(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともセラミックス粉末と水とを含むセラミックスバッチ原料を混合混練し，押出成形した後，乾燥および焼成を行うセラミックス構造体の製造方法において，
上記セラミックスバッチ原料に，潤滑剤として，アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とし，５０℃における粘度が１５ｃｐ〜４５ｃｐである非水溶性液体潤滑剤のみを添加し，該非水溶性液体潤滑剤を上記セラミックスバッチ原料中で水とは相溶しない状態で一様に分散させることを特徴とするセラミックス構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１において，上記セラミックスバッチ原料には，上記セラミックス粉末１００重量％に対して２．０〜８．０外重量％のメチルセルロースを添加することを特徴とするセラミックス構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記非水溶性液体潤滑剤はトリアシルグリセリンを主成分としており，該非水溶性液体潤滑剤の添加量は，上記セラミックス粉末を１００重量％とした場合に０．５外重量％以上であることを特徴とするセラミックス構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項３において，上記トリアシルグリセリンを構成する脂肪酸の主成分は，炭素数が１８の脂肪酸であることを特徴とするセラミックス構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４において，上記トリアシルグリセリンのケン化価は２００以下であることを特徴とするセラミックス構造体の製造方法。
【請求項６】
少なくともセラミックス粉末，水，及びバインダーを含むセラミックスバッチ原料を混合混練し，押出成形した後，乾燥および焼成を行い，ハニカム状に配置された隔壁を有するセラミックスハニカム構造体を製造する方法において，
上記セラミックスバッチ原料に，潤滑剤として，上記押出成形時の温度において非水溶性の液体であり，２０℃における動粘度が３０ｃＳｔ〜１２０ｃＳｔである非水溶性液体潤滑剤のみを添加し，該非水溶性液体潤滑剤を上記セラミックスバッチ原料中で水とは相溶しない状態で一様に分散させることを特徴とするセラミックスハニカム構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項６において，上記セラミックバッチ原料中に含まれる上記水と上記非水溶性液体潤滑剤との合計含有量は，上記セラミックバッチ原料全体を１００重量％とした場合，１８．０〜２４．５内重量％であることを特徴とするセラミックスハニカム構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７において，上記バインダーはメチルセルロースであり，かつ，上記セラミック粉末の含有量を１００重量％とした場合，上記バインダーの含有量は，２．０〜８．０外重量％であることを特徴とするセラミックスハニカム構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項において，上記隔壁の厚みは１５０μｍ以下であることを特徴とするセラミックスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項において，上記セラミックスハニカム構造体は，上記隔壁を成形するためのスリットを有する金型を用いて上記押出成形を行い，かつ，上記スリットの幅寸法は１５０μｍ以下であることを特徴とするセラミックスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項において，上記非水溶性液体潤滑剤は，アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とすることを特徴とするセラミックスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１２】
請求項６〜１１のいずれか１項において，上記非水溶性液体潤滑剤はトリアシルグリセリンであり，上記セラミック粉末を１００重量％とした場合に，上記非水溶性液体潤滑剤の添加量は，１．０〜８．０外重量％であることを特徴とするセラミックスハニカム構造体体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において，上記トリアシルグリセリンを構成する脂肪酸の主成分は，炭素数が１８の脂肪酸であることを特徴とするセラミックスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３において，上記トリアシルグリセリンのケン化価は２００以下であることを特徴とするセラミックス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，専用の金型を用いてセラミックスバッチ原料を押出成形するセラミックス構造体又はセラミックスハニカム構造体の製造方法に関し，特に，その押出成形時の成形速度の向上に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えばコーディエライト等のセラミックスを用いて作製した構造体として，自動車の排ガス浄化装置に組み込まれるハニカム構造体がある（例えば，特許文献１参照）。このハニカム構造体は，円筒状の外皮と，該外皮内に格子状に配設された隔壁と，該隔壁に区画されて軸方向に貫通した多数のセルとを有している。
このセラミック製のハニカム構造体を製造するに当たっては，セラミックス粉末，水，バインダー，及び潤滑剤を含むセラミックスバッチ原料を混合混練し，押出成形した後，乾燥および焼成を行う。
【０００３】
ところで，上記ハニカム構造体においては，排ガス浄化装置の性能向上などを目的として，隔壁の薄肉化，及びセル幅の縮小化が求められている。そしてこれに伴って，押出成形時に用いる金型においては，上記隔壁を成形するためのスリット幅の縮小化が必要である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０８−１１２５２８号公報
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，押出成形用の金型のスリット幅を小さくすることは，押出成形工程，ひいては製造工程全体の生産性に影響を与える。即ち，スリット幅を縮小した金型を用いた押出成形装置により押出成形する場合には，スリット幅が広い場合に比べて，同一速度で押出成形する際の押出圧力が高くなる。そのため，従来と同様の加圧性能を有する押出成形装置を用いる限り，押出速度が低下してしまう。そして，この押出速度の低下がハニカム構造体の製造工程全体を律速し，生産性が低下してしまう。
【０００６】
また，押出成形装置を大型化して加圧力を増す（パワーアップする）ことにより押出速度を向上させることはある程度は可能である。しかしながらこの場合には，成形体の温度上昇を招き，成形体の形状が維持できなくなるので，押出成形装置を冷却するための冷却装置の追加，又は冷却装置の能力アップをせねばならず，設備コストが上昇してしまう。
さらに，加圧力を高くしすぎると，押出成形に用いる金型が割れる，または金型のたわみによる成形不良が生ずるため，加圧力の増大には限界がある。
【０００７】
そのため，上記セラミックス構造体であるハニカム構造体を押出成形する際に，従来よりも低い成形圧力によって高い成形速度が得られる技術の開発が望まれている。言い換えれば，成形圧力を横軸に，成形速度を縦軸にとって両者の関係をグラフ化した場合の傾き（速度／圧力）を「成形速度係数」と定義した場合，この成形速度係数の値を大きくすることができる技術の開発が望まれている。
この技術が得られれば，それを上記ハニカム構造体に限らず，シート状，その他の形状を有するセラミックス構造体を製造する場合に応用することができる。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，セラミックス構造体の押出成形時における，上記の成形速度係数を従来よりも大きくすることができるセラミックス構造体の製造方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は，少なくともセラミックス粉末と水とを含むセラミックスバッチ原料を混合混練し，押出成形した後，乾燥および焼成を行うセラミックス構造体の製造方法において，
上記セラミックスバッチ原料に，潤滑剤として，アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とし，５０℃における粘度が１５ｃｐ〜４５ｃｐである非水溶性液体潤滑剤のみを添加し，該非水溶性液体潤滑剤を上記セラミックスバッチ原料中で水とは相溶しない状態で一様に分散させることを特徴とするセラミックス構造体の製造方法にある（請求項１）。
【００１０】
セラミックス構造体を押出成形するには，その原料であるセラミックバッチ原料に可塑性を付与する必要がある。そのため，従来，セラミックバッチ原料には，水が添加され，さらに潤滑剤等の添加剤として，一般に，水との相性のよい水溶性のものが添加される。
本発明においては，上記セラミックスバッチ原料に，上記アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とする非水溶性液体潤滑剤を添加する。このことは，従来，水を用いて粘土状に混練するセラミックスバッチ原料には水溶性の潤滑剤を採用していたことからすれば，非常に画期的なことであり，全く新しい構成のセラミックスバッチ原料を用いることとなる。そしてこれにより，従来の水溶性の潤滑剤を添加していた場合に比べて，上記セラミックスバッチ原料を押出成形する際の抵抗を小さくすることができ，上記成形速度係数を大きくすることができる。
【００１１】
この理由は，粘土状に混練されたセラミックスバッチ原料中で，水とは相溶しない状態で一様に分散している上記非水溶性液体潤滑剤が，押出成形で圧力が加えられた際，粘土表面に浸出して，押出成形装置におけるシリンダやバレル，金型等との摩擦面を潤し，摩擦係数が小さくなることによると推定される。
これは，あたかも，大豆や菜種等の植物油の原料を絞るかのように，強い圧力が加われば加わるほど，粘土中から浸出してくるので，局部的に圧力が増大しても，その部分に集中して必要な量だけ潤滑剤が浸出して，摩擦係数を下げることができる。
【００１２】
これに対し，従来の水溶性の潤滑剤は，水との親和力が強く，水と一緒にセラミックス粉末原料と結びついているため，押出成形で圧力が加えられた際にも，遊離して粘土表面に浸出してくるようなことがない。したがって，水溶性の潤滑剤は，粘土表面に存在するわずかな量しか潤滑性に寄与できず，かつ，局部的に高い圧力が加わっても，その箇所に潤滑剤を集中させることができないため摩擦力を低下できない。
【００１３】
また，必ずしも明確ではないが，非水溶性の液体潤滑剤の中でも，アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とする潤滑剤のように，押出成形時におけるセラミックス原料と金型との摩擦面の間隔を比較的大きくでき，潤滑剤の金型への吸着力が大きいものほど，摩擦係数を小さくできると考えられる。
【００１４】
そして，本発明によれば，セラミックス構造体の押出成形時における上記成形速度係数を従来よりも大きくすることができるので，成形時の金型の抵抗が大きい形状のセラミックス構造体を成形する際の速度低下を抑制することができる。また，圧力増大による金型の割れやたわみによる成形不良をも抑制することができる。そのため，セラミックス構造体の品質，保形性を維持しつつ，生産性を向上させることができる。
【００１５】
第２の発明は，少なくともセラミックス粉末，水，及びバインダーを含むセラミックスバッチ原料を混合混練し，押出成形した後，乾燥および焼成を行い，ハニカム状に配置された隔壁を有するセラミックスハニカム構造体を製造する方法において，
上記セラミックスバッチ原料に，潤滑剤として，上記押出成形時の温度において非水溶性の液体であり，２０℃における動粘度が３０ｃＳｔ〜１２０ｃＳｔである非水溶性液体潤滑剤のみを添加し，該非水溶性液体潤滑剤を上記セラミックスバッチ原料中で水とは相溶しない状態で一様に分散させることを特徴とするセラミックスハニカム構造体の製造方法にある（請求項６）。
【００１６】
セラミックスハニカム構造体を押出成形する場合には，そのセラミックスバッチ原料として，タルク，カオリン等の含水鉱物を主原料として用いる。そのため，これらと最も相性のよい水が可塑性付与のため多量に用いられる。このため，従来，潤滑剤等の添加剤は水溶性のものが必須とされてきた。
【００１７】
上記第２の発明においては，上記セラミックスバッチ原料に，押出成形時の温度において非水溶性の液体である非水溶性液体潤滑剤を添加する。このことは，セラミックスハニカム構造体を製造するに当たり，従来，上記のごとく水溶性の潤滑剤を採用していたことからすれば，非常に画期的なことであり，全く新しい構成のセラミックスバッチ原料を用いることとなる。そしてこれにより，従来の水溶性の潤滑剤を添加していた場合に比べて，上記セラミックスバッチ原料を押出成形してセラミックスハニカム構造体を成形する際の抵抗を小さくすることができ，上記成形速度係数を大きくすることができる。
【００１８】
それ故，上記第２の発明によれば，セラミックスハニカム構造体の押出成形時における上記成形速度係数を従来よりも大きくすることができるので，成形時の金型の抵抗が大きい形状のセラミックスハニカム構造体を成形する際の速度低下を抑制することができる。また，圧力増大による金型の割れやたわみによる成形不良をも抑制することができる。そのため，セラミックスハニカム構造体の品質，保形性を維持しつつ，生産性を向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明においては，上記アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とする非水溶性の液体潤滑剤を用いることができる。ここでいう，液体潤滑剤とは，常温でグリース状の非常に粘度の高いものを除く概念である。
そして，上記アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とする非水溶性液体潤滑剤の５０℃における粘度が１５ｃｐ〜４５ｃｐであることが好ましい。これにより，自動化ラインを組む際に上記非水溶性の液体潤滑剤の取り扱いを容易にすることができる。上記粘度が１５ｃｐ未満の場合には，粘度が低すぎて，高圧力下での押出成形で十分な効果を発揮できないという問題があり，一方，４５ｃｐを超える場合には，粘度が高すぎて押出速度向上効果が出ないという問題がある。
【００２０】
なお，上記の粘度（ｃｐ）の測定は，一般的に良く用いられる回転粘度計，例えば，Ｂ型，Ｃ型，ＢＨ型，Ｅ型等の粘度計により計測することができる。
【００２１】
アシルグリセリンは，ＩＵＰＡＣの命名法ではアシルグリセロールと呼ばれ，モノアシルグリセリン，ジアシルグリセリン，トリアシルグリセリンがある。その中のトリアシルグリセリンは天然油脂の主成分であり，図１に示すごとく，１つのグリセリンに３つの脂肪酸が付いた構造を有する化学式で表される。化学式中の脂肪酸Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3としては様々な種類がある。そして，このトリアシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とする非水溶性液体潤滑剤としては，例えば，菜種油，大豆油，ひまわり油，綿実油等，種々の植物油がある。
【００２２】
また，上記セラミックスバッチ原料には，セラミックス粉末１００重量％に対して２．０〜８．０外重量％のメチルセルロースを添加することが好ましい（請求項２）。これにより可塑性を増し，押出成形したときの保形性が向上すると共に乾燥させたセラミックス構造体の乾燥強度を向上させることができる。上記メチルセルロースの添加量が２．０外重量％未満の場合には，その添加による可塑性及び乾燥時の結合力の向上効果があまり得られない。一方，上記メチルセルロースの添加量が８．０外重量％を超える場合には，焼成後の体積収縮が大きくなりすぎるという問題がある。
【００２３】
なお，本願においては，添加量の単位として，セラミックス粉末を１００重量％とした場合に，これに更に加える物の割合を外重量％として表す。また，セラミックバッチ原料全体を１００重量％とした場合には，これに含まれる物の割合を内重量％として表す。
【００２４】
また，上記非水溶性液体潤滑剤はトリアシルグリセリンを主成分としており，該非水溶性液体潤滑剤の添加量は，上記セラミックス粉末を１００重量％とした場合に０．５外重量％以上であることが好ましい（請求項３）。上記非水溶性液体潤滑剤として主としてトリアシルグリセリンよりなるものを用いる場合に，上記非水溶性液体潤滑剤の添加量が０．５外重量％未満の場合にはその添加による成形速度係数の向上効果が少ないという問題がある。なお，上記非水溶性液体潤滑剤の添加量の上限は成形速度係数を向上させる点からは特にないが，添加効果が飽和してくる点，コストが増加する点からみれば添加量を制限することが好ましい。
【００２５】
また，上記トリアシルグリセリンを構成する脂肪酸の主成分は，炭素数が１８の脂肪酸であることが好ましい（請求項４）。具体的には，ステアリン酸，オレイン酸，リノール酸，リノレン酸，エライジン酸，シスバクセン酸，バクセン酸，その他の種々の脂肪酸がある。これらの炭素数が１８の脂肪酸により構成されたトリアシルグリセリンは常温で液体であると共に粘度も適当であり，上記非水溶性液体潤滑剤として最適である。
【００２６】
また，上記トリアシルグリセリンのケン化価は２００以下であることが好ましい（請求項５）。この場合には，上記成形速度係数の向上効果を十分に得ることができる。
【００２７】
次に，上記第２の発明のセラミックスハニカム構造体の製造方法においては，上記のごとく，上記セラミックスバッチ原料に，上記押出成形時の温度において非水溶性の液体である非水溶性液体潤滑剤を添加する。
セラミックスハニカム構造体の場合は，通常，可塑性を付与する目的と乾燥強度を得る目的でバッチ原料中にメチルセルロース等のバインダーを加えるが，その際には，温度が高すぎると成形体が柔らかくなり，保形性が維持できなくなる。そこで，原料温度（押出成形時の温度）を，通常約１０〜３０℃，中心温度約２０℃に制御して，押出成形を行う。
したがって，これに適した非水溶性液体潤滑剤としては，２０℃における動粘度が３０ｃＳｔ〜１２０ｃＳｔであることが好ましい。
これにより，原料温度を１０〜３０℃に制御してセラミックスハニカム構造体を押出成形する場合にも十分な効果が得られる。
【００２８】
なお，上記の動粘度は，工業用潤滑油類のＩＳＯ粘度分類（動粘度）（ＩＳＯ３４４８−１９７５，及びこれに準拠する「ＪＩＳ  Ｋ２００１：工業用潤滑油粘度分類」に規定されている）における，以下の４つの粘度グレードに属するものであってもよい。即ち，ＩＳＯ  ＶＧ２２，ＩＳＯ  ＶＧ３２，ＩＳＯ  ＶＧ４６，ＩＳＯ  ＶＧ６８に属することが好ましい。
【００２９】
また，上記セラミックバッチ原料中に含まれる上記水と上記非水溶性液体潤滑剤との合計含有量は，上記セラミックバッチ原料全体を１００重量％とした場合，１８．０〜２４．５内重量％であることが好ましい（請求項７）。
上記セラミックバッチ原料中に含まれる水と非水溶性液体潤滑剤の合計含有量が２４．５内重量％を超えると，原料が柔らかくなり過ぎ，セラミックスハニカム構造体を押出成形する際に原料温度を調整しても，自重で変形を起こし，成形後の形状を維持できないという問題がある。
また，上記セラミックバッチ原料中に含まれる水と非水溶性液体潤滑剤の合計含有量が１８．０内重量％を下回ると，原料粘度が固くなり過ぎ，押出成形圧力が金型強度を上回るか，あるいは，セラミックバッチ原料が粉状になってぱさついて可塑化できず（粘土状にならず），実質的に成形できなくなってしまう。
【００３０】
なお，後述するごとく上記セラミックスハニカム構造体の隔壁の厚みが１５０μｍ以下の場合，すなわちスリット幅が１５０μｍ以下の金型を用いて押出成形する場合には，上記セラミックバッチ原料中に含まれる上記水と上記非水溶性液体潤滑剤との合計含有量を，上記セラミックバッチ原料全体を１００重量％とした場合，２０．０〜２２．５内重量％とすることがより好ましい。薄肉のセラミックスハニカム構造体においては，保形性が重要であり，これを維持するために上記合計含有量を２２．５内重量％以下とすることがより好ましい。また，薄肉のセラミックスハニカム構造体においては，押出圧力が大きくなるので，良好な押出条件を得るために上記合計含有量を２０．０内重量％以上とするこがより好ましいのである。
【００３１】
また，上記第２の発明においては，上記バインダーはメチルセルロースであり，かつ，上記セラミック粉末の含有量を１００重量％とした場合，上記バインダーの含有量は，２．０〜８．０外重量％であることが好ましい（請求項８）。この場合のメチルセルロースの含有量の限定理由は上記第１の発明と同様である。
【００３２】
また，上記セラミックスハニカム構造体は，ハニカム状に配置された隔壁を有するので，特に金型を通過する際の抵抗が大きく，上記成形速度係数が小さくなる傾向にある。そのため，本発明の適用が非常に有効である。
また，上記隔壁の厚みは１５０μｍ以下であることが好ましい（請求項９）。この場合には特に金型を通過する際の抵抗が大きくなるので，さらに本発明の適用が有効である。
【００３３】
また，上記セラミックスハニカム構造体は，上記隔壁を成形するためのスリットを有する金型を用いて上記押出成形を行い，かつ，上記スリットの幅寸法は１５０μｍ以下であることが好ましい（請求項１０）。ハニカム構造体の中でも，これを成形する金型のスリット幅寸法が１５０μｍ以下の場合には，特に押出時における上記成形速度係数が低下する。そのため，ハニカム構造体においても，上記スリットの幅が１５０μｍ以下の場合には，さらに本発明の適用が有効である。
【００３４】
また，上記第２の発明においても，第１の発明と同様に，上記非水溶性液体潤滑剤は，アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とすることが好ましい（請求項１１）。
【００３５】
また，上記非水溶性液体潤滑剤はトリアシルグリセリンであり，上記セラミック粉末を１００重量％とした場合に，上記非水溶性液体潤滑剤の添加量は，１．０〜８．０外重量％であることが好ましい（請求項１２）。
複雑な形状を有する上記セラミックスハニカム構造体の場合には，上記非水溶性液体潤滑剤の添加量が８．０外重量％を超えると焼成時の脱脂過程において，多量の油が燃焼飛散するため，焼成割れが生じ易くなる。一方，１．０外重量％未満の場合には，従来レベルに対し，顕著な成形速度向上効果が得られないという問題がある。従って，上記のごとく，非水溶性液体潤滑剤の添加量は，１．０〜８．０外重量％であることが好ましい。
【００３６】
また，上記第２の発明においても，第１の発明と同様に，上記トリアシルグリセリンを構成する脂肪酸の主成分は，炭素数が１８の脂肪酸であることが好ましい（請求項１３）。
【００３７】
また，上記第２の発明においても，第１の発明と同様に，上記トリアシルグリセリンのケン化価は２００以下であることが好ましい（請求項１４）。
【００３８】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例に係るセラミックス構造体の製造方法につき，図１〜図６を用いて説明する。
本例は，図２に示すごとく，少なくともセラミックス粉末と水とを含むセラミックスバッチ原料８８を混合混練し，押出成形した後，乾燥および焼成を行うセラミックス構造体８の製造方法において，上記セラミックスバッチ原料８８にアシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とする非水溶性液体潤滑剤を添加した。
以下，これを詳説する。
【００３９】
本例では，図３に示すごとく，上記セラミックス構造体８として，外皮８１と，該外皮８１内に格子状に配設された隔壁８２と，該隔壁８２に区画されて軸方向に貫通した多数のセル８０とを有する，コーディエライトを主成分とするハニカム構造体を製造した。
【００４０】
まず，上記セラミックスバッチ原料８８を構成するセラミックス粉末としては，焼成後にコーディエライトとなりうる成分である，タルク，カオリン，アルミナ，水酸化アルミニウムの粉末を用いた。そして，これに，メチルセルロース，水，及び，アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とする非水溶性液体潤滑剤を加えて混合し，上記セラミックスバッチ原料８８とした。
【００４１】
本例では，上記アシルグリセリン及び／又はその誘導体を主成分とする非水溶性液体潤滑剤として，トリアシルグリセリンを主成分とする菜種油，具体的には，重量比において，９７％のトリアシルグリセリン，０．８％のジアシルグリセリン，０．１％のモノアシルグリセリンを含む菜種油を用いた。
【００４２】
また，その脂肪酸組成（ｍｏｌ％）は，Ｃ16:0＝４．０％，Ｃ18:0＝１．８％，Ｃ18:1＝５７．８％，Ｃ18:2＝２１．８％，Ｃ18:3＝１１．２％，Ｃ20:1＝１．９％，Ｃ22:1＝１．０％よりなる。ここでＣは炭素を表し，Ｃの添え字のａ：ｂにおけるａは炭素数，ｂは二重結合の数を示す。
【００４３】
次に，図２に示すごとく，セラミックスバッチ原料８８を混練機３により混練してスクリュー式の押出機１を用いて押出成形した。押出機１及び混練機３は，同図に示すごとく，円筒状の枠体１１，３１の内部にスクリュー片１５０，３５０を螺旋状に巻回してなるスクリュー１５，３５を内蔵している。そして，スクリュー１５，３５はその後端に接続されたモータ１７，３７によって回動するように構成されている。
【００４４】
また，上記混練機の枠体３１の上部には，材料投入口３９が有り，ここからセラミックスバッチ原料８８が投入されるようになっている。また，混練機３１の先端部３８からは，混練したセラミックスバッチ原料８８が押し出され，押出機１の材料投入口１９に投入するように構成されている。なお，この押出機１への材料投入部分全体を真空ポンプ１９５により真空引きしてセラミックスバッチ原料８８への空気の巻き込みを抑制する構造としてある。
【００４５】
また，押出機１の先端には，成形用の金型２が配設されている。金型２は，得ようとするハニカム構造体８の隔壁８２の形状に対応する格子状のスリット２０を有している。
そして，押出成形時には，混練機３によってセラミックスバッチ原料８８を混練した後，押出機１内にセラミックスバッチ原料８８を投入し，上記スクリュー１５の回転によって上記セラミックスバッチ原料８８を前進させて金型２から押し出す。これにより，ハニカム構造体８が成形され，押し出されていく。
押し出されたハニカム構造体８は順次所望長さに切断され，その後の乾燥及び焼成工程を経て完成品となる。
【００４６】
ここで，本例では，上記セラミックスバッチ原料８８に，上記のごとくトリアシルグリセリンを主成分とする非水溶性液体潤滑剤としての菜種油を添加した。そのため，従来の潤滑剤を添加した場合に比べて，押出成形時における上記成形速度係数が格段に向上した。この理由は次のように考えられる。
【００４７】
即ち，トリアシルグリセリンのような非水溶性の液体潤滑剤では，セラミックバッチ原料中で水に溶けずに分散しているため，押出成形で圧力が加えられた際，潤滑剤が遊離して粘土表面に浸出して，シリンダやバレル，金型等の摩擦面を潤して，摩擦係数を小さくできる。しかも，強い圧力が加われば加わるほど，粘土中から浸出する潤滑剤の量が増加するので，局部的に圧力が増大しても，その部分に必要な量の潤滑剤を集中して供給することができるので，効率よく摩擦係数を下げることができる。
これに対し，水溶性の潤滑剤では，水との親和力が強いため，水溶液として水と一緒にセラミックス原料と強く結びつき，押出成形で圧力が加えられても，遊離して粘土表面に浸出してくることがない。
従って，水溶性の潤滑剤は，粘土表面に存在するわずかな量しか潤滑性に寄与できず，かつ，局部的に高い圧力が加わっても，その箇所に潤滑剤を集中させることができないため十分な摩擦力低減効果が発揮されないものと推定される。
【００４８】
また，従来よく知られた合成潤滑剤として，例えば図４に示すポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン・モノブチルエーテル（商品名：ユニルーブ）がある。これは，プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの重合比率によって水溶性にも非水溶性にもできる合成潤滑剤であるが，セラミックの分野においては，水と共用されるため，エチレンオキサイドの比率を４割以上にして通常水溶性として用いられている。この場合には，図５に示すごとく，金型２とセラミックスバッチ原料の固形分の境界面８９との間において，エチレンオキサイドの酸素イオン（Ｏ-）が金型２の例えば鉄イオン（Ｆｅ+）に吸着する。そのため，上記ユニルーブは，比較的大きな分子量で長い分子を有するにもかかわらず，長い分子が横たわって，金型２と上記境界面８９との間に十分な距離がとれない。また，酸素イオン（Ｏ-）による吸着力は比較的小さいので，上記水溶性の潤滑剤が金型２から剥がれやすい。
【００４９】
一方，本例におけるトリアシルグリセリンを主成分とする非水溶性の液体潤滑剤は，図６に示すごとく，脂肪酸の分子を立たせた状態で，金型２とセラミックスバッチ原料の固形分の境界面８９との間に配置することができる。そのため，上記境界面８９と金型２との間隔を従来よりも大きく保つことができる。さらに，アシルグリセリンはカルボニル基（ＣＯＯ-）を有しており，酸素イオン（Ｏ-）よりも鉄イオン（Ｆｅ+）に対して強い吸着力を発揮する。そのため，本例のトリアシルグリセリンを主成分とする非水溶性の液体潤滑剤（菜種油）は，従来の水溶性潤滑剤よりも金型２から剥がれにくい。
従って，本例のようにトリアシルグリセリンを主成分とする非水溶性の液体潤滑剤を用いることによって，潤滑性が向上し，上記成形速度係数が高くなると考えられる。
【００５０】
（実施例２）
本例では，実施例１における効果をさらに明らかにすべく，従来の水溶性潤滑剤としてユニルーブ（Ｃ１）を用いた場合と，４種類のアシルグリセリンを主成分とする非水溶性液体潤滑剤を用いた場合とを比較するテストを行った。
アシルグリセリンを主成分とする非水溶性液体潤滑剤としては，トリアシルグリセリンを主成分とする，菜種油（Ｅ１），ダイズ油（Ｅ２），サフラワー油（Ｅ３），あまに油（Ｅ４）を用いた。
【００５１】
テスト条件としては，混練機としてバッチ式のニーダー混練機を，成形機としては実験用の小さなスクリュー式押出成形装置を，金型としてはスリット幅１５０μｍ，４００メッシュ（４００セル／インチ2）のものを用い，外径φ５０ｍｍのハニカム構造体を成形した。
また，セラミックスバッチ原料としては，セラミックス粉末に，これを１００重量％とした場合に，５外重量％のメチルセルロースと，２５．９外重量％の水と，２．７外重量％の各種の潤滑剤を添加したものを用いた。
【００５２】
そして，上記スクリュー式押出機において押出成形する際の成形圧力に対する成形速度を測定した。
測定結果を図７に示す。同図は，横軸に成形圧力（ＭＰａ／ｃｍ2）を，縦軸に成形速度（ｍ／分）をとったものである。そして，各潤滑剤（Ｃ１，Ｅ１〜Ｅ４）を用いた場合の結果をそれぞれ符号Ｃ１，Ｅ１〜Ｅ４を用いて図中に示した。
【００５３】
同図より知られるごとく，従来の水溶性潤滑剤（Ｃ１）を用いた場合に比べて，トリアシルグリセリンを主成分とする非水溶性液体潤滑剤（Ｅ１〜Ｅ４）を用いた場合には，同一の成形圧力時の成形速度が全て向上した。即ち，成形速度係数が向上した。
この結果から，上記非水溶性の液体潤滑剤であるトリアシルグリセリンを主成分とする潤滑剤を用いることにより，ハニカム構造体の押出成形時の成形速度係数を大幅に増大できることが分かる。
【００５４】
（実施例３）
本例では，アシルグリセリンを主成分とする非水溶性液体潤滑剤の代表として上記菜種油を用い，その最適な添加量の範囲を求めるテストを行った。
テスト条件は次のとおりである。
まず，セラミック粉末は実施例１と同じ構成とし，その合計量３ｋｇに対して，メチルセルロース，水，菜種油を添加した。メチルセルロースの添加量は，セラミックス粉末を１００重量％として５外重量％に固定し，水の添加量はセラミックス粉末を１００重量％として２６外重量％に固定した。そして，上記潤滑剤としての菜種油の添加量は，セラミックス粉末を１００重量％として０．５〜１０．０外重量％の範囲で変化させた。また，比較のために，全く菜種油を添加していない場合もテストした。
【００５５】
また，セラミックスバッチ原料を混練する混練機としてはバッチ式ニーダー混練機を用い，成形機としては，宮崎鉄鋼製ＦＭ−３０型真空押出成形機を用いた。また，金型は，スリット幅が１５０μｍ，セル数が４００セル／インチ2のサイズのものを用いた。
そして，上記菜種油の添加量が異なるセラミックスバッチ原料を用いて，それぞれ成形圧力に対する成形速度を測定し，成形速度係数を菜種油の添加量ごとに求めた。そして，菜種油が無添加の場合の成形速度係数を１として，これに対する比率を成形速度比として求めた。
【００５６】
その結果を図８に示す。同図は横軸に菜種油の添加量（外重量％）を，縦軸に成形速度比をとり，求めた結果をＥ５として示したものである。
同図より知られるごとく，菜種油の添加量が増加するに従って成形速度比，が大きくなった。そして，特に添加量が０．５外重量％以上となってから急激に成形速度比の向上がみられた。
【００５７】
また，同図には，上記菜種油の代わりに，従来の水溶性潤滑剤であるユニルーブを２．７外重量％添加した場合の成形速度比をＣ１としてプロットした。これと比較すると，少なくとも，菜種油の添加量が１．０外重量％以上であれば，十分に従来以上の成形速度係数が得られることが分かった。
以上の結果から，菜種油の添加量は０．５外重量％以上であれば，成形速度係数を向上する効果が得られ，かつ，少なくとも１．０外重量％以上で従来よりも大きい成形速度係数が得られることが分かった。
【００５８】
一方，上記菜種油の添加量を増加させると，セラミックスバッチ原料全体が柔らかくなりすぎ，押出成形品の保形性が低下してくるという問題がある。本例においては，菜種油の添加量が１０．０外重量％以上となると保形性が低下して，所望のハニカム形状が得られなかった。
従って，アシルグリセリンを主成分とする潤滑剤である菜種油の添加量は，１０．０外重量％未満が好ましいといえる。
【００５９】
さらに菜種油の添加量をコスト面から考えると少ない方がよく，確実な成形速度係数の向上が得られ低コスト化を図るには，８．０外重量％以下が好ましいといえる。
また，上記セラミックスバッチ原料の硬さは水の添加量で調整することができるので，菜種油の添加量と共に水の添加量を調整することによって，最適な硬さのセラミックスバッチ原料を得ることができる。
【００６１】
（実施例４）
本例では，隔壁の厚みが３ｍｉｌ（７６．２μｍ）と非常に薄いハニカム構造体を実際に成形し，アシルグリセリンを主成分とする潤滑剤の効果を確認した。即ち，本例で押出成形に用いた金型は，スリット幅が３ｍｉｌ（７６．２μｍ）であり，セル数は４００セル／インチ2のサイズのものであり，外形φ１０７ｍｍのハニカム構造体を成形した。
【００６２】
セラミックスバッチ原料の構成は上記実施例３と基本的に同じであり，潤滑剤としての菜種油の添加量は，３外重量％に固定した。
また，比較のために，水溶性潤滑剤であるユニルーブを３外重量％添加したセラミックスバッチ原料を用いた試験も行った。
混練機，成形機としては，生産用の大型のスクリュー式連続真空押出成形機を用いた（図示略）。
【００６３】
試験結果を図９に示す。同図は，横軸に成形圧力（ＭＰａ／ｃｍ2）を，縦軸に成形速度（ｍ／分）をとったものである。そして，菜種油添加の場合をＥ６，ユニルーブ添加の場合をＣ２として示した。
同図より知られるごとく，隔壁が７６．２μｍと非常に薄いハニカム構造体を押出成形する場合においても，アシルグリセリンを主成分とする潤滑剤である菜種油を採用することによって，従来よりも格段に，同一圧力時の成形速度の向上，すなわち成形速度係数の増大を図ることができた。
【００６４】
（実施例５）
本例では，アシルグリセリンを主成分とする潤滑剤としてあまに油を採用し，隔壁の厚みが４ｍｉｌ（１０１．６μｍ），セル数が６００セル／インチ2，外形φ１２０ｍｍのハニカム構造体を実際に成形した。そして，実施例４と同様に水溶性潤滑剤（ユニルーブ）を用いた場合と比較した。
あまに油の添加量は，３外重量％とした。その他は実施例４と同様である。
そして，本例においては，スクリュー式押出成形機のスクリュー軸を回動させるモータの回転数とモータ電流値をそれぞれ測定しながら押出成形を行い，これらの値と成形速度との関係を求めた。
【００６５】
試験結果を図１０及び図１１に示す。図１０は，横軸にモータ回転数（ｒｐｍ）を，縦軸に成形速度（ｍ／分）をとったものである。図１１は横軸にモータ回転数（ｒｐｍ）を，縦軸にモータ電流（Ａ）をとったものである。そして，上記あまに油を用いたものをＥ７，ユニルーブを用いたものをＣ３として示した。
【００６６】
図１０より知られるごとく，押出スクリューの回転数が同じ場合には，水溶性潤滑剤を用いた場合（Ｃ３）に比べて，あまに油を使った場合（Ｅ６）の方が，同一回転数時の成形速度がほぼ２倍になった。
また，図１１より知られるごとく，同一回転数時のモータ電流値は，あまに油を使った場合（Ｅ７）がユニルーブの場合（Ｃ３）よりも低下し，同一回転数時のモータ負荷が低下した。このことは，アシルグリセリンを主成分とする潤滑剤であるあまに油を用いることによって，セラミックスバッチ原料と金型との摩擦が減少したためであると推測される。さらに，アシルグリセリンを主成分とする潤滑剤を用いることによって金型摩耗の減少によって金型寿命の延長の効果も期待できる。
【００６７】
（実施例６）
本例では，トリアシルグリセリンを主成分とする非水溶性液体潤滑剤として，菜種油，あまに油，大豆油の３種を取り上げた。そして，これらについて表１〜表３に示す配合割合でセラミックスハニカム構造体用のバッチ原料をバッチ式のニーダー混練機で混練して，各々の粘土硬さ（可塑性）を調べると共に，実施例３と同様に真空押出成形機にてセラミックスハニカム構造体を成形し，成形性及び速度評価を行った。
【００６８】
表１〜表３及び図１２に評価結果を示す。図１２は，原料全体の重量に対する水と潤滑剤の合計重量の割合（以下，液率と表記する。単位は内重量％）に対する粘土硬さ（可塑性）を表わす。
ここで，粘土硬さ（可塑性：workability index，平成１０年に廃止された旧ＪＩＳ  Ｐ２５７４に規定されている）は，この分野でよく用いられるペンシル形状のばね式針入度計（日本ガイシ（株）クレイハードネステスター）を用いて測定した値であり，針入度計の先端を粘土に差し込んだ時，高い数値を示すほど固く，数値が低いほど柔らかいことを示す。
【００６９】
図１２から分かるように，菜種油，あまに油，大豆油のいずれの場合においても，潤滑剤と水の比率にかかわらず，その合計量，即ち，液率が減るほど粘士硬さが固くなり（可塑性係数が大きくなり），液率が高くなるほど粘土硬さが柔らかくなり（可塑性係数が小さくなり），これらの間には強い相関関係があることがわかった。このことより，トリアシルグリセリンを主成分とする潤滑剤をセラミックスハニカム構造体用のバッチ原料に加える場合は，潤滑剤の必要量に応じて水添加量を調整すれば，粘土硬さ（可塑性）を容易に調整でき，ひいてはセラミックスハニカム構造体の成形性の調整を容易に行えると推定される。
【００７０】
本例では，液率１８〜２４．５内重量％，硬さ（可塑性係数）９〜１１，好ましくは，液率２０〜２２．５内重量％，硬さ９．６〜１０．７で比較的良好な成形性が得られた。尚，潤滑剤の種類によって粘土硬さ（可塑性係数）と液率の関係の傾きが若千異なるのは，測定温度における潤滑剤の粘度の相違によるものと思われる。
【００７１】
ここで，本例では，参考のために，試験に用いた非水溶性液体潤滑剤の温度と動粘度との関係を調べた。なお，動粘度（動粘性率）は，粘度（粘性率）を液体の密度（ρ）で割ったものであり，単位はｍｍ2／ｓ，又はｃＳｔ等が用いられる。１ｍｍ2／ｓ＝１ｃＳｔである。また，粘度（粘性率）の単位はＰａ・ｓが正式に用いられるが，慣用的にはｃＰ（センチポイズ）が用いられている。１Ｐａ・ｓ＝１×１０3ｃＰである。
【００７２】
本例では，動粘度の測定は，毛管粘度計（capillary viscometer）の一種であるオストワルド型粘度計を用いて行った。測定結果を図１３に示す。同図は，横軸に温度を，縦軸に動粘度（ｃＳｔ）をとったものである。
同図より知られるごとく，温度２０℃においては，大豆油が４３．１ｃＳｔ，菜種油が８６．８ｃＳｔ，あまに油が４５．８ｃＳｔであり，温度４０℃においては，大豆油が２７．１ｃＳｔ，菜種油が４７．６ｃＳｔ，あまに油が２８．１ｃＳｔであった。
【００７３】
また，回転粘度計の一種であるＥ型粘度計及びＢＨ型粘度計（東京計器製）により粘度を測定した結果も参考に示す。
Ｅ型粘度計による測定結果は，温度５０℃において，大豆油が２２．０ｃｐ，菜種油が２４．２ｃｐ，あまに油が１８．２ｃｐであった。
ＢＨ型粘度計による測定結果は，あまに油に対するものだけであるが，温度１０℃においては１００ｃｐ，温度２５℃においては６０ｃｐ，温度３３℃においては４５ｃｐであった。
【００７４】
【表１】
0004161652.tif 000002
【００７５】
【表２】
0004161652.tif 000003
【００７６】
【表３】
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【００７７】
（実施例７）
実施例６の結果を踏まえ，本例では，水分率を調整して液率２１．３５内重量％に固定して，実施例３と同様に菜種油を潤滑剤として用い，その添加量を１〜１０外重量％に変えて成形テストを実施した。
実施例３では，潤滑剤の添加量１０外重量％では保形性が保てず成形体の形状が変形してしまったが，本例では，水分率を調整し，液率一定にて成形テストを行っているので，潤滑剤の添加量が１〜１０外重量％まで変化しても成形性はほとんど変わらず，１０外重量％でも良好な成形体が得られた。しかも，実施例３の結果同様，潤滑剤の添加量を増大することにより，成形速度が増し，その効果が確認された。
しかしながら，成形体を焼成すると，潤滑剤の添加量の多いものほど焼成収縮率が大きくなり，８外重量％を超えると焼成割れが起きやすくなることがわかった。
そこで，早い成形速度が安定して得られる潤滑剤の添加量３外重量％，及び５外重量％に固定して水分率を変化し，更に液率と成形性について調査した。
【００７８】
テスト品の配合割合（実験条件）を表５及び図１４に示す。また，実施例３の配合割合（実験条件）も表４及び図１４に併せて示す。同図は，横軸に非水溶性液体潤滑剤の添加量を外重量％で取り，縦軸に水分量（水の添加量）を内重量％で取ったものである。また，同図中において斜めに引かれた複数の直線は，セラミックバッチ原料中に含まれる水と非水溶性液体潤滑剤との合計含有量（液率）を内重量％で示す直線であり，下から１８．０内重量％，２０内重量％，２２．５内重量％，２４．５内重量％をそれぞれ表している。
【００７９】
表４及び表５より知られるごとく，液率１８．０内重量％未満では，粘土硬さが固くなり過ぎ（可塑性係数が大きくなり過ぎ），押出成形圧力が上昇してしまい，金型強度の限界から成形できないことがわかった。
また，液率が２４．５内重量％を超えると，粘土硬さが柔らかくなり過ぎ（可塑性係数が小さくなり過ぎ），保形性が維持できずセラミックスハニカム構造体が変形してしまうことがわかった。
【００８０】
特に，スリット幅の狭い金型を用いて，薄壁のセラミックスハニカム構造体を製造する場合には，製品強度が小さくなるので保形性が維持しにくく，また金型抵抗は増大する。そのため，この場合の液率の範囲は，２０．０内重量％以上，２２．５内重量％以下とすることが更に好ましいといえる。
【００８１】
尚，本例では，潤滑剤として菜種油を用いた例を示したが，他のトリアシルグリセリンを主成分とする潤滑剤を用いた場合にもほぼ同様の結果が得られた。
【００８２】
これらの条件とトリアシルグリセリンを主成分とする潤滑剤の含有量の適正な範囲を組み合せて，セラミックスハニカム構造体を製造するための水及び潤滑剤の最適範囲を図１５に示す。同図は，基本構成が上述した図１４と同様であり，液率及び非水溶性液体潤滑剤の適正な範囲をハッチングして示したものである。
【００８３】
【表４】
0004161652.tif 000005
【００８４】
【表５】
0004161652.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，トリアシルグリセリンの化学式を示す説明図。
【図２】実施例１における，押出成形装置の構造を示す説明図。
【図３】実施例１における，ハニカム構造体の構造を示す説明図。
【図４】従来潤滑剤の一例としてのユニルーブ（商品名）の化学式を示す説明図。
【図５】従来潤滑剤の一例としてのユニルーブ（商品名）を用いた場合のセラミックスバッチ原料と金型との摩擦面の間隔を示す説明図。
【図６】実施例１における，菜種油（トリアシルグリセリン）を用いた場合のセラミックスバッチ原料と金型との摩擦面の間隔を示す説明図。
【図７】実施例２における，成形圧力と成形速度の関係を示す説明図。
【図８】実施例３における，菜種油添加量と成形速度比との関係を示す説明図。
【図９】実施例４における，成形圧力と成形速度の関係を示す説明図。
【図１０】実施例５における，モータ回転数と成形速度の関係を示す説明図。
【図１１】実施例５における，モータ回転数とモータ電流の関係を示す説明図。
【図１２】実施例６における，セラミックバッチ原料における液率と硬さとの関係を示す説明図。
【図１３】実施例６における，非水溶性液体潤滑剤の温度と動粘度（ｃＳｔ）との関係を示す説明図。
【図１４】実施例７における，潤滑剤の含有量と水の含有量（水分率）とのマトリックスに対する実験点を示す説明図。
【図１５】実施例７における，潤滑剤の含有量と水の含有量（水分率）とのマトリックスにおける最適範囲を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．押出成形装置，
２．．．金型，
８．．．ハニカム構造体，
８０．．．セル，
８１．．．外皮，
８２．．．隔壁，
８８．．．セラミックスバッチ原料，
８９．．．セラミックスバッチ原料の固形分の境界面，
【図１】
0004161652.tif 000007
【図２】
0004161652.tif 000008
【図３】
0004161652.tif 000009
【図４】
0004161652.tif 000010
【図５】
0004161652.tif 000011
【図６】
0004161652.tif 000012
【図７】
0004161652.tif 000013
【図８】
0004161652.tif 000014
【図９】
0004161652.tif 000015
【図１０】
0004161652.tif 000016
【図１１】
0004161652.tif 000017
【図１２】
0004161652.tif 000018
【図１３】
0004161652.tif 000019
【図１４】
0004161652.tif 000020
【図１５】
0004161652.tif 000021