１に記載のハニカム押出成形用口金。
【請求項３】
該外周スリット部と該内側スリット部との境界線から、口金の中心方向に対して該内側スリット部に延長された延長スリットを形成するセルブロック数が、１〜３である請求項２に記載のハニカム押出成形用口金。
【請求項４】
該外周スリット部と該内側スリット部との境界線から、口金の円周方向に対して該内側スリット部に延長された延長スリットを形成するセルブロック数が、１０〜２０である請求項２又は３に記載のハニカム押出成形用口金。
【請求項５】
該境界部のセルブロックのスリット加工深さが、通常のスリット深さの２／３以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカム押出成形用口金。
【請求項６】
該内側スリット部のスリット幅が、７５μｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカム押出成形用口金。
【請求項７】
複数のセル通路を有するハニカム構造体であって、
内側部、外周部及び外壁とからなり、該外周部に配設されたリブ厚が、該内側部に配設されたリブ厚よりも大きく、
且つ該外周部と該内側部との境界部において、
該境界部から該内側部にかけて、ハニカム構造体の中心方向における該内側部のリブ厚を、該外周部のリブ厚と同じである延長リブ部を複数設けてなることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項８】
複数のセル通路に垂直方向の断面形状が、円形である請求項７に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
該外周部と該内側部との境界線から、ハニカム構造体の中心方向に対して該内側部に延長された延長リブ部が形成するセル数が、１〜３である請求項８に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
該外周部と該内側部との境界線から、ハニカム構造体の円周方向に対して該内側部に延長された延長リブ部が形成するセル数が、１０〜２０である請求項８又は９に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
該内側部のリブ厚が、７０μｍ以下である請求項７〜１０のいずれか１項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、ハニカム押出成形用口金及びハニカム構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車排気ガス浄化用触媒は、セラミック製のハニカム担体（ハニカム構造体）の各セル表面に触媒成分が担持されていわゆるハニカム触媒を形成するが、その軸方向強度が断面（径）方向のそれよりも高いことから、ハニカム担体の軸方向で把持する構造が採用されていた。この場合、その軸方向に把持する際に外周部付近で破損することを防ぐため、外周部のセル隔壁（リブ）を内部よりも厚くして、ハニカム担体の軸方向の耐圧強度を高めていた。
【０００３】
しかしながら、最近、エンジンの高出力化指向に伴うハニカム触媒での圧力損失の低減要求や、排ガス規制強化に伴う触媒担体全体の有効利用の要請により、ハニカム触媒担体を軸方向把持するのではなく、ハニカム触媒担体の外周面で主に把持する構造が採用され始めた。これは、排ガス規制強化により触媒容積が増加して触媒質量が増加するため、エンジン振動に対して軸方向把持では把持面積が少なくて十分に把持できなくなったことも一因であった。
【０００４】
また、一方では触媒の浄化性能を向上させるために、ハニカム担体のセル隔壁厚さを薄くしてハニカム担体を軽量化することにより、触媒の熱容量を低減して浄化性能の暖機特性を向上させる動きが始まっている。
【０００５】
このため、セル隔壁の薄壁化でハニカム担体の外周面からの外圧による破壊強度は一層低下する傾向となっている。
さらに、最近の排ガス規制の更なる強化のため、エンジン燃焼条件の改善、触媒浄化性能の向上を狙いとして、排気ガス温度が年々上昇してきており、ハニカム担体に要求される耐熱衝撃性も厳しくなってきている。
このように、セル隔壁の薄壁化、ハニカム担体の外周面把持採用、及び排ガス温度の上昇等により、セル隔壁やハニカム外壁の厚さの設定及びハニカム構造体のアイソスタティック強度向上並びに外形形状及び隔壁形状の高精度化が大きな課題となってきている。
【０００６】
以上の点を鑑み、特願２０００−２３６１２２においては、図６〜７に示すセラミック製ハニカム構造体が提案されている。
上記セラミック製ハニカム構造体は、図６に示すように、複数のそれぞれ隣接したセルの複合体を形成するセル隔壁（リブ）２と、このセル複合体の最外周に位置する最外周セルを囲繞して保持する外壁４とから構成されており、セル隔壁２により仕切られた複数の貫通孔（セル）３の複合体からなっている。
また、上記セラミック製ハニカム構造体は、図７に示すように、境界線３３を境にして、隔壁の厚さは２ａ＞２ｂとなっている。
【０００７】
これにより、上記セラミック製ハニカム構造体は、従来のものと比較して、圧力損失の増大及び耐熱衝撃性の低下によるマイナス面とアイソスタティック強度の向上並びに隔壁形状及びハニカム構造体形状の高精度化によるプラス面との調和をバランスよく実現することができるため、自動車排気ガス浄化触媒用担体等として期待されている。
【０００８】
ここで、上記ハニカム構造体を押出成形する時に用いる口金は、例えば、図３に示すようなものであり、通常、口金加工は、内側スリット部の寸法で、口金全体（２２、２４、２６）のスリットを加工した後、外周スリット部２４のＸ軸、Ｙ軸を加工するため、Ｙ軸方向に図３（ａ）に示すような砥石の軌跡４０が残る。
【０００９】
上記口金を用いて、ハニカム構造体の押出成形をした場合、特に、セルブロック▲１▼と▲２▼、▲２▼と▲３▼の間のＸ軸方向の押出速度と比較して、ブロック▲２▼のＹ軸方向の押出速度が遅くなることにより、セル欠損（図４のＣ部）が生じ易かった。
【００１０】
このため、上記口金で押出成形されたセラミック製ハニカム構造体は、図５に示すように、外周部６と内側部７との境界部３２に、セル欠損欠陥３０が発生してしまうという問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セル抜け不良等のセル形成不良を防止することにより、より高い寸法精度と強度をハニカム構造体に付与することができるハニカム押出成形用口金と、これを用いて作製されたセルを形成する隔壁が薄壁であるハニカム構造体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、成形原料を導入する裏孔と、該成形原料を押し出すスリットとを備えてなり、ハニカム構造体を押出成形する口金であって、内側スリット部、外周スリット部及び最外周スリット部とからなり、該外周スリット部に配設されたスリット幅が、該内側スリット部に配設されたスリット幅よりも大きく、且つ該外周スリット部と該内側スリット部との境界部において、該境界部から該内側スリット部にかけて、口金の中心方向における該内側スリット部のスリット幅を、該外周スリット部のスリット幅と同じにした延長スリットを複数設けてなることを特徴とするハニカム押出成形用口金が提供される。
【００１３】
このとき、本発明では、成形原料の押出方向に垂直な断面形状が、円形であることが好ましい。
また、外周スリット部と内側スリット部との境界線から、口金の中心方向に対して内側スリット部に延長された延長スリットを形成するセルブロック数は、１〜３であり、且つ口金の円周方向に対して内側スリット部に延長された延長スリットを形成するセルブロック数は、１０〜２０であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明では、境界部のセルブロックのスリット加工深さが、通常のスリット深さの２／３以上であることが好ましい。
【００１５】
更に、本発明では、内側スリット部のスリット幅が、７５μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明によれば、複数のセル通路を有するハニカム構造体であって、内側部、外周部及び外壁とからなり、該外周部に配設されたリブ厚が、該内側部に配設されたリブ厚よりも大きく、且つ該外周部と該内側部との境界部において、該境界部から該内側部にかけて、ハニカム構造体の中心方向における該内側部のリブ厚を、該外周部のリブ厚と同じである延長リブ部を複数設けてなることを特徴とするハニカム構造体が提供される。
【００１７】
このとき、本発明では、複数のセル通路に垂直方向の断面形状が、円形であることが好ましい。
また、外周部と内側部との境界線から、ハニカム構造体の中心方向に対して内側部に延長された延長リブ部が形成するセル数は、１〜３であり、且つハニカム構造体の円周方向に対して内側部に延長された延長リブ部が形成するセル数は、１０〜２０であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明では、内側部のリブ厚が、７０μｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のハニカム押出成形用口金は、成形原料を導入する裏孔と、成形原料を押し出すスリットとを備えてなり、ハニカム構造体を押出成形する口金であって、内側スリット部、外周スリット部及び最外周スリット部とからなり、外周スリット部に配設されたスリット幅が、内側スリット部に配設されたスリット幅よりも大きく、且つ外周スリット部と内側スリット部との境界部において、境界部から内側スリット部にかけて、口金の中心方向における内側スリット部のスリット幅を、外周スリット部のスリット幅と同じにした延長スリットを複数設けてなるものである。
【００２０】
これにより、本発明のハニカム押出成形用口金は、セル抜け不良を防止することができるため、押出成形されたハニカム構造体に、より高い寸法精度と強度を付与することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の口金の一例を示すものであり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は要部正面図、（ｃ）は延長スリット部の配置状態を示す模式図である。
本発明の口金は、例えば、図１（ａ）に示すように、成形原料の押出方向に垂直な断面形状が円形であり、成形原料を導入する裏孔１６と、成形原料を押し出すスリット１２，１４とを備え、且つ内側スリット部２２、外周スリット部２４及び最外周スリット部２６とからなる口金２０である。
【００２２】
ここで、本発明の口金の主な特徴は、図１（ｂ）に示すように、境界線２５から内側スリット部２２にかけて、口金の中心方向における内側スリット部２２のスリット１２の幅ａを、外周スリット部２４のスリット１４の幅ｂと同じにした延長スリット１５からなる延長スリット部２８（図１（ｃ）参照）を設けることにある。
【００２３】
また、本発明の口金の主な特徴は、図１（ａ）に示すように、境界部２５を形成するセルブロック▲２▼のＹ軸面のスリット深さｔaが、少なくとも通常のスリット深さｔの２／３以上研削加工されていることにある。
【００２４】
以上のことから、本発明の口金は、ハニカム構造体の押出成形をする場合、セルブロック▲２▼におけるＸ軸方向とＹ軸方向との押出速度差を緩和することができるため、セルブロック▲２▼のＹ軸方向から押し出されるリブの欠損を抑制できる。
これにより、本発明の口金は、例えば、図５に示すようなセル欠損欠陥３０等のセル形成不良を抑制することができるため、押出成形されたハニカム構造体に高い寸法精度と強度を付与することができる。
【００２５】
また、本発明の口金は、外周スリット部２４の範囲が、最外周部２６から口金中心部に数セルの範囲が好ましく、寸法精度と強度を満足するように適宜選べば良い。通常３〜１０セルである。
【００２６】
更に、本発明の口金におけるスリット境界部２５の位置は、例えばハニカム構造体の外形形状が円形の場合、図１（ｃ）に示すように、内側スリット部２２に外接する正方形５０の各辺に相当する。
【００２７】
このとき、外周スリット部２４と内側スリット部２２との境界線２５から、口金２０のＹ軸（中心）方向に対して、内側スリット部２２に延長された延長スリット１５を形成するセルブロック数ｃは、１〜３であり、且つ口金２０のＸ軸（円周）方向に対して、内側スリット部２２に延長された延長スリット１５を形成するセルブロック数ｄは、１０〜２０であることが好ましい。
【００２８】
尚、本発明の口金は、外周スリット部の形状が、押出成形されるハニカム構造体の外形形状（例えば、円形、楕円形、正方形等の四角形、三角形等）に対し相似形が好ましく、外形形状によって、適宜選択することができる。
【００２９】
次に、本発明の口金から得られたハニカム構造体は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、複数のセル通路３ａ，３ｂを有するハニカム構造体であって、内側部７、外周部６及び外壁４とからなり、外周部６に配設されたリブ厚ｇが、内側部７に配設されたリブ厚ｅよりも大きく、且つ外周部６と内側部７との境界線３３において、ハニカム構造体のＸ軸（中心）方向に対する内側部７のリブ厚ｆが、外周部７のリブ厚ｇと同じである延長リブ部５を複数設けてなるものである。
【００３０】
尚、図２（ａ）に示すように、外周部６と内側部７との境界線３３から、ハニカム構造体１のＹ軸方向（中心）方向に対して、内側部７に延長された延長リブ部５が形成するセル数ｌは、１〜３であり、且つハニカム構造体１のＸ軸方向（円周）方向に対して、内側部７に延長された延長リブ部５が形成するセル数ｍは、１０〜２０であることが好ましい。
【００３１】
【実施例】
次に、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制限を受けるものではない。
尚、押出成形用の成形原料は、以下のように作製した。
コージェライト組成粉末（タルク、カオリン、アルミナ等をそれぞれ用いて調製したもの）１００質量％に、バインダー（ワックス：６０質量％、ＥＶＡ：３５質量％、オレイン酸：５質量％）を２８．５部添加した後、加圧ニーダーで、１００℃×２ｈｒ、１０5Ｐａ（１ｋｇ／ｃｍ2）の運転条件で混練した。
混練後、押出ホケ温度が６５℃になるように、各部の温度を設定した後、φ１００土練機で、φ１１５×２００Ｌの成形原料Ａを作製した。
尚、成形原料Ａは、真空パックした後、ウォーターバスで６０℃の温度で予備加熱した後、押出成形工程が行われる。
【００３２】
また、本実施例で使用した口金は、以下に示す通りである。
（口金１：図３参照）
[外観形状]
直径φ１０４ｍｍ、厚さ２０ｍｍの円形形状。
[スリット形状]
同心円になるように、内側スリット部２２、外周スリット部２４、最外周スリット部２６が形成されている。
▲１▼内側スリット部２２：直径φ８０ｍｍの範囲、スリット幅５５μｍ、スリット深さ３ｍｍ。
▲２▼外周スリット部２４：幅１０ｍｍの範囲であって、内側スリット部２２の範囲を除いた範囲、スリット幅８０μｍ、スリット深さ３ｍｍ。
▲３▼最外周スリット部２６：幅２ｍｍの範囲であって、内側スリット部２２と外周スリット部２４の範囲を除いた範囲、スリット幅８０μｍ、スリット深さ３ｍｍ。
▲４▼セル密度：６００個／インチ2
【００３３】
（口金２：図１参照）
口金２は、口金１の内側スリット部２２に外接する正方形の各辺の内側スリット部２２側に、外周スリット部２４のスリット幅と同じである延長スリット部２８を配設したものである。
このとき、外周スリット部２４と内側スリット部２２との境界線２５から、口金２０の中心方向に対して、内側スリット部２２に延長された延長スリット１５を形成するセルブロック数ｃは、１であり、且つ延長スリット部２８の口金２０の円周方向に対して、内側スリット部２２に延長された延長スリット１５を形成するセルブロック数ｄは、１５であった。
【００３４】
（実施例、比較例）
成形原料Ａを、口金１（比較例１）又は口金２（実施例１）に示す口金をそれぞれ用い、横型３０ｔｏｎプランジャーで、６．０×１０5Ｐａ（６０ｋｇｆ／ｃｍ2）の押出圧力で押出成形し、自然放置（冷却）後、所望温度で焼成することにより、外周セル隔壁２ａの厚さ：６４μｍ、内周セル隔壁２ｂの厚さ：５０μｍ、外壁４の厚さ：０．２ｍｍ（図７参照）であるコージェライト質ハニカム構造体φ９４ｍｍ×１８０ｍｍＬをそれぞれ作製した。
【００３５】
（考察）
実施例は、本発明の口金（図１）でハニカム構造体の押出成形をすることにより、図２に示すような健全なコージェライト質ハニカム構造体を得ることができた。
一方、比較例は、従来の口金（図３）でハニカム構造体の押出成形をすると、図５に示すように、外周部６と内側部７との境界部３２に、セル欠損欠陥３０が発生していた。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、セル抜け不良等のセル形成不良を防止することにより、より高い寸法精度と強度をハニカム構造体に付与することができるハニカム押出成形用口金と、これを用いて作製されたセルを形成する隔壁が薄壁であるハニカム構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の口金の一例を示すものであり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は要部正面図、（ｃ）は延長スリット部の配置状態を示す模式図である。
【図２】  本発明の口金を用いて作製されたハニカム構造体の一例を示すものであり、（ａ）はハニカム構造体の部分拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図である。
【図３】  従来の口金の一例を示すものであり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は要部正面図である。
【図４】  従来の口金を用いて作製されたハニカム構造体の一例を示す部分拡大図である。
【図５】  ハニカム構造体のセル欠損発生状況を示す模式図である。
【図６】  セラミック製ハニカム構造体の一例を模式的に示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。
【図７】  図６（ｂ）のＡ部の部分拡大図である。
【符号の説明】
１…セラミック製ハニカム構造体、２…セル隔壁、２ａ…外周セル隔壁、２ｂ…基本セル隔壁、３ａ，３ｂ…セル（セル通路）、４…外壁、５…延長リブ部、６…外周部、７…内側部、８…最外周セル、９…最外周から２番目のセル、１２…スリット（内側スリット部）、１４…スリット（外周スリット部）、１５…延長スリット（延長スリット部）、１６…裏孔、２０…口金、２２…内側スリット部、２４…外周スリット部、２５…境界線、２６…最外周スリット部、２８…延長スリット部、３０…セル欠損欠陥、３２…境界部、３３…境界線、４０…砥石の軌跡、５０…正方形。
【図１】
0004102056.tif 000002
【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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