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WO2016039331A1 - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

ハニカム構造体の製造方法 Download PDF

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WO2016039331A1
WO2016039331A1 PCT/JP2015/075448 JP2015075448W WO2016039331A1 WO 2016039331 A1 WO2016039331 A1 WO 2016039331A1 JP 2015075448 W JP2015075448 W JP 2015075448W WO 2016039331 A1 WO2016039331 A1 WO 2016039331A1
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WO
WIPO (PCT)
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honeycomb
cell
cross
longitudinal direction
cutting
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/075448
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English (en)
French (fr)
Inventor
和丈 尾久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B01J35/57—Honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87—Ceramics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure.
  • PM Particulate matter
  • an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • CO and HC since it is also contain toxic gas components such as NO X, are growing concerns about influences of these toxic gas components on the environment and human body.
  • a honeycomb structure (exhaust gas treatment body) made of a porous ceramic such as silicon carbide or cordierite, and a honeycomb structure
  • exhaust gas purifying apparatuses comprising a casing for housing a body, and a holding sealing material disposed between the honeycomb structure and the casing have been proposed.
  • honeycomb structure for example, a honeycomb structure composed of only one unit mainly using oxide-based ceramics and a plurality of units mainly using non-oxidized ceramics are assembled. Honeycomb structures and the like are known.
  • Patent Document 1 discloses a columnar porous ceramic member in which a large number of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween.
  • a method of manufacturing a honeycomb structure having a cylindrical shape, an elliptical cylindrical shape, or a shape similar to these, which are bundled together via layers, and combining a plurality of types of porous ceramic members via an adhesive paste There is disclosed a method for manufacturing a honeycomb structure including a ceramic block manufacturing step of manufacturing a ceramic block having a shape, an elliptical column shape, or a shape similar to these shapes.
  • a plurality of types of ceramic molded bodies are fired to manufacture a porous ceramic member, and then each porous ceramic member is bound through an adhesive layer to form a honeycomb.
  • Manufactures structures Since the ceramic molded body is a relatively small molded body, thermal expansion and the like generated during firing are small and cracks hardly occur. For this reason, the method for manufacturing a honeycomb structure disclosed in Patent Document 1 has an advantage that a large honeycomb structure can be manufactured without generating cracks in the porous ceramic member.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make contact between the honeycomb units constituting the honeycomb structure when manufacturing a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb units are assembled. It is providing the manufacturing method of the honeycomb structure which can suppress that a crack generate
  • the present inventors have made extensive studies, and as a result, produced a monolith-type honeycomb fired body, cut the honeycomb structure in a direction parallel to the longitudinal direction, and a plurality of honeycomb units. And manufacturing the honeycomb structure by assembling the plurality of honeycomb units through the adhesive layer, thereby suppressing contact between the honeycomb units and reducing the thickness of the adhesive layer.
  • the present invention has been completed.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention includes a honeycomb in which a plurality of honeycomb units made of silicon carbide each having a plurality of cells serving as exhaust gas flow paths and porous cell partition walls defining the cells are assembled.
  • a method for producing a structure which includes extrusion molding a ceramic raw material containing silicon carbide to produce a honeycomb molded body, degreasing the honeycomb molded body to produce a honeycomb degreased body, and the above
  • the honeycomb molded body in vertical cross section in the longitudinal direction, and having a cutting area to be cut in the cutting step, and a function
  • a ceramic raw material containing silicon carbide is extrusion molded. Since silicon carbide is a material having excellent heat resistance, the honeycomb structure manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention has excellent heat resistance.
  • a monolith type honeycomb fired body is manufactured in the firing step.
  • the fired honeycomb units are assembled by conveying or the like.
  • the honeycomb units come into contact with each other, and the honeycomb unit may be damaged.
  • the manufactured honeycomb structure has defects such as easy gas leakage.
  • the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention after firing the monolith type honeycomb fired body, the fired monolith type honeycomb fired body is transported or the like.
  • the surface area of the monolith type honeycomb fired body is smaller than the total surface area of the plurality of honeycomb units constituting the honeycomb fired body of the same size. Accordingly, the monolith-type honeycomb fired body is less likely to come into contact with something than the plurality of honeycomb units. That is, the monolith type honeycomb fired body is less likely to be damaged by contact with something. Therefore, in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, defects are hardly generated in the manufactured honeycomb structure.
  • the monolith-type honeycomb fired body is cut in a direction parallel to the longitudinal direction in the cutting step. Since the monolith type honeycomb fired body is formed by sintering silicon carbide, it is very hard and hardly deformed. Therefore, when a monolith-type honeycomb fired body is cut, a honeycomb unit that is not easily deformed and has a predetermined shape can be manufactured.
  • a plurality of honeycomb units are assembled via an adhesive layer to produce a honeycomb structure.
  • honeycomb units having a distorted shape when honeycomb units having a distorted shape are assembled, a gap is easily generated between the honeycomb units in the manufactured honeycomb structure, which easily causes gas leakage. Therefore, when assembling honeycomb units having a distortion in shape, it is necessary to increase the thickness of the adhesive layer in order to absorb the distortion. Increasing the thickness of the adhesive layer increases the pressure loss.
  • the honeycomb unit manufactured in the cutting process is not easily deformed, so that the shape is hardly distorted. Therefore, it is difficult for gaps generated due to the distortion of the honeycomb unit to occur during assembly.
  • the honeycomb units can be assembled without gaps without increasing the thickness of the adhesive layer in order to absorb the strain. Furthermore, when the adhesive layer is not thickened, the pressure loss of the honeycomb structure can be reduced. In addition, the silicon carbide sintered body is very hard but brittle. When thermal stress or the like is generated inside the monolith honeycomb structure made of silicon carbide, the monolith honeycomb structure may not withstand the thermal stress and may be damaged. However, in the case of a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb units are assembled, the generated thermal stress and the like can be absorbed by the adhesive layer or the like, and thus the honeycomb structure is not easily damaged. Therefore, the honeycomb structure manufacturing method of the present invention can manufacture a honeycomb structure that is not easily damaged by thermal stress.
  • the extrusion molding step in the extrusion molding step, extrusion molding is performed so that cutting cells cut in the cutting step and functional cells not cut in the cutting step are formed, and the cutting is performed.
  • the honeycomb unit can be manufactured by simply cutting the cell partition walls of the cutting cells in the cutting process. That is, the monolith type honeycomb fired body can be easily cut. Further, by cutting the cutting cell, a part of the cell partition wall remains on the cut surface of each honeycomb unit.
  • a part of the cell partition walls function as an anchor. Therefore, each honeycomb unit is firmly fixed in the manufactured honeycomb structure.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cell is larger than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the functional cell. It is desirable to extrude.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cell is large, when cutting the monolith-type honeycomb fired body in the cutting process, the functional cell is not damaged even if the cutting position is slightly shifted. It becomes easy to cut the cell. Therefore, defects are less likely to occur in the manufactured honeycomb structure.
  • the cell density of the cutting cells arranged in the cutting region is made smaller than the cell density of the functional cells arranged in the functional region. It is desirable to extrude.
  • the cell density of the cutting cells arranged in the cutting region is small, the number of cell partition walls to be cut in the cutting process can be reduced. Therefore, the monolith-type honeycomb fired body can be efficiently cut.
  • the functional cell includes an outer peripheral functional cell disposed on the outer periphery of the functional region and an inner functional cell disposed on the inner side of the outer peripheral functional cell, and the extrusion molding
  • extrusion molding is performed in this manner, a honeycomb unit having a thick outer periphery can be manufactured. Therefore, the outer frame of the honeycomb unit has a mechanically strong structure, and has a sufficiently high strength against external impacts and the like. Further, since the volume of the outer periphery is large, the heat capacity of the honeycomb unit can be increased.
  • the peripheral function cell includes a first peripheral function cell disposed at an outer peripheral portion of the honeycomb formed body and a second outer periphery disposed at a position other than the outer peripheral portion of the honeycomb formed body.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first outer peripheral functional cell is smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal functional cell. Extrusion is desirable.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first outer peripheral functional cell is the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal functional cell. It is desirable to perform extrusion molding so as to be 60 to 80%.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first peripheral function cell is less than 60% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell, the area of the opening of the first peripheral function cell is small.
  • the exhaust gas flow path becomes narrow. Therefore, in the manufactured honeycomb structure, the gas passage resistance when the exhaust gas passes through the cell partition walls of the first outer peripheral functional cell is increased, and the pressure loss is increased.
  • the volume of the outer frame portion of the manufactured honeycomb structure is It becomes small and weak mechanically, and the heat capacity tends to decrease.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell is rectangular, and the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the first peripheral functional cell is Two corners are chamfered from a rectangle having a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell, and the cell partition wall forming the first peripheral function cell faces the outside of the function region. It is desirable to extrude so that a thick wall region where the wall thickness gradually increases is formed.
  • the internal function cell and the first peripheral function cell having such a shape can be easily formed by extrusion. Therefore, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first outer peripheral functional cell can be easily made smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal functional cell.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral functional cell is greater than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal functional cell. It is desirable to carry out extrusion molding so as to be small.
  • the second outer peripheral functional cell has the above shape, the volume of the outer frame portion of the entire honeycomb unit increases. Therefore, the outer frame portion of the honeycomb unit has a mechanically strong structure and has a sufficiently high strength against external impacts and the like. Further, since the volume of the outer frame portion of the honeycomb unit is increased, it is possible to suppress a decrease in heat capacity.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral functional cell is equal to the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal functional cell. It is desirable to perform extrusion molding so as to be 60 to 80%.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second peripheral function cell is less than 60% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell, the area of the opening of the second peripheral function cell is small.
  • the exhaust gas flow path becomes narrow. Therefore, the gas passage resistance when the exhaust gas passes through the cell partition walls of the second outer peripheral function cell increases, and the pressure loss increases.
  • the volume of the outer frame portion of the manufactured honeycomb unit becomes small. It becomes mechanically weak and the heat capacity tends to decrease.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell is rectangular, and the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the second peripheral functional cell is From the rectangle which is the cross-sectional shape of the internal functional cell, two corners are chamfered, and the wall thickness gradually increases toward the outside of the functional region on the cell partition wall forming the second outer peripheral functional cell. It is desirable to extrude such that an increased thick wall region is formed.
  • the internal function cell and the second outer peripheral function cell having such a shape can be easily formed by extrusion molding. Therefore, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral function cell can be easily made smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell.
  • the thickness of the cell partition wall of the functional cell is 0.210 mm or less.
  • the thickness of the cell partition wall of the functional cell formed in the extrusion process is 0.210 mm or less, the thickness of the cell partition wall of the functional cell is sufficiently thin, so that PM is not deposited in the manufactured honeycomb structure.
  • the pressure loss in the initial state can be sufficiently reduced. Further, an increase in pressure loss can be suppressed even when PM is deposited.
  • the thickness of the cell partition wall of the functional cell formed in the extrusion molding process exceeds 0.210 mm, the thickness of the cell partition wall of the functional cell is too thick. The resistance when passing through the cell partition increases, and as a result, the pressure loss increases.
  • honeycomb structured body of the present invention it is preferable to further include a sealing step for sealing one end of the cell.
  • the honeycomb structure manufactured in this way functions as a honeycomb filter that removes PM in the exhaust gas.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention it is desirable to further include an outer peripheral coat layer forming step of providing an outer peripheral coat layer on the outer periphery of the honeycomb structure.
  • an outer peripheral coat layer By providing the outer peripheral coat layer, the mechanical strength of the manufactured honeycomb structure can be improved.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention preferably further includes a cutting step of cutting the outer periphery of the honeycomb structure and shaping the shape of the honeycomb structure before the outer peripheral coat layer forming step.
  • FIGS. 1A to 1E are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention in the order of processes.
  • Fig. 2 (a) is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb formed body that is extrusion-molded in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIGS. 3-1 (a) and (b) are enlarged views schematically showing an enlarged part of the honeycomb formed body formed in the extrusion step of the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention.
  • FIGS. 3-2 (c) and (d) are enlarged views schematically showing an enlarged part of the honeycomb formed body formed in the extrusion step of the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention. It is a schematic diagram which shows typically an example of the shape of the cross section perpendicular
  • FIG. 3-3 (e) is an enlarged view schematically showing a part of the honeycomb formed body formed in the extrusion forming step of the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view schematically showing an enlarged example of the honeycomb formed body in which the cell partition walls are cut regions, which is formed in the extrusion forming step in the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view schematically showing an example of the functional region in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb formed body formed in the extrusion forming step in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention. .
  • FIG. 4 is an enlarged view schematically showing an enlarged example of the honeycomb formed body in which the cell partition walls are cut regions, which is formed in the extrusion forming step in the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view schematically showing an example of the functional region in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb formed body formed in the extrusion forming step in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention. .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell.
  • FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the peripheral function cell.
  • FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the corner functional cell.
  • FIGS. 9A and 9B are schematic views schematically showing an example of a cross-sectional shape in the vertical direction of the longitudinal direction of the honeycomb formed body that is extruded in the extrusion process of the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention. is there.
  • FIG. 9A and 9B are schematic views schematically showing an example of a cross-sectional shape in the vertical direction of the longitudinal direction of the honeycomb formed body that is extruded in the extrusion process of the manufacturing method of the honeycomb structure of
  • FIG. 10 (a) is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIGS. 11A to 11C are perspective views schematically showing a honeycomb formed body formed by extrusion molding in the method for manufacturing a honeycomb structure of Comparative Example 1.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIGS. 11A to 11C are perspective views schematically showing a honeycomb formed body formed by extrusion molding in the method for manufacturing a honeycomb structure of Comparative Example 1.
  • a method for manufacturing a honeycomb structure according to the present invention includes a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb units made of silicon carbide each having a plurality of cells serving as exhaust gas flow paths and porous cell partition walls defining the cells are assembled.
  • a method for producing a honeycomb molded body by extruding a ceramic raw material containing silicon carbide, a degreasing step for degreasing the honeycomb molded body to produce a honeycomb degreased body, and the honeycomb degreasing process.
  • the honeycomb unit is assembled through an adhesive layer, and a honeycomb structure is manufactured.
  • FIGS. 1A to 1E are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention in the order of processes.
  • the honeycomb structure 1 manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention is manufactured, first, as shown in FIG. 1 (a), a ceramic raw material containing silicon carbide is extruded and formed. 11 is performed. Since silicon carbide is a material having excellent heat resistance, the honeycomb structure 1 manufactured through the steps described later has excellent heat resistance.
  • a degreasing step for degreasing the honeycomb formed body 11 and producing the honeycomb degreased body 12 is performed in order to remove organic substances contained in the honeycomb formed body 11.
  • the honeycomb degreased body 12 is fired to produce a monolith-type honeycomb fired body 13.
  • the fired honeycomb units are assembled by conveying or the like. When the fired honeycomb unit is transported, the honeycomb units come into contact with each other, and the honeycomb unit may be damaged.
  • the manufactured honeycomb structure has defects such as easy gas leakage.
  • the honeycomb structure 1 when the honeycomb structure 1 is manufactured, after firing the monolith type honeycomb fired body 13, the fired monolith type honeycomb fired body 13 is transported or the like.
  • the surface area of the monolith honeycomb fired body 13 is smaller than the total surface area of the plurality of honeycomb units constituting the honeycomb fired body of the same size. Accordingly, the monolith-type honeycomb fired body 13 is less likely to come into contact with something than the plurality of honeycomb units. That is, the monolith-type honeycomb fired body 13 is less likely to be damaged by contact with something. Therefore, when the honeycomb structure 1 is manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, the honeycomb structure 1 is unlikely to be defective.
  • the monolith-type honeycomb fired body 13 is cut in a direction parallel to the longitudinal direction (the direction of the arrow in FIG. 1 (d)) to produce a plurality of honeycomb units 14.
  • a cutting step is performed.
  • the monolith-type honeycomb fired body 13 is formed by sintering silicon carbide, and thus is extremely hard and hardly deformed. Therefore, when the monolith-type honeycomb fired body 13 is cut, the honeycomb unit 14 that is not easily deformed and has a predetermined shape can be manufactured.
  • a collecting step is performed in which a plurality of honeycomb units 14 are gathered through the adhesive layer 15 to produce the honeycomb structure 1.
  • honeycomb units having a distorted shape when honeycomb units having a distorted shape are assembled, a gap is easily generated between the honeycomb units in the manufactured honeycomb structure, which easily causes gas leakage. Therefore, when assembling honeycomb units having a distortion in shape, it is necessary to increase the thickness of the adhesive layer in order to absorb the distortion. Increasing the thickness of the adhesive layer increases the pressure loss.
  • the honeycomb unit 14 manufactured in the cutting process is not easily deformed, the shape is hardly distorted. Therefore, it is difficult to generate a gap caused by the distortion of the honeycomb unit 14 when assembled.
  • the honeycomb units 14 can be assembled without gaps without increasing the thickness of the adhesive layer 15 to absorb strain. Furthermore, when the adhesive layer 15 is not thickened, the pressure loss of the honeycomb structure 1 can be reduced. In addition, the silicon carbide sintered body is very hard but brittle. When thermal stress or the like is generated inside the monolith honeycomb structure made of silicon carbide, the monolith honeycomb structure may not withstand the thermal stress and may be damaged. However, in the honeycomb structure 1 in which a plurality of honeycomb units 14 are assembled, the generated thermal stress and the like can be absorbed by the adhesive layer 15 and the like, and thus the honeycomb structure 1 is not easily damaged. Therefore, the honeycomb structure manufacturing method of the present invention can manufacture the honeycomb structure 1 that is not easily damaged by thermal stress.
  • a ceramic raw material to be a raw material of a honeycomb fired body is prepared.
  • the ceramic raw material can be prepared by mixing silicon carbide powder, an organic binder, a plasticizer, a lubricant, and water. Since silicon carbide is a material having excellent heat resistance, the honeycomb structure 1 manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention has excellent heat resistance.
  • a pore-forming material such as balloons, which are fine hollow spheres containing oxide ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the ceramic raw material.
  • the balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
  • FIG. 2 (a) is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb formed body that is extrusion-molded in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • a honeycomb formed body 11 as an example of a honeycomb formed body that is extrusion-molded in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention includes a plurality of cells 20, And cell partition walls 30 for partition formation. Further, as shown in FIG. 2B, the honeycomb formed body 11 has a cutting region 51 cut in the cutting step and a functional region 52 other than the cutting region 51 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
  • the shape of the honeycomb formed body 11 produced by extrusion molding is preferably a columnar shape, and more preferably a column as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Further, as shown in FIG.
  • the cutting region 51 is formed in a straight line in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb formed body 11, but the cutting region 51 is formed in the longitudinal direction of the honeycomb formed body 11. It is desirable to form a circle having a vertical cross-sectional shape so that it is divided into four equal parts in the vertical direction and four equal parts in the horizontal direction.
  • the size of the monolith-type honeycomb fired body is 5 to 20% larger than the size of the finished honeycomb structure. Furthermore, it is desirable to shape the honeycomb formed body 11.
  • FIGS. 3-1 (a) and (b), FIGS. 3-2 (c) and (d), and FIG. 3-3 (e) are formed in the extrusion process of the honeycomb structure manufacturing method of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view schematically showing a part of the honeycomb formed body to be enlarged, and is a schematic view schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cells and functional cells to be cut. is there.
  • FIGS. 3-1 (a) and (b), FIGS. 3-2 (c) and (d), and FIG. 3-3 (e) are formed in the extrusion process of the honeycomb structure manufacturing method of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view schematically showing a part of the honeycomb formed body to be enlarged, and is a schematic view schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cells and functional cells to be cut. is there.
  • the straight line X indicates that the honeycomb formed body 11 is formed in a later step.
  • the monolith honeycomb fired body 13 is obtained, it is a portion to be cut in the cutting process.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cell 21 formed in the extrusion process in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, and the longitudinal direction of the functional cell 22 The shape of the cross section in the vertical direction may be the same shape. In addition, these shapes may be rectangular or square.
  • the cutting region 51 and the functional region 52 are the following regions. That is, the cutting region 51 divides the thickness of the cutting cell 21, the cell partition 30 between the cutting cells 21, and the cell partition 30 between the cutting cell 21 and the functional cell 22 into two equal parts. This is a region composed of the cell partition walls 30 on the cutting cell 21 side.
  • the functional area 52 is an area other than the cutting area 51.
  • the honeycomb unit 14 can be manufactured by simply cutting the cell partition walls 30 forming the cutting cells 21 in the cutting process. That is, the monolith type honeycomb fired body 13 can be easily cut. Furthermore, by cutting the cutting cell 21, a part of the cell partition wall 30 remains on the cut surface of each honeycomb unit 14. When the honeycomb units are assembled through the adhesive layer 15 in the assembly process, a part of the cell partition walls 30 functions as an anchor. Therefore, each honeycomb unit 14 is firmly fixed in the manufactured honeycomb structure.
  • the length perpendicular to the cutting direction of the cutting cell 21 is equal to the cutting direction of the functional cell 22 as shown in FIG. It is desirable to extrude so as to be larger than the length in the vertical direction.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cell 21 is a shape obtained by expanding the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the functional cell 22 in the perpendicular direction to the cutting direction. .
  • the cutting position is slightly shifted when the monolith honeycomb fired body 13 is cut in the cutting step.
  • the cutting cell 21 can be easily cut without damaging the functional cell 22. Therefore, defects are less likely to occur in the manufactured honeycomb structure 1.
  • the ratio of the length perpendicular to the cutting direction of the cutting cell 21 to the length perpendicular to the cutting direction of the functional cell 22 is determined by the cutting of the cutting cell 21.
  • the length in the direction perpendicular to the cutting direction of the functional cell 22 is preferably 1.2: 1 to 2.5: 1.
  • the cell density of the cutting cells 21 arranged in the cutting region 51 is arranged in the functional region 52 as shown in FIG. It is desirable to perform extrusion molding so that the cell density of the functional cell 22 is smaller.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cell 21 is a shape obtained by removing the cell partition wall 30 from the shape composed of two adjacent functional cells 22 and the cell partition wall 30 between them. It is.
  • the ratio between the cell density of the cutting cells 21 arranged in the cutting area 51 and the cell density of the functional cells 22 arranged in the functional area 52 is the cell density of the cutting cells 21 arranged in the cutting area 51: function It is desirable that the cell density of the functional cells 22 arranged in the region 52 is 1: 1.2 to 1: 2.5.
  • the cell density of the functional cells 22 arranged in the functional region 52 is desirably in the range of 15.5 to 62 cells / cm 2 (100 to 400 cpsi), and 31 to 46.5 cells / cm 2 (200 to 300 cpsi). ) Is more desirable.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cell 21 is equal to the longitudinal direction of the functional cell 22 in the extrusion process, as shown in FIG. It is desirable to perform extrusion molding so as to be larger than the cross-sectional area in the vertical direction.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cutting cell 21 is a shape obtained by enlarging the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the functional cell 22 without changing the aspect ratio.
  • the functional cell 22 may be damaged even if the cutting position is slightly shifted when the monolith honeycomb fired body 13 is cut in the cutting process. Therefore, the cutting cell 21 can be easily cut. Therefore, defects are less likely to occur in the manufactured honeycomb structure 1. Further, with such a shape, the cell density of the cutting cells 21 arranged in the cutting region 51 can be made smaller than the cell density of the functional cells 22 arranged in the functional region 52. Therefore, the number of cell partition walls 30 to be cut in the cutting process can be reduced. Therefore, the monolith-type honeycomb fired body 13 can be efficiently cut.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of each cell can be obtained by the following method. First, the honeycomb structure 1 is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction. Next, an SEM image of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure 1 is taken. The photographed SEM image is binarized to identify a skeleton portion such as the cell partition wall 30 and a space portion of each cell. And the area of the part identified as the space part of each cell in a SEM image is made into the area of each cell.
  • the thickness of the cell partition wall 30 between the cutting cell 21 and the functional cell 22 is set in the extrusion process, as shown in FIG. 3-3 (e). It is desirable to perform extrusion molding so as to be thicker than the thickness of the cell partition wall 30 that forms only the cells 22.
  • the honeycomb unit 14 having a thick outer periphery can be manufactured. Therefore, the outer frame of the honeycomb unit 14 has a mechanically strong structure, and has a sufficiently high strength against external impacts and the like. Moreover, since the volume of the outer periphery is large, the heat capacity of the honeycomb unit 14 can be increased.
  • the thickness of the cell partition wall 30 between the cutting cell 21 and the functional cell 22 is preferably 1.5 to 3 times the thickness of the cell partition wall 30 forming only the functional cell 22. It is more desirable that it is double.
  • the extrusion molding step it is desirable to perform extrusion molding so that the thickness of the cell partition wall 30 of the functional cell 22 is 0.210 mm or less, and 0.075 to 0.160 mm. It is more desirable to do.
  • the thickness of the cell partition wall 30 of the functional cell 22 formed in the extrusion molding process is 0.210 mm or less, the thickness of the cell partition wall 30 of the functional cell 22 is sufficiently thin. It is possible to sufficiently reduce the pressure loss in the initial state where no is deposited. Further, an increase in pressure loss can be suppressed even when PM is deposited.
  • the thickness of the cell partition wall 30 of the functional cell 22 formed in the extrusion molding process exceeds 0.210 mm, the thickness of the cell partition wall 30 of the functional cell 22 is too thick.
  • the resistance when the exhaust gas passes through the cell partition wall 30 of the functional cell 22 increases, and as a result, the pressure loss increases.
  • FIG. 4 is an enlarged view schematically showing an enlarged example of the honeycomb formed body in which the cell partition walls are cut regions, which is formed in the extrusion forming step in the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention.
  • the honeycomb molded body is formed such that the cutting cell partition walls 31 that are cut in the cutting step and the functional cell partition walls 32 that are not cut are formed. 11 may be extruded.
  • a straight line Y is a portion that is cut in the cutting step when the honeycomb formed body 11 becomes the monolith-type honeycomb fired body 13 in the subsequent step.
  • the thickness of the cutting cell partition wall 31 is larger than the thickness of the functional cell partition wall 32. Therefore, the monolith honeycomb fired body 13 can be cut without damaging the cells 20 arranged in the functional region 52 in the cutting step.
  • FIG. 5 is an enlarged view schematically showing an example of the functional region in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb formed body formed in the extrusion forming step in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention.
  • the functional cells 22 of the honeycomb formed body 11 to be formed in the extrusion molding step include an outer peripheral functional cell 22 a disposed on the outer periphery 53 of the functional region 52 and an inner portion disposed on the inner side of the outer peripheral functional cell 22 a. And a functional cell 22b.
  • the functional cell 22 includes a corner functional cell 22 c arranged at the corner 54 of the functional region 52.
  • the “corner portion of the functional area” is not included in the “periphery of the functional area”. That is, the corner function cell 22c is not included in the outer peripheral function cell 22a.
  • the “corner portion of the functional region” means a portion where two line segments intersect at right angles in the outline forming the functional region 52 in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb formed body. Means the neighborhood of
  • the shape of the formed honeycomb formed body has an area of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of at least one peripheral function cell 22a. It is desirable to perform extrusion molding so as to be smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell 22b.
  • the honeycomb unit 14 having a thick outer periphery can be manufactured. Therefore, the outer frame of the honeycomb unit 14 has a mechanically strong structure, and has a sufficiently high strength against an external impact or the like.
  • the heat capacity of the honeycomb unit 14 can be increased.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of all the outer peripheral functional cells 22a is larger than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal functional cells 22b.
  • the extrusion molding may be performed so as to be small.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral functional cell 22a is preferably 60 to 80% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal functional cell 22b.
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the peripheral function cell 22a is less than 60% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell 22b, the area of the opening of the peripheral function cell 22a becomes small.
  • the exhaust gas flow path becomes narrower. Therefore, the gas passage resistance when the exhaust gas passes through the cell partition wall 30 of the outer peripheral function cell 22a increases, and the pressure loss increases.
  • the volume of the outer frame portion of the manufactured honeycomb unit 14 is It becomes small and weak mechanically, and the heat capacity tends to decrease.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal function cell.
  • FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the peripheral function cell.
  • FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the corner functional cell.
  • the cross-sectional shape of the internal function cell 22b is preferably a rectangle ⁇ as shown in FIG.
  • the rectangle ⁇ is more preferably a square.
  • the cross-sectional shape of the outer peripheral function cell 22a is preferably a shape in which corners are chamfered from the rectangle ⁇ which is the cross-sectional shape of the internal function cell 22b. That is, in the extrusion molding process, two corners are chamfered from the rectangle ⁇ which is the cross-sectional shape of the internal functional cell 22b, and the cell partition wall 30 forming the outer peripheral functional cell 22a is directed to the outside of the functional region 52. It is desirable to extrude so that a thick wall region 33 with gradually increasing wall thickness is formed. Examples of such shapes include those shown in FIGS. 7 (a) to (e).
  • a shape in which corners are chamfered from a rectangle means a shape in which corners of a rectangle are cut out from a rectangle by a straight line or a curve.
  • FIG. 7A shows a cross-sectional shape of the peripheral function cell 22a in which two adjacent corners of the rectangle ⁇ are hexagons cut off by two line segments A and B, respectively.
  • the line segments A and B are not in direct contact with each other, and when the line segments A and B are extended, they intersect each other outside the rectangle ⁇ . Further, a part of the side of the rectangle ⁇ between the two cut corners forms one side of the hexagon.
  • FIG. 7B shows a cross-sectional shape of the peripheral functional cell 22a in which two adjacent corners of the rectangle ⁇ are pentagons cut off by two line segments C and D, respectively.
  • the line segment C and the line segment D intersect at the side forming the rectangle ⁇ .
  • the line segment C and the line segment D may intersect within the rectangle ⁇ . That is, there is no side that forms the pentagon between the two corners to be cut.
  • FIG. 7C is an octagon in which one of the two adjacent corners of the rectangle ⁇ is cut off by line segments E and F, and the other corner is cut off by line segments G and H.
  • the cross-sectional shape of a certain peripheral function cell 22a is shown.
  • the line segment E and the line segment F intersect each other inside the rectangle ⁇ .
  • the line segment G and the line segment H cross each other within the rectangle ⁇ .
  • a part of the side of the rectangle ⁇ between the two cut corners forms one side of the octagon.
  • FIG. 7D shows a cross-sectional shape of the peripheral function cell 22a in which two adjacent corners of the rectangle ⁇ are cut off by two curves A ′ and B ′, respectively.
  • Curves A ′ and B ′ are curves obtained by bending line segments A and B so that the corners of rectangle ⁇ are rounded.
  • a part of the side of the rectangle ⁇ between the two cut corners forms the outline of the cross-sectional shape of the outer peripheral functional cell 22a.
  • FIG. 7E shows a cross-sectional shape of the peripheral function cell 22a in which two adjacent corners of the rectangle ⁇ are cut off by two curves C ′ and D ′, respectively.
  • Curves C ′ and D ′ are curves obtained by bending the line segments C and D so that the corners of the rectangle ⁇ are rounded.
  • the curve C ′ and the curve D ′ intersect at the side forming the rectangle ⁇ .
  • the curve C ′ and the curve D ′ may intersect within the rectangle ⁇ .
  • the internal function cell 22b and the peripheral function cell 22a having such a shape can be easily formed by extrusion molding. Therefore, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral functional cell 22a can be easily made smaller than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal functional cell 22b.
  • the cross-sectional shape of the corner functional cell 22c is preferably a shape in which the corner is chamfered from the rectangle ⁇ which is the cross-sectional shape of the internal functional cell 22b. Examples of such shapes include those shown in FIGS. 8 (a) to 8 (d).
  • FIG. 8A shows a corner that is a heptagon in which three corners are cut out by line segments I, J, and K, respectively, except for the corner that is most inside the functional region 52 among the corners of the rectangle ⁇ .
  • the cross-sectional shape of the partial function cell 22c is shown.
  • the line segments I and J are not in direct contact with each other, and when the line segments I and J are extended, they intersect each other outside the rectangle ⁇ . Further, the line segments I and K are not in direct contact with each other, and when the line segments I and K are extended, they intersect each other outside the rectangle ⁇ .
  • a part of each side of the rectangle ⁇ between the three cut corners forms one side of a heptagon that is a cross-sectional shape of the corner functional cell 22c.
  • FIG. 8B shows a cross-sectional shape of the corner functional cell 22c, which is a pentagon in which the corner that is the innermost of the functional region 52 among the corners of the rectangle ⁇ is cut out by the line segment L.
  • FIG. 8C illustrates a corner function in which three corner portions are cut out by curves I ′, J ′, and K ′, except for the corner portion that is most inside the functional region 52 among the corner portions of the rectangle ⁇ .
  • the cross-sectional shape of the cell 22c is shown.
  • Curves I ′, J ′, and K ′ are curves obtained by bending line segments I, J, and K so that the corners of rectangle ⁇ are rounded.
  • a part of the side of the rectangle ⁇ between the three cut corners forms a cross-sectional outline of the corner functional cell 23c.
  • FIG. 8D shows a cross-sectional shape of the corner functional cell 22c in which the corner that is most inside the functional region 52 among the corners of the rectangle ⁇ is cut out by the curve L ′.
  • the curve L ′ is a curve obtained by bending the line segment L so that the corner of the rectangle ⁇ is rounded.
  • each functional cell 22 is desirably in the shape and arrangement described below.
  • FIGS. 9A and 9B are schematic views schematically showing an example of a cross-sectional shape in the vertical direction of the longitudinal direction of the honeycomb formed body that is extruded in the extrusion process of the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention. is there.
  • the outer peripheral function cell 22a is arranged in the outer peripheral portion 61 of the honeycomb molded body 11.
  • the volume of the outer frame portion of the entire honeycomb structure 1 to be manufactured increases. Therefore, the outer frame portion of the honeycomb structure 1 to be manufactured has a mechanically strong structure and has a sufficiently high strength against an external impact or the like. Moreover, since the volume of the outer frame portion of the entire honeycomb structure 1 to be manufactured is increased, it is possible to suppress a decrease in heat capacity.
  • the area of the vertical cross section in the longitudinal direction of the first outer peripheral functional cell 22a 1 is, in the longitudinal direction of the internal functional cell 22b in the vertical direction of the cross section It is desirable to perform extrusion molding so that the area is 60 to 80%.
  • Area vertical section in the longitudinal direction of the first outer peripheral functional cell 22a 1 is, when the longitudinal direction of the internal functional cell 22b is less than 60% of the area of the cross section in the vertical direction, the first outer peripheral functional cell 22a 1 of the opening The area of the part is reduced and the exhaust gas flow path is narrowed.
  • the shape of the internal function cell 22b may be the shape shown in FIG.
  • the shape of the first outer peripheral function cell 22a 1 may be the shape shown in FIGS. 7 (a) to (e). That is, in the extrusion step, next to the cross-sectional shape is rectangular ⁇ of internal functional cell 22b, the sectional shape of the first outer peripheral functional cell 22a 1 is, two corners of a rectangular ⁇ is a cross-sectional shape of the internal functions cell 22b is chamfered shape and become, the cell partition walls 30 which form a first outer peripheral functional cell 22a 1, that the wall thickness toward the outside of the functional area 52 is extruded as a thick wall region 33 is formed to increase gradually desirable.
  • the first outer peripheral functional cell 22a 1 having such a shape can be easily formed by extrusion molding. Therefore, it can be made smaller than the area of the vertical cross section in the longitudinal direction of the first outer peripheral functional cell 22a 1 in the longitudinal direction in the vertical direction of the cross section of the area easily internal functional cell 22b.
  • the cross-sectional shape of the second outer peripheral function cells 22a 2 are congruent shape to the rectangular alpha.
  • FIG. 9 (b) in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, in the extrusion process, the area of the vertical cross section in a second longitudinal direction of the outer peripheral functional cells 22a 2, internal functional cells You may extrusion-mold so that it may become smaller than the area of the cross section perpendicular
  • the second outer peripheral functional cell 22a 2 has the above shape, the volume of the outer frame portion of the entire honeycomb unit 14 manufactured through the cutting process is increased.
  • the outer frame portion of the honeycomb unit 14 has a mechanically strong structure and has a sufficiently high strength against external impacts and the like. Moreover, since the volume of the outer frame part of the honeycomb unit 14 is increased, it is possible to suppress a decrease in heat capacity.
  • the area of the vertical cross section in the longitudinal direction of the second outer peripheral function cells 22a 2 is the longitudinal direction of the internal functional cell 22b in the vertical direction of the cross section It is desirable to perform extrusion molding so that the area is 60 to 80%.
  • Area vertical section in the longitudinal direction of the second outer peripheral function cells 22a 2 is the longitudinal direction of the internal functional cell 22b is less than 60% of the area of the vertical cross-section, the second outer peripheral function cells 22a 2 of the opening The area of the part is reduced and the exhaust gas flow path is narrowed. Therefore, exhaust gas passing resistance when passing through the cell partition wall 30 of the second outer peripheral function cells 22a 2 is increased, the pressure loss increases.
  • the shape of the second outer peripheral functional cell 22a 2 may be the shape shown in FIGS. 7 (a) to 7 (e). That is, in the extrusion process, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral function cell 22a 2 is a shape in which two corners are chamfered from the rectangle ⁇ which is the cross-sectional shape of the internal function cell 22b. It is desirable to extrude the cell partition wall 30 forming the outer peripheral functional cell 22a 2 so that a thick wall region 33 whose wall thickness gradually increases toward the outside of the functional region 52 is formed.
  • the second outer peripheral functional cell 22a 2 having such a shape can be easily formed by extrusion molding. Therefore, it can be made smaller than the area of the vertical cross section in the longitudinal direction of the second outer peripheral function cells 22a 2 in the longitudinal direction in the vertical direction of the cross section of the area easily internal functional cell 22b.
  • the honeycomb molded body 11 obtained in the extrusion molding process is subjected to a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, a freeze dryer, or the like. Use to dry.
  • a microwave dryer and a hot air dryer are used in combination, or the honeycomb formed body is dried to a certain level of moisture using a microwave dryer, and then a hot air dryer is used. It may be used to completely remove moisture in the honeycomb formed body.
  • the honeycomb molded body 11 is heated at 300 to 650 ° C. for 0.5 to 3 hours to remove organic substances in the honeycomb molded body 11, thereby producing the honeycomb degreased body 12.
  • the honeycomb degreased body 12 is fired at 1800 to 2200 ° C. for 0.5 to 4 hours in an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere, and the monolith honeycomb fired body 13 is manufactured.
  • an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere
  • the monolith-type honeycomb fired body 13 is cut in a direction parallel to the longitudinal direction to produce a plurality of honeycomb units 14.
  • the position at which the monolith-type honeycomb fired body 13 is cut has already been described in the description of the above-described (1) extrusion molding step, and therefore description thereof is omitted here.
  • the means for cutting the monolith honeycomb fired body is not particularly limited, but can be cut using a diamond cutter or the like.
  • an adhesive paste for adhering the honeycomb unit 14 is prepared.
  • the adhesive paste for example, a paste made of an inorganic binder, an organic binder, and inorganic particles is used.
  • the adhesive paste may further contain inorganic fibers and / or whiskers.
  • the inorganic particles contained in the adhesive paste include carbide particles and nitride particles. Specific examples include silicon carbide particles, silicon nitride particles, and boron nitride particles. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic particles, silicon carbide particles having excellent thermal conductivity are desirable.
  • Examples of the inorganic fibers and / or whiskers contained in the adhesive paste include inorganic fibers and / or whiskers made of silica-alumina, mullite, alumina, silica, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • alumina fiber is desirable.
  • the inorganic fiber may be a biosoluble fiber.
  • the balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon.
  • the outer periphery of the honeycomb structure 1 may be cut to shape the shape of the honeycomb structure 1.
  • the outer periphery of the honeycomb structure 1 may be cut to shape the shape of the honeycomb structure 1.
  • the outer peripheral coat material paste is applied to the outer periphery of the honeycomb structure 1 on the outer periphery of the honeycomb structure 1 and dried and solidified to form the outer peripheral coat layer 16.
  • the said adhesive paste can be used as an outer periphery coating material paste.
  • the outer peripheral coat layer 16 is not necessarily provided, and may be provided as necessary. Further, the outer peripheral coat layer 16 may be provided after the outer periphery of the honeycomb structure 1 is cut into a predetermined shape. By providing the outer peripheral coat layer 16, the mechanical strength of the manufactured honeycomb structure 1 can be improved.
  • the honeycomb structure 1 can be manufactured through the above steps.
  • the catalyst may be supported on the cells 20 of the honeycomb structure 1.
  • a noble metal such as platinum, palladium, rhodium or the like is desirable, and among these, platinum is more desirable.
  • alkali metals such as potassium and sodium, and alkaline earth metals such as barium can be used. These catalysts may be used alone or in combination of two or more. When these catalysts are supported, toxic exhaust gas can be purified.
  • the method for supporting the catalyst is not particularly limited.
  • the honeycomb unit 14 may be immersed in the catalyst-containing solution before the assembly step (6), and then the catalyst may be supported by heating.
  • a sealing step of sealing one end of the cell 20 may be performed.
  • the method for sealing one end of the cell 20 is not particularly limited.
  • a sealing material paste that becomes a sealing material in a predetermined cell 20 of the honeycomb formed body 11 The cell 20 may be sealed by filling.
  • the ceramic raw material can be used as the sealing material paste.
  • the cells 20 may be sealed by filling a predetermined cell 20 of the honeycomb unit 14 with a sealing material paste as a sealing material. Then, you may sinter sealing material paste by degreasing and baking on the same conditions as said (3) degreasing process and (4) baking process.
  • honeycomb structure manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention will be described.
  • FIG. 10 (a) is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • a honeycomb structure shown in FIG. 10 (a) has a plurality of cells 120, one end of which is sealed with a sealing material 118, serving as an exhaust gas flow path, and a porous cell partition wall that defines the cells 120.
  • 130 is a honeycomb filter 101 in which honeycomb units 114 including 130 are assembled via an adhesive layer 115.
  • a peripheral coat layer 116 is formed around the honeycomb filter 101.
  • the honeycomb filter 101 the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing into the honeycomb filter 101 (in FIG. 10 (b), the exhaust gas is indicated by G and the flow of the exhaust gas is indicated by an arrow) is the honeycomb filter 101.
  • PM in the exhaust gas is collected by the cell partition wall 130 and the exhaust gas is purified.
  • the purified exhaust gas flows out from the other cells 120 opened in the exhaust gas outflow side end face 101b and is discharged to the outside.
  • the honeycomb filter manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention is useful as an exhaust gas treatment body for treating exhaust gas.
  • the cell partition wall 130 preferably has a porosity of 40 to 65%.
  • the porosity of the cell partition wall is 40 to 65%, the cell partition wall 130 can collect PM in the exhaust gas well and suppress an increase in pressure loss caused by the cell partition wall 130. Can do. Therefore, the initial pressure loss is low, and even if PM is deposited, the pressure loss is unlikely to increase.
  • the porosity of the cell partition wall 130 is less than 40%, the ratio of the pores of the cell partition wall 130 is too small, so that the exhaust gas does not easily pass through the cell partition wall 130, and the pressure loss when the exhaust gas passes through the cell partition wall 130 increases. .
  • the porosity of the cell partition 130 exceeds 65%, the mechanical strength of the cell partition 130 is lowered, and cracks are likely to occur during regeneration.
  • the average pore diameter of the pores contained in the cell partition wall 130 is desirably 8 to 25 ⁇ m.
  • PM can be collected with high collection efficiency while suppressing an increase in pressure loss. If the average pore diameter of the pores contained in the cell partition 130 is less than 8 ⁇ m, the pores are too small, and the pressure loss when the exhaust gas permeates the cell partition 130 increases. On the other hand, when the average pore diameter of the pores contained in the cell partition wall exceeds 25 ⁇ m, the pore diameter becomes too large, and the PM collection efficiency is lowered.
  • the porosity and average pore diameter can be measured by mercury porosimetry.
  • the honeycomb structure manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention can be used as a honeycomb catalyst for purifying exhaust gas by supporting a catalyst on a cell partition wall without sealing one of the cells. it can.
  • the exhaust gas can be purified by the catalyst when the exhaust gas passes through the cell.
  • Example 1 Preparation of ceramic raw material 52.8% by weight of silicon carbide coarse powder having an average particle size of 22 ⁇ m and 22.6% by weight of fine powder of silicon carbide having an average particle size of 0.5 ⁇ m To the resulting mixture, 4.6% by weight of organic binder (methyl cellulose), 0.8% by weight of lubricant (Unilube manufactured by NOF Corporation), 1.3% by weight of glycerin, pore former ( Acrylic resin) 1.9 wt%, oleic acid 2.8 wt%, and water 13.2 wt% were added and mixed to prepare a ceramic raw material.
  • organic binder methyl cellulose
  • lubricant Unilube manufactured by NOF Corporation
  • glycerin glycerin
  • pore former Acrylic resin
  • the honeycomb formed body was formed to be a cylinder having a bottom diameter of 145.0 mm and a length in the longitudinal direction of 150.0 mm.
  • the extruded honeycomb formed body includes a cutting cell and a functional cell, and the cutting cell is formed by dividing a circle having a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb formed body into four equal parts in the longitudinal direction and in the lateral direction. It was made to arrange in the position which divides into 4 equally.
  • the cross-sectional shape of the functional cell was a square having a side of 1.7 mm.
  • the cell density of the cutting cells arranged in the cutting region was 15.5 cells / cm 2 (100 cpsi).
  • the cell density of the functional cells arranged in the functional region was 31 cells / cm 2 (200 cpsi).
  • the thickness of the cell partition wall for forming the cutting cell and the cell partition wall for forming the functional cell was 0.203 mm.
  • the honeycomb degreased body was fired under conditions of 2200 ° C. and 2 hours and 40 minutes under an atmospheric pressure of argon atmosphere to produce a monolith type honeycomb fired body.
  • the monolith type honeycomb fired body had a porosity of 45% and an average pore diameter of 15 ⁇ m.
  • Outer peripheral coat layer forming step Next, the outer periphery of the honeycomb structure was cut to shape the shape of the honeycomb structure. Thereafter, an outer peripheral coating material paste having the same composition as the adhesive paste was applied to the outer peripheral surface of the honeycomb fired body aggregate, and the outer peripheral coating material paste was dried and solidified at 120 ° C. to form an outer peripheral coating layer.
  • Comparative Example 1 Comparative example as in Example 1 except that the above “(1-2) extrusion molding” was changed to the following “(1-2 ′) extrusion molding” and the above “(5) cutting step” was not performed. A honeycomb structure according to No. 1 was produced.
  • FIGS. 11A to 11C are perspective views schematically showing a honeycomb formed body formed by extrusion molding in the method for manufacturing a honeycomb structure of Comparative Example 1.
  • 11A has a size of 34.3 mm ⁇ 34.3 mm ⁇ 150 mm, a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the cell, a square having a side of 1.7 mm, and a cell density of 31.
  • Piece / cm 2 (200 cpsi), and the thickness of the cell partition wall was 0.203 mm.
  • 11 (b) and 11 (c) have a shape obtained by cutting a part of the honeycomb formed body 81a, and have four honeycomb formed bodies 81a, eight honeycomb formed bodies 81b, and 4 When the two honeycomb molded bodies 81c were combined, the bottom surface had a diameter of 137.2 mm and a length in the longitudinal direction of 150.0 mm.
  • the outer periphery of the honeycomb structure is not affected even when chipping occurs on these side surfaces when carrying the honeycomb formed body, the honeycomb degreased body, and the honeycomb fired body between the steps. Since the shape of the honeycomb structure was cut and the outer peripheral coat layer was formed, it was possible to obtain a good product.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of Comparative Example 1 when carrying out the honeycomb formed body, the honeycomb degreased body, and the honeycomb fired body between the respective steps, it is possible to recover when chipping occurs on these side surfaces. It was not possible and became a defective product.

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Abstract

複数のハニカムユニットが集合したハニカム構造体を製造する際に、ハニカム構造体を構成するハニカムユニット同士が接触することによりクラックが発生することを抑制することができるハニカム構造体の製造方法を提供する。 本発明のハニカム構造体の製造方法は、排ガスの流路となる複数のセルと上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えた炭化ケイ素からなるハニカムユニットが複数個集合したハニカム構造体の製造方法であって、炭化ケイ素を含むセラミック原料を押出成形し、ハニカム成形体を作製する押出成形工程と、上記ハニカム成形体を脱脂し、ハニカム脱脂体を作製する脱脂工程と、上記ハニカム脱脂体を焼成し、モノリス型のハニカム焼成体を作製する焼成工程と、上記モノリス型のハニカム焼成体を長手方向に平行な方向に切断し、複数個のハニカムユニットを作製する切断工程と、上記複数個のハニカムユニットを接着材層を介して集合させ、ハニカム構造体を作製する集合工程とを含み、上記押出成形工程において作製された上記ハニカム成形体は、長手方向に垂直方向の断面において、上記切断工程において切断される切断領域と、上記切断領域以外の機能領域とを有することを特徴とする。

Description

ハニカム構造体の製造方法
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、パティキュレートマター（以下、ＰＭともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境や人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、ＣＯやＨＣ、ＮＯＸ等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境や人体に及ぼす影響についても懸念されている。
そこで、排ガス中のＰＭを捕集したり、有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、炭化ケイ素やコージェライトなどの多孔質セラミックからなるハニカム構造体（排ガス処理体）と、ハニカム構造体を収容するケーシングと、ハニカム構造体とケーシングとの間に配設される保持シール材とから構成される排ガス浄化装置が種々提案されている。
上記ハニカム構造体としては、例えば、主に酸化物系セラミックスを用いた一つのユニットのみから構成されるハニカム構造体、及び、主に非酸化セラミックを用いた複数のユニットが集合して構成されるハニカム構造体等が知られている。
このような複数のハニカムユニットが集合したハニカム構造体の製造方法として、例えば特許文献１には、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミック部材が接着剤層を介して複数個結束された、円柱形状、楕円柱形状又はこれらに近似した形状のハニカム構造体の製造方法であって、複数種類の多孔質セラミック部材を接着剤ペーストを介して組み合わせ、円柱形状、楕円柱形状又はこれらに近似した形状のセラミックブロックを作製するセラミックブロック作製工程を含むことを特徴とするハニカム構造体の製造方法が開示されている。
特開２００４－１５４７１８号公報
特許文献１に開示されたハニカム構造体の製造方法では、複数種類のセラミック成形体を焼成して多孔質セラミック部材を製造した後、各多孔質セラミック部材を接着剤層を介して結束してハニカム構造体を製造している。上記セラミック成形体は、比較的小さな成形体であるため、焼成時に生じる熱膨張等も小さく、クラックが発生することがほとんどない。そのため、特許文献１に開示されたハニカム構造体の製造方法では、多孔質セラミック部材にクラックを発生させることなく大型のハニカム構造体を製造することができるという利点があるとされている。
しかし、特許文献１に開示されたハニカム構造体の製造方法では、セラミック成形体の焼成時にクラックが発生しにくいものの、多数の多孔質セラミック部材を作製するので、多孔質セラミック部材を移送する際や、組み立てる際に、多孔質セラミック部材同士が衝突しその衝撃でクラックが生じることがあった。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数のハニカムユニットが集合したハニカム構造体を製造する際に、ハニカム構造体を構成するハニカムユニット同士が接触することによりクラックが発生することを抑制することができるハニカム構造体の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、モノリス型のハニカム焼成体を作製し、該ハニカム構造体を長手方向に平行な方向に切断し、複数個のハニカムユニットを作製し、該複数個のハニカムユニットを接着材層を介して集合することによりハニカム構造体を製造することで、ハニカムユニット同士の接触を抑制し、接着材層の厚さを薄くすることができることを見出し本発明を完成させた。
すなわち、本発明のハニカム構造体の製造方法は、排ガスの流路となる複数のセルと上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えた炭化ケイ素からなるハニカムユニットが複数個集合したハニカム構造体の製造方法であって、炭化ケイ素を含むセラミック原料を押出成形し、ハニカム成形体を作製する押出成形工程と、上記ハニカム成形体を脱脂し、ハニカム脱脂体を作製する脱脂工程と、上記ハニカム脱脂体を焼成し、モノリス型のハニカム焼成体を作製する焼成工程と、上記モノリス型のハニカム焼成体を長手方向に平行な方向に切断し、複数個のハニカムユニットを作製する切断工程と、上記複数個のハニカムユニットを接着材層を介して集合させ、ハニカム構造体を作製する集合工程とを含み、上記押出成形工程において作製された上記ハニカム成形体は、長手方向に垂直方向の断面において、上記切断工程において切断される切断領域と、上記切断領域以外の機能領域とを有することを特徴とする。
本発明のハニカム構造体の製造方法において、押出成形工程では、炭化ケイ素を含むセラミック原料を押出成形する。炭化ケイ素は、耐熱性に優れた材料であるので、本発明のハニカム構造体の製造方法により製造されるハニカム構造体は、耐熱性に優れる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、焼成工程においてモノリス型のハニカム焼成体を作製する。
通常、ハニカム構造体を製造する際には、複数のハニカムユニットを焼成した後、焼成されたハニカムユニットを搬送等して集合させる。この焼成されたハニカムユニットを搬送等する際に、ハニカムユニット同士が接触し、ハニカムユニットに損傷が生じることがある。このような損傷したハニカムユニットを用いてハニカム構造体を製造すると、製造されたハニカム構造体は、ガスが漏れやすくなる等の欠陥が生じる。
一方、本発明のハニカム構造体の製造方法では、モノリス型のハニカム焼成体を焼成した後、焼成されたモノリス型のハニカム焼成体を搬送等する。
モノリス型のハニカム焼成体の表面積は、同じ大きさのハニカム焼成体を構成する複数のハニカムユニットの総表面積よりも小さい。従って、モノリス型のハニカム焼成体の方が、複数のハニカムユニットよりも何かと接触する機会が少なくなる。
すなわち、モノリス型のハニカム焼成体は、何かと接触して破損する機会が少なくなる。そのため、本発明のハニカム構造体の製造方法では、製造されるハニカム構造体に欠陥が生じにくい。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、切断工程においてモノリス型のハニカム焼成体を長手方向に平行な方向に切断する。
モノリス型のハニカム焼成体は、炭化ケイ素が焼結してなるので、非常に硬く変形しにくい。そのため、モノリス型のハニカム焼成体を切断すると、変形しにくく所定の形状を有するハニカムユニットを作製することができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、複数個のハニカムユニットを接着材層を介して集合させ、ハニカム構造体を作製する。
一般に、形状に歪みがあるハニカムユニットを集合させると、製造されたハニカム構造体では、ハニカムユニット同士の間に隙間が生じやすくなり、ガス漏れの原因となり易くなる。そのため、形状に歪みがあるハニカムユニットを集合させる際には、その歪みを吸収するために、接着材層を厚くする必要がある。接着材層を厚くすると、圧力損失が上昇することになる。
一方、上記の通り、切断工程で作製されたハニカムユニットは変形しにくいので形状に歪みが生じにくい。そのため、集合させる際にハニカムユニットの歪みが原因で生じる隙間が発生しにくい。従って、歪みを吸収するために接着材層を厚くしなくても、隙間なくハニカムユニットを集合させることができる。さらに、接着材層を厚くしない場合には、ハニカム構造体の圧力損失を低減することができる。
また、炭化ケイ素焼結体は、非常に硬い反面脆い。炭化ケイ素からなるモノリス型のハニカム構造体の内部に熱応力等が発生すると、モノリス型のハニカム構造体が熱応力に耐えられず破損することがある。しかし、複数のハニカムユニットが集合したハニカム構造体であると、発生した熱応力等を接着材層等で吸収することができるので、ハニカム構造体は破損しにくい。従って、本発明のハニカム構造体の製造方法では、熱応力により破損しにくいハニカム構造体を製造することができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法において、上記押出成形工程では、上記切断工程において切断される切断用セルと、上記切断工程において切断されない機能セルとが形成されるように押出成形し、上記切断工程では、上記切断用セルに沿って上記モノリス型のハニカム焼成体を切断することが望ましい。
押出成形工程において切断セルを形成することで、切断工程では、切断用セルのセル隔壁を切るだけでハニカムユニットを作製することができる。つまり、容易にモノリス型のハニカム焼成体を切断することができる。
さらに、切断用セルを切断することにより、各ハニカムユニットの切断面には、セル隔壁の一部が残ることになる。集合工程においてハニカムユニットを接着材層を介して集合させる際に、このセル隔壁の一部がアンカーとしての機能を果たす。従って、製造されるハニカム構造体において、各ハニカムユニットは強固に固定される。
本発明のハニカム構造体の製造方法において、上記押出成形工程では、上記切断用セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積より大きくなるように押出成形することが望ましい。
切断用セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が大きい場合には、切断工程においてモノリス型のハニカム焼成体を切断する際に、多少切断位置がずれても機能セルを損傷させることなく切断用セルを切断しやすくなる。そのため、製造されるハニカム構造体に欠陥が生じにくくなる。
本発明のハニカム構造体の製造方法において、上記押出成形工程では、上記切断領域に配置される上記切断用セルのセル密度を、上記機能領域に配置される上記機能セルのセル密度より小さくするように押出成形することが望ましい。
切断領域に配置される切断用セルのセル密度が小さい場合には、切断工程において切断するセル隔壁の数を少なくすることができる。従って、効率よくモノリス型のハニカム焼成体を切断することができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法において、上記機能セルは、上記機能領域の外周に配置される外周機能セルと、上記外周機能セルの内側に配置される内部機能セルとを含み、上記押出成形工程では、少なくとも１つの上記外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形することが望ましい。
このように押出成形すると、外周が厚いハニカムユニットを作製することができる。そのためハニカムユニットの外枠が機械的に頑丈な構造となり、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度となる。また、外周の体積が大きいので、ハニカムユニットの熱容量を増加させることができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法において、上記外周機能セルは、上記ハニカム成形体の外周部に配置される第１外周機能セルと、上記ハニカム成形体の外周部以外に配置される第２外周機能セルとを含み、上記押出成形工程では、上記第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形することが望ましい。
上記構造であると、製造されるハニカム構造体全体の外枠部分の体積が大きくなる。そのため、製造されるハニカム構造体の外枠部分が機械的に頑丈な構造となり外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、製造されるハニカム構造体全体の外枠部分の体積が大きくなるので、熱容量の低下を抑制することができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法において、上記押出成形工程では、上記第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０～８０％となるように押出成形することが望ましい。
第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０％未満であると、第１外周機能セルの開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなる。そのため製造されるハニカム構造体では、排ガスが第１外周機能セルのセル隔壁を通過する際のガス通過抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる。
第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の８０％を超えると、製造されるハニカム構造体の外枠部分の体積が小さくなり、機械的に弱くなり、熱容量が低下しやすくなる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記押出成形工程では、上記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状が矩形となり、上記第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状が、上記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状となり、上記第１外周機能セルを形成する上記セル隔壁に、上記機能領域の外側に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域が形成されるように押出成形することが望ましい。
このような形状の内部機能セル及び第１外周機能セルは押出成形により容易に形成することができる。従って、第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を容易に内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくすることができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記押出成形工程では、上記第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形することが望ましい。
第２外周機能セルが上記形状であると、ハニカムユニット全体の外枠部分の体積が大きくなる。そのため、ハニカムユニットの外枠部分が機械的に頑丈な構造となり外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカムユニットの外枠部分の体積が大きくなるので、熱容量の低下を抑制することができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記押出成形工程では、上記第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０～８０％となるように押出成形することが望ましい。
第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０％未満であると、第２外周機能セルの開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなる。そのため、排ガスが第２外周機能セルのセル隔壁を通過する際のガス通過抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる。
第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の８０％を超えると、作製されるハニカムユニットの外枠部分の体積が小さくなり、機械的に弱くなり、熱容量が低下しやすくなる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記押出成形工程では、上記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状が矩形となり、上記第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状が、上記内部機能セルの断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状となり、上記第２外周機能セルを形成する上記セル隔壁に、上記機能領域の外側に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域が形成されるように押出成形することが望ましい。
このような形状の内部機能セル及び第２外周機能セルは押出成形により容易に形成することができる。従って、第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を容易に内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくすることができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記押出成形工程では、上記機能セルのセル隔壁の厚さを０．２１０ｍｍ以下となるように押出成形することが望ましい。
押出成形工程において形成する機能セルのセル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下であると、機能セルのセル隔壁の厚さが充分薄いので、製造されるハニカム構造体において、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失を充分に低くすることができる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
一方、押出成形工程において形成する機能セルのセル隔壁の厚さが、０．２１０ｍｍを超えると、機能セルのセル隔壁の厚さが厚すぎるので、製造されるハニカム構造体において、排ガスが機能セルのセル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記セルの一方の端部を封止する封止工程をさらに含むことが望ましい。
このようにして製造されたハニカム構造体は、排ガス中のＰＭを除去するハニカムフィルタとして機能する。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記ハニカム構造体の外周に外周コート層を設ける外周コート層形成工程をさらに含むことが望ましい。
外周コート層を設けることにより、製造されるハニカム構造体の機械的強度を向上させることができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記外周コート層形成工程の前に、上記ハニカム構造体の外周を切削しハニカム構造体の形状を整形する切削工程をさらに含むことが望ましい。
ハニカム構造体の外周を切削しハニカム構造体の形状を整形することで、ハニカム構造体の側面に欠けや窪みが生じていたとしても、それらを整形することができる。
図１（ａ）～（ｅ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一例を、工程順に模式的に示す工程図である。 図２（ａ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法において押出成形されるハニカム成形体の一例を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 図３－１（ａ）及び（ｂ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法の押出成形工程において成形されるハニカム成形体の一部を拡大して模式的に示す拡大図であり、切断される切断用セル及び機能セルの長手方向に垂直方向の断面の形状の一例を模式的に示す模式図である。 図３－２（ｃ）及び（ｄ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法の押出成形工程において成形されるハニカム成形体の一部を拡大して模式的に示す拡大図であり、切断される切断用セル及び機能セルの長手方向に垂直方向の断面の形状の一例を模式的に示す模式図である。 図３－３（ｅ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法の押出成形工程において成形されるハニカム成形体の一部を拡大して模式的に示す拡大図であり、切断される切断用セル及び機能セルの長手方向に垂直方向の断面の形状の一例を模式的に示す模式図である。 図４は、本発明のハニカム構造体の製造方法における押出成形工程において形成する、セル隔壁が切断領域であるハニカム成形体の一例を拡大して模式的に示す拡大図である。 図５は、本発明のハニカム構造体の製造方法における押出成形工程において成形するハニカム成形体の長手方向に垂直方向の断面のうち、機能領域の一例を拡大して模式的に示す拡大図である。 図６は、内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。 図７（ａ）～（ｅ）は、外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。 図８（ａ）～（ｄ）は、角部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。 図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法の押出成形工程で押出成形するハニカム成形体の長手方向の垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す模式図である。 図１０（ａ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法により製造されたハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 図１１（ａ）～（ｃ）は、比較例１のハニカム構造体の製造方法において、押出成形して形成するハニカム成形体を模式的に示す斜視図である。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法は、排ガスの流路となる複数のセルと上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えた炭化ケイ素からなるハニカムユニットが複数個集合したハニカム構造体の製造方法であって、炭化ケイ素を含むセラミック原料を押出成形し、ハニカム成形体を作製する押出成形工程と、上記ハニカム成形体を脱脂し、ハニカム脱脂体を作製する脱脂工程と、上記ハニカム脱脂体を焼成し、モノリス型のハニカム焼成体を作製する焼成工程と、上記モノリス型のハニカム焼成体を長手方向に平行な方向に切断し、複数個のハニカムユニットを作製する切断工程と、上記複数個のハニカムユニットを接着材層を介して集合させ、ハニカム構造体を作製する集合工程とを含み、上記押出成形工程において作製された上記ハニカム成形体は、長手方向に垂直方向の断面において、上記切断工程において切断される切断領域と、上記切断領域以外の機能領域とを有することを特徴とする。
本発明のハニカム構造体の製造方法の概要について図面を用いて説明する。
図１（ａ）～（ｅ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一例を、工程順に模式的に示す工程図である。
本発明のハニカム構造体の製造方法により製造されるハニカム構造体１を製造する際には、まず、図１（ａ）に示すように、炭化ケイ素を含むセラミック原料を押出成形し、ハニカム成形体１１を作製する押出成形工程を行う。
炭化ケイ素は、耐熱性に優れた材料であるので、後述する工程を経て製造されるハニカム構造体１は、耐熱性に優れる。
次に、図１（ｂ）に示すように、ハニカム成形体１１に含まれる有機物を除去するために、ハニカム成形体１１を脱脂し、ハニカム脱脂体１２を作製する脱脂工程を行う。
次に、図１（ｃ）に示すように、ハニカム脱脂体１２に含まれる炭化ケイ素を焼結させるために、ハニカム脱脂体１２を焼成し、モノリス型のハニカム焼成体１３を作製する焼成工程を行う。
通常、ハニカム構造体を製造する際には、複数のハニカムユニットを焼成した後、焼成されたハニカムユニットを搬送等して集合させる。この焼成されたハニカムユニットを搬送等する際に、ハニカムユニット同士が接触し、ハニカムユニットに損傷が生じることがある。このような損傷したハニカムユニットを用いてハニカム構造体を製造すると、製造されたハニカム構造体は、ガスが漏れやすくなる等の欠陥が生じる。
一方、ハニカム構造体１を製造する際には、モノリス型のハニカム焼成体１３を焼成した後、焼成されたモノリス型のハニカム焼成体１３を搬送等することになる。
モノリス型のハニカム焼成体１３の表面積は、同じ大きさのハニカム焼成体を構成する複数のハニカムユニットの総表面積よりも小さい。従って、モノリス型のハニカム焼成体１３の方が、複数のハニカムユニットよりも何かと接触する機会が少なくなる。
すなわち、モノリス型のハニカム焼成体１３は、何かと接触して破損する機会が少なくなる。そのため、本発明のハニカム構造体の製造方法でハニカム構造体１を製造する場合には、ハニカム構造体１に欠陥が生じにくい。
次に、図１（ｄ）に示すように、モノリス型のハニカム焼成体１３を長手方向（図１（ｄ）中矢印の方向）に平行な方向に切断し、複数個のハニカムユニット１４を作製する切断工程を行う。
モノリス型のハニカム焼成体１３は、炭化ケイ素が焼結してなるので、非常に硬く変形しにくい。そのため、モノリス型のハニカム焼成体１３を切断すると、変形しにくく所定の形状を有するハニカムユニット１４を作製することができる。
次に、図１（ｅ）に示すように、複数個のハニカムユニット１４を接着材層１５を介して集合させ、ハニカム構造体１を作製する集合工程を行う。
一般に、形状に歪みがあるハニカムユニットを集合させると、製造されたハニカム構造体では、ハニカムユニット同士の間に隙間が生じやすくなり、ガス漏れの原因となり易くなる。そのため、形状に歪みがあるハニカムユニットを集合させる際には、その歪みを吸収するために、接着材層を厚くする必要がある。接着材層を厚くすると、圧力損失が上昇することになる。
一方、上記の通り、切断工程で作製されたハニカムユニット１４は変形しにくいので形状に歪みが生じにくい。そのため、集合させる際にハニカムユニット１４の歪みが原因で生じる隙間が発生しにくい。従って、歪みを吸収するために接着材層１５を厚くしなくても、隙間なくハニカムユニット１４を集合させることができる。さらに、接着材層１５を厚くしない場合には、ハニカム構造体１の圧力損失を低減することができる。
また、炭化ケイ素焼結体は、非常に硬い反面脆い。炭化ケイ素からなるモノリス型のハニカム構造体の内部に熱応力等が発生すると、モノリス型のハニカム構造体が熱応力に耐えられず破損することがある。しかし、複数のハニカムユニット１４が集合したハニカム構造体１であると、発生した熱応力等を接着材層１５等で吸収することができるので、ハニカム構造体１は破損しにくい。従って、本発明のハニカム構造体の製造方法では、熱応力により破損しにくいハニカム構造体１を製造することができる。
次に本発明のハニカム構造体の製造方法の各工程を詳しく説明する。
（１）押出成形工程
（１－１）セラミック原料の準備
まず、ハニカム焼成体の原料となるセラミック原料を準備する。セラミック原料は炭化ケイ素粉末と、有機バインダと、可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより準備することができる。
炭化ケイ素は、耐熱性に優れた材料であるので、本発明のハニカム構造体の製造方法により製造されるハニカム構造体１は、耐熱性に優れる。
上記セラミック原料には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔材を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが望ましい。
（１－２）押出成形
次に、上記セラミック原料を所定の金型を用いて押出成形し、所定の長さで切断することによりハニカム成形体を作製する。
本工程で押出成形するハニカム成形体の形状について説明する。
図２（ａ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法において押出成形されるハニカム成形体の一例を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明のハニカム構造体の製造方法において押出成形されるハニカム成形体の一例であるハニカム成形体１１は、複数のセル２０と、セル２０を区画形成するセル隔壁３０とを備えている。
さらに、図２（ｂ）に示すように、ハニカム成形体１１は、長手方向に垂直方向の断面において、切断工程において切断される切断領域５１と、切断領域５１以外の機能領域５２とを有する。
なお、押出成形により作製されるハニカム成形体１１の形状は、柱状であることが望ましく、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように円柱であることがより望ましい。
また、図２（ｂ）に示すように、ハニカム成形体１１の長手方向に垂直方向の断面において切断領域５１は直線状に形成されるが、切断領域５１は、ハニカム成形体１１の長手方向に垂直方向の断面形状である円を縦方向に４等分、横方向に４等分するように形成することが望ましい。
なお、後の工程において、切削工程及び外周コート層形成工程を行う場合には、モノリス型のハニカム焼成体の大きさが、完成品であるハニカム構造体の大きさよりも５～２０％大きくなるように、ハニカム成形体１１を整形することが望ましい。
切断領域５１について説明する。本発明のハニカム構造体の製造方法において、押出成形工程で成形する切断領域５１の形状は特に限定されないが、切断工程において切断される切断用セル２１と、切断されない機能セル２２とが形成されるように押出成形してもよい。
図３－１（ａ）及び（ｂ）、図３－２（ｃ）及び（ｄ）、並びに、図３－３（ｅ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法の押出成形工程において成形されるハニカム成形体の一部を拡大して模式的に示す拡大図であり、切断される切断用セル及び機能セルの長手方向に垂直方向の断面の形状の一例を模式的に示す模式図である。
なお、図３－１（ａ）及び（ｂ）、図３－２（ｃ）及び（ｄ）、並びに、図３－３（ｅ）中、直線Ｘは、後の工程においてハニカム成形体１１がモノリス型のハニカム焼成体１３となった際に、切断工程において切断される箇所である。
図３－１（ａ）に示すように、本発明のハニカム構造体の製造方法における押出成形工程で成形する切断用セル２１の長手方向に垂直方向の断面の形状と、機能セル２２の長手方向に垂直方向の断面の形状とは同一の形状であってもよい。また、これらの形状は矩形であってもよく、正方形であってもよい。
このように切断用セル２１及び機能セル２２を形成した場合、切断領域５１及び機能領域５２は以下の領域となる。
すなわち、切断領域５１は、切断用セル２１、切断用セル２１同士の間にあるセル隔壁３０、及び、切断用セル２１と機能セル２２との間にあるセル隔壁３０の厚さを２等分した領域のうち切断用セル２１側のセル隔壁３０からなる領域である。
また、機能領域５２は、切断領域５１以外の部分の領域である。
このように押出成形工程において切断用セル２１を形成することで、切断工程では、切断用セル２１を形成するセル隔壁３０を切るだけでハニカムユニット１４を作製することができる。つまり、容易にモノリス型のハニカム焼成体１３を切断することができる。
さらに、切断用セル２１を切断することにより、各ハニカムユニット１４の切断面には、セル隔壁３０の一部が残ることになる。集合工程においてハニカムユニットを接着材層１５を介して集合させる際に、このセル隔壁３０の一部がアンカーとしての機能を果たす。従って、製造されるハニカム構造体において、各ハニカムユニット１４は強固に固定される。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、押出成形工程において、図３－１（ｂ）に示すように、切断用セル２１の切断方向に垂直方向の長さが、機能セル２２の切断方向に垂直方向の長さより大きくなるように押出成形することが望ましい。
図３－１（ｂ）において、切断用セル２１の長手方向に垂直方向の断面の形状は、機能セル２２の長手方向に垂直方向の断面の形状を切断方向に垂直方向に拡大した形状である。
切断用セル２１の長手方向に垂直方向の断面の形状が、切断方向に垂直方向に拡大した形状であると、切断工程においてモノリス型のハニカム焼成体１３を切断する際に、多少切断位置がずれても機能セル２２を損傷させることなく切断用セル２１を切断しやすくなる。そのため、製造されるハニカム構造体１に欠陥が生じにくくなる。
ハニカム構造体１の長手方向に垂直方向の断面において、切断用セル２１の切断方向に垂直方向の長さと、機能セル２２の切断方向に垂直方向の長さとの比は、切断用セル２１の切断方向に垂直方向の長さ：機能セル２２の切断方向に垂直方向の長さ＝１．２：１～２．５：１であることが望ましい。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、押出成形工程において、図３－２（ｃ）に示すように、切断領域５１に配置される切断用セル２１のセル密度を、機能領域５２に配置される機能セル２２のセル密度より小さくするように押出成形することが望ましい。
図３－２（ｃ）において、切断用セル２１の長手方向に垂直方向の断面の形状は、隣り合う２つの機能セル２２及びその間にあるセル隔壁３０からなる形状からセル隔壁３０を取り除いた形状である。
切断領域５１に配置される切断用セル２１のセル密度が小さい場合には、切断工程において切断するセル隔壁３０の数を少なくすることができる。従って、効率よくモノリス型のハニカム焼成体１３を切断することができる。
切断領域５１に配置される切断用セル２１のセル密度と、機能領域５２に配置される機能セル２２のセル密度との比は、切断領域５１に配置される切断用セル２１のセル密度：機能領域５２に配置される機能セル２２のセル密度＝１：１．２～１：２．５であることが望ましい。
なお、機能領域５２に配置される機能セル２２のセル密度は、１５．５～６２個／ｃｍ２（１００～４００ｃｐｓｉ）の範囲であることが望ましく、３１～４６．５個／ｃｍ２（２００～３００ｃｐｓｉ）の範囲であることがより望ましい。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、押出成形工程において、図３－２（ｄ）に示すように、切断用セル２１の長手方向に垂直方向の断面の面積が、機能セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積より大きくなるように押出成形することが望ましい。
図３－２（ｄ）において、切断用セル２１の長手方向に垂直方向の断面の形状は、機能セル２２の長手方向に垂直方向の断面の形状を縦横比を変えず拡大した形状である。
切断用セル２１の長手方向に垂直方向の断面の面積が大きい場合には、切断工程においてモノリス型のハニカム焼成体１３を切断する際に、多少切断位置がずれても機能セル２２を損傷させることなく切断用セル２１を切断しやすくなる。そのため、製造されるハニカム構造体１に欠陥が生じにくくなる。
また、このような形状であると、切断領域５１に配置される切断用セル２１のセル密度を、機能領域５２に配置される機能セル２２のセル密度より小さくすることができる。そのため、切断工程において切断するセル隔壁３０の数を少なくすることができる。従って、効率よくモノリス型のハニカム焼成体１３を切断することができる。
なお、各セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は以下の方法により求めることができる。
まず、ハニカム構造体１を長手方向に垂直方向に切断する。次に、ハニカム構造体１の長手方向に垂直方向の断面のＳＥＭ画像を撮影する。
撮影したＳＥＭ画像を２値化してセル隔壁３０等の骨格部分と、各セルの空間部分とを識別する。そして、ＳＥＭ画像において各セルの空間部分と識別された部分の面積を各セルの面積とする。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、押出成形工程において、図３－３（ｅ）に示すように、切断用セル２１と機能セル２２との間にあるセル隔壁３０の厚さを、機能セル２２のみを形成するセル隔壁３０の厚さよりも厚くなるように押出成形することが望ましい。
このように押出成形すると、外周が厚いハニカムユニット１４を作製することができる。そのためハニカムユニット１４の外枠が機械的に頑丈な構造となり、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度となる。また、外周の体積が大きいので、ハニカムユニット１４の熱容量を増加させることができる。
切断用セル２１と機能セル２２との間にあるセル隔壁３０の厚さは、機能セル２２のみを形成するセル隔壁３０の厚さの１．５～３倍であることが望ましく、２～３倍であることがより望ましい。
本発明のハニカム構造体の製造方法では、押出成形工程では、機能セル２２のセル隔壁３０の厚さを０．２１０ｍｍ以下となるように押出成形することが望ましく、０．０７５～０．１６０ｍｍとすることがより望ましい。
押出成形工程において形成する機能セル２２のセル隔壁３０の厚さが０．２１０ｍｍ以下であると、機能セル２２のセル隔壁３０の厚さが充分薄いので、製造されるハニカム構造体１において、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くすることができる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
一方、押出成形工程において形成する機能セル２２のセル隔壁３０の厚さが、０．２１０ｍｍを超えると、機能セル２２のセル隔壁３０の厚さが厚すぎるので、製造されるハニカム構造体１において、排ガスが機能セル２２のセル隔壁３０を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
なお、本発明のハニカム構造体の製造方法において、押出成形工程で成形するハニカム成形体１１では、セル隔壁３０が切断領域５１となるように押出成形してもよい。
図４は、本発明のハニカム構造体の製造方法における押出成形工程において形成する、セル隔壁が切断領域であるハニカム成形体の一例を拡大して模式的に示す拡大図である。
図４に示すように、本発明のハニカム構造体の製造方法における押出成形工程では、切断工程において切断される切断用セル隔壁３１と切断されない機能セル隔壁３２とが形成されるようにハニカム成形体１１を押出成形してもよい。
図４中、直線Ｙは、後の工程においてハニカム成形体１１がモノリス型のハニカム焼成体１３となった際に、切断工程において切断される箇所である。
このように切断用セル隔壁３１と、機能セル隔壁３２とを形成した場合、切断用セル隔壁３１が切断領域５１となり、機能セル隔壁３２は機能領域５２に配置されることになる。
図４では、切断用セル隔壁３１の厚さが、機能セル隔壁３２の厚さよりも厚い。そのため、切断工程において、機能領域５２に配置されたセル２０を傷つけることなく、モノリス型のハニカム焼成体１３を切断することができる。
次に、機能領域５２に配置される機能セル２２の形状について図面を用いてより詳しく説明する。
図５は、本発明のハニカム構造体の製造方法における押出成形工程において成形するハニカム成形体の長手方向に垂直方向の断面のうち、機能領域の一例を拡大して模式的に示す拡大図である。
図５に示すように、押出成形工程において成形するハニカム成形体１１の機能セル２２は、機能領域５２の外周５３に配置される外周機能セル２２ａと、外周機能セル２２ａの内側に配置される内部機能セル２２ｂとを含んでいる。さらに、機能セル２２は、機能領域５２の角部５４に配置される角部機能セル２２ｃを含んでいる。
なお、本明細書において、「機能領域の角部」は、「機能領域の外周」に含まれない。すなわち、外周機能セル２２ａに角部機能セル２２ｃは含まれない。
また、本明細書において、「機能領域の角部」とは、ハニカム成形体の長手方向に垂直方向の断面において、機能領域５２を形成する輪郭のうち、２本の線分が直角に交わる部分の近傍を意味する。
本発明のハニカム構造体の製造方法における押出成形工程では、成形されるハニカム成形体の形状を図５に示すように、少なくとも１つの外周機能セル２２ａの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形することが望ましい。
このように押出成形すると、外周が厚いハニカムユニット１４を作製することができる。そのためハニカムユニット１４の外枠が機械的に頑丈な構造となり、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度となる。また、外周の体積が大きいので、ハニカムユニット１４の熱容量を増加させることができる。
なお、本発明のハニカム構造体の製造方法における押出成形工程では、全ての外周機能セル２２ａの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形してもよい。
なお、外周機能セル２２ａの長手方向に垂直方向の断面の面積は、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０～８０％であることが望ましい。
外周機能セル２２ａの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０％未満であると、外周機能セル２２ａの開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなる。そのため、排ガスが外周機能セル２２ａのセル隔壁３０を通過する際のガス通過抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる。
外周機能セル２２ａの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の８０％を超えると、作製されるハニカムユニット１４の外枠部分の体積が小さくなり、機械的に弱くなり、熱容量が低下しやすくなる。
外周機能セル２２ａ、内部機能セル２２ｂ及び角部機能セル２２ｃについて図面を用いてより詳しく説明する。
図６は、内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図７（ａ）～（ｅ）は、外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図８（ａ）～（ｄ）は、角部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
内部機能セル２２ｂの断面形状は、図６に示すように、矩形αであることが望ましい。また矩形αは正方形であることがより望ましい。
外周機能セル２２ａの断面形状は、内部機能セル２２ｂの断面形状である矩形αから角部を面取りした形状であることが望ましい。
すなわち、押出成形工程において、内部機能セル２２ｂの断面形状である矩形αから２つの角部が面取りされた形状となり、外周機能セル２２ａを形成するセル隔壁３０に、機能領域５２の外側に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域３３が形成されるように押出成形することが望ましい。
このような形状としては、図７（ａ）～（ｅ）に示す形状があげられる。
なお、なお、本明細書において、「矩形から角部が面取りされた形状」とは、矩形から、矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
図７（ａ）は、矩形αの隣り合う２つの角部が２つの線分Ａ及びＢにより、それぞれ切り取られた６角形である外周機能セル２２ａの断面形状を示している。線分Ａ及びＢは直接接しておらず、線分Ａ及びＢを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、切り取られた２つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、上記６角形の一辺を形成している。
図７（ｂ）は、矩形αの隣り合う２つの角部が２つの線分Ｃ及びＤにより、それぞれ切り取られた５角形である外周機能セル２２ａの断面形状を示している。線分Ｃと線分Ｄとは矩形αを形成する辺において交差している。なお、線分Ｃと線分Ｄとは矩形αの内部で交差していてもよい。すなわち、切り取られる２つの角部の間には、上記５角形を構成する辺が存在していない。
図７（ｃ）は、矩形αの隣り合う２つの角部のうち一方の角部が線分Ｅ及びＦにより切り取られ、もう一方の角部が線分Ｇ及びＨにより切り取られた８角形である外周機能セル２２ａの断面形状を示している。線分Ｅと線分Ｆとは、矩形αの内部で互い交差している。さらに、線分Ｇと線分Ｈとも、矩形αの内部で互い交差している。また、切り取られた２つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、上記８角形の一辺を形成している。
図７（ｄ）は、矩形αの隣り合う２つの角部が２つの曲線Ａ´及びＢ´により、それぞれ切り取られた外周機能セル２２ａの断面形状を示している。曲線Ａ´及びＢ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ａ及びＢを折り曲げた曲線である。切り取られた２つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、外周機能セル２２ａの断面形状の輪郭を形成している。
図７（ｅ）は、矩形αの隣り合う２つの角部が２つの曲線Ｃ´及びＤ´により、それぞれ切り取られた外周機能セル２２ａの断面形状を示している。曲線Ｃ´及びＤ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｃ及びＤを折り曲げた曲線である。曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは矩形αを形成する辺において交差している。なお、曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは、矩形αの内部で交差していてもよい。
このような形状の内部機能セル２２ｂ及び外周機能セル２２ａは押出成形により容易に形成することができる。従って、外周機能セル２２ａの長手方向に垂直方向の断面の面積を容易に、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくすることができる。
角部機能セル２２ｃの断面形状は、内部機能セル２２ｂの断面形状である矩形αから角部を面取りした形状であることが望ましい。このような形状としては、図８（ａ）～（ｄ）に示す形状があげられる。
図８（ａ）は、矩形αの角部のうち最も機能領域５２の内側になる角部を除いて、３つの角部が線分Ｉ、Ｊ及びＫによりそれぞれ切り取られた７角形である角部機能セル２２ｃの断面形状を示している。線分Ｉ及びＪは直接接しておらず、線分Ｉ及びＪを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、線分Ｉ及びＫは直接接しておらず、線分Ｉ及びＫを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある矩形αの辺の一部は、角部機能セル２２ｃの断面形状である７角形の一辺をそれぞれ形成している。
図８（ｂ）は、矩形αの角部のうち最も機能領域５２の内側になる角部が線分Ｌにより切り取られた５角形である角部機能セル２２ｃの断面形状を示している。
図８（ｃ）は、矩形αの角部のうち最も機能領域５２の内側になる角部を除いて、３つの角部が曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´によりそれぞれ切り取られた角部機能セル２２ｃの断面形状を示している。曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｉ、Ｊ及びＫを折り曲げた曲線である。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある矩形αの辺の一部は、角部機能セル２３ｃの断面形状の輪郭を形成している。
図８（ｄ）は、矩形αの角部のうち最も機能領域５２の内側になる角部が曲線Ｌ´により切り取られた角部機能セル２２ｃの断面形状を示している。曲線Ｌ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｌを折り曲げた曲線である。
これまで、外周機能セル２２ａ、内部機能セル２２ｂ及び角部機能セル２２ｃを、機能領域５２に着目して説明してきたが、本発明のハニカム構造体の製造方法の押出成形工程で押出成形するハニカム成形体全体に着目した場合、各機能セル２２は、以下に説明する形状、配置であることが望ましい。
図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法の押出成形工程で押出成形するハニカム成形体の長手方向の垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す模式図である。
図９（ａ）に示すように、本発明のハニカム構造体の製造方法において、押出成形工程では、外周機能セル２２ａは、ハニカム成形体１１の外周部６１に配置される第１外周機能セル２２ａ１と、ハニカム成形体１１の外周部６１以外の機能領域５２に配置される第２外周機能セル２２ａ２とを含み、第１外周機能セル２２ａ１の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形することが望ましい。
上記構造であると、製造されるハニカム構造体１全体の外枠部分の体積が大きくなる。そのため、製造されるハニカム構造体１の外枠部分が機械的に頑丈な構造となり外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、製造されるハニカム構造体１全体の外枠部分の体積が大きくなるので、熱容量の低下を抑制することができる。
また、本発明のハニカム構造体の製造方法において、押出成形工程では、第１外周機能セル２２ａ１の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０～８０％となるように押出成形することが望ましい。
第１外周機能セル２２ａ１の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０％未満であると、第１外周機能セル２２ａ１の開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなる。そのため製造されるハニカム構造体では、排ガスが第１外周機能セル２２ａ１のセル隔壁３０を通過する際のガス通過抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる。
第１外周機能セル２１ａ１の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の８０％を超えると、製造されるハニカム構造体１の外枠部分の体積が小さくなり、機械的に弱くなり、熱容量が低下しやすくなる。
なお、内部機能セル２２ｂの形状は既に説明した図６に示す形状であってもよい。さらに、第１外周機能セル２２ａ１の形状は、図７（ａ）～（ｅ）に示す形状であってもよい。
すなわち、押出成形工程では、内部機能セル２２ｂの断面形状が矩形αとなり、第１外周機能セル２２ａ１の断面形状が、内部機能セル２２ｂの断面形状である矩形αから２つの角部が面取りされた形状となり、第１外周機能セル２２ａ１を形成するセル隔壁３０に、機能領域５２の外側に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域３３が形成されるように押出成形することが望ましい。
このような形状の第１外周機能セル２２ａ１は押出成形により容易に形成することができる。従って、第１外周機能セル２２ａ１の長手方向に垂直方向の断面の面積を容易に内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくすることができる。
また、図９（ａ）において、第２外周機能セル２２ａ２の断面形状は、矩形αと合同な形状である。しかし、図９（ｂ）に示すように、本発明のハニカム構造体の製造方法において、押出成形工程では、第２外周機能セル２２ａ２の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形してもよい。
第２外周機能セル２２ａ２が上記形状であると、切断工程を経て作製されるハニカムユニット１４全体の外枠部分の体積が大きくなる。そのため、ハニカムユニット１４の外枠部分が機械的に頑丈な構造となり外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカムユニット１４の外枠部分の体積が大きくなるので、熱容量の低下を抑制することができる。
また、本発明のハニカム構造体の製造方法では、押出成形工程では、第２外周機能セル２２ａ２の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０～８０％となるように押出成形することが望ましい。
第２外周機能セル２２ａ２の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０％未満であると、第２外周機能セル２２ａ２の開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなる。そのため、排ガスが第２外周機能セル２２ａ２のセル隔壁３０を通過する際のガス通過抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる。
第２外周機能セル２２ａ２の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積の８０％を超えると、作製されるハニカムユニット１４の外枠部分の体積が小さくなり、機械的に弱くなり、熱容量が低下しやすくなる。
また、第２外周機能セル２２ａ２の形状は、図７（ａ）～（ｅ）に示す形状であってもよい。
すなわち、押出成形工程では、第２外周機能セル２２ａ２の長手方向に垂直方向の断面形状が、内部機能セル２２ｂの断面形状である矩形αから２つの角部が面取りされた形状となり、第２外周機能セル２２ａ２を形成するセル隔壁３０に、機能領域５２の外側に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域３３が形成されるように押出成形することが望ましい。
このような形状の第２外周機能セル２２ａ２は押出成形により容易に形成することができる。従って、第２外周機能セル２２ａ２の長手方向に垂直方向の断面の面積を容易に内部機能セル２２ｂの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくすることができる。
（２）乾燥工程
次に、上記押出成形工程で得られたハニカム成形体１１を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、又は、凍結乾燥機等を用いて乾燥させる。ハニカム成形体１１の乾燥では、マイクロ波乾燥機と熱風乾燥機とを併用するか、又は、マイクロ波乾燥機を用いてハニカム成形体をある程度の水分となるまで乾燥させた後、熱風乾燥機を用いてハニカム成形体中の水分を完全に除去してもよい。
（３）脱脂工程
次に、ハニカム成形体１１を３００～６５０℃で、０．５～３時間加熱することによりハニカム成形体１１中の有機物を除去し、ハニカム脱脂体１２を作製する。
（４）焼成工程
ハニカム脱脂体１２を窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で、１８００～２２００℃、０．５～４時間焼成し、モノリス型のハニカム焼成体１３を作製する。
（５）切断工程
モノリス型のハニカム焼成体１３を長手方向に平行な方向に切断し、複数個のハニカムユニット１４を作製する。
モノリス型のハニカム焼成体１３を切断する位置は、上記（１）押出成形工程の説明で既に述べたのでここでの記載は省略する。
モノリス型のハニカム焼成体を切断する手段としては特に限定されないがダイヤモンドカッター等を用いて切断することができる。
（６）集合工程
（６－１）接着材ペーストの準備
まず、ハニカムユニット１４を接着させるための接着材ペーストを作製する。
接着材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
接着材ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物粒子、窒化物粒子等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機粒子の中では、熱伝導性に優れる炭化ケイ素粒子が望ましい。
上記接着材ペーストに含まれる無機繊維及び／又はウィスカとしては、例えば、シリカ－アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等からなる無機繊維及び／又はウィスカ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機繊維の中では、アルミナファイバが望ましい。また、無機繊維は、生体溶解性ファイバであってもよい。
さらに、上記接着材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。
（６－２）ハニカムユニットの集合
準備した接着材ペーストをハニカムユニットの側面に塗り、複数のハニカムユニットを集合する。
その後、集合されたハニカムユニットを加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層１５とし、円柱状のハニカム構造体１を作製する。
（７）切削工程
次に、後の外周コート層形成工程を行う場合には、ハニカム構造体１の外周を切削しハニカム構造体１の形状を整形してもよい。
ハニカム構造体１の外周を切削しハニカム構造体１の形状を整形することで、ハニカム構造体１の側面に欠けや窪みが生じていたとしても、それらを整形することができる。
（８）外周コート層形成工程
次に、必要に応じて、ハニカム構造体１の外周に、ハニカム構造体１の外周に外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層１６を形成してもよい。
ここで、外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。また、外周コート材ペーストとして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。なお、外周コート層１６は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。さらに、ハニカム構造体１の外周を所定の形状に切削してから外周コート層１６を設けてもよい。
外周コート層１６を設けることにより、製造されるハニカム構造体１の機械的強度を向上させることができる。
以上の工程を経て、ハニカム構造体１を製造することができる。
また、ハニカム構造体１を、排ガスを浄化するためのハニカム触媒として機能させるために、ハニカム構造体１のセル２０に触媒を担持してもよい。
担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、この中では、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これら触媒が担持されていると、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
触媒を担持する方法としては、特に限定されず、例えば、上記（６）集合工程前に、ハニカムユニット１４を触媒含有溶液に浸漬した後、加熱することにより触媒を担持してもよい。
また、ハニカム構造体１を、排ガス中のＰＭを捕集するハニカムフィルタとして機能させるために、セル２０の一方の端部を封止する封止工程を行ってもよい。
セル２０の一方の端部を封止する方法としては、特に限定されないが、例えば、上記（２）乾燥工程の後に、ハニカム成形体１１の所定のセル２０に封止材となる封止材ペーストを充填して上記セル２０を封止してもよい。ここで、封止材ペーストとしては、上記セラミック原料を用いることができる。
また、上記（５）切断工程の後に、ハニカムユニット１４の所定のセル２０に封止材となる封止材ペーストを充填して上記セル２０を封止してもよい。その後、上記（３）脱脂工程及び（４）焼成工程と同じ条件で脱脂及び焼成することにより封止材ペーストを焼結させてもよい。
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法により製造されたハニカム構造体について説明する。
図１０（ａ）は、本発明のハニカム構造体の製造方法により製造されたハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。
図１０（ａ）に示すハニカム構造体は、一方の端部が封止材１１８により封止されており排ガスの流路となる複数のセル１２０と、セル１２０を区画形成する多孔質のセル隔壁１３０とを備えたハニカムユニット１１４が接着材層１１５を介して集合されたハニカムフィルタ１０１である。ハニカムフィルタ１０１の周囲には、外周コート層１１６が形成されている。
上記の構成を有するハニカムフィルタ１０１を排ガスが通過する場合について、図１０（ｂ）を参照して以下に説明する。
図１０（ｂ）に示すように、内燃機関から排出され、ハニカムフィルタ１０１に流入した排ガス（図１０（ｂ）中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカムフィルタ１０１の排ガス流入側端面１０１ａに開口した一のセル１２０に流入し、セル１２０を隔てるセル隔壁１３０を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル隔壁１３０で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス流出側端面１０１ｂに開口した他のセル１２０から流出し、外部に排出される。
このように、本発明のハニカム構造体の製造方法により製造されたハニカムフィルタは、排ガスを処理する排ガス処理体として有用である。
またこのようなハニカムフィルタ１０１では、セル隔壁１３０の気孔率が４０～６５％であることが望ましい。
セル隔壁１３０の気孔率が４０～６５％である場合、セル隔壁１３０は、排ガス中のＰＭを良好に捕集することができ、かつ、セル隔壁１３０に起因する圧力損失の上昇を抑制することができる。従って、初期の圧力損失が低く、ＰＭを堆積しても圧力損失が上昇しにくい。
セル隔壁１３０の気孔率が４０％未満では、セル隔壁１３０の気孔の割合が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁１３０を通過しにくくなり、排ガスがセル隔壁１３０を通過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁１３０の気孔率が６５％を超えると、セル隔壁１３０の機械的強度が低くなり、再生時等において、クラックが発生し易くなる。
またこのようなハニカムフィルタ１０１では、セル隔壁１３０に含まれる気孔の平均気孔径は、８～２５μｍであることが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタ１０１では、圧力損失の増加を抑制しながら、高い捕集効率でＰＭを捕集することができる。
セル隔壁１３０に含まれる気孔の平均気孔径が８μｍ未満であると、気孔が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁１３０を透過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁１３０に含まれる気孔の平均気孔径が２５μｍを超えると、気孔径が大きくなりすぎるので、ＰＭの捕集効率が低下してしまう。
なお、気孔率及び平均気孔径は、水銀圧入法により測定することができる。
また、本発明のハニカム構造体の製造方法で製造するハニカム構造体は、セルの一方を封止せず、セル隔壁に触媒を担持することにより、排ガスを浄化するためのハニカム触媒として使用することができる。このようなハニカム触媒では、排ガスがセルを通過する際に、排ガスを触媒により浄化することができる。
（実施例）
以下に、本発明を実施するための形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明を実施するための形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
（１）押出成形工程
（１－１）セラミック原料の準備
平均粒子径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日油社製　ユニルーブ）０．８重量％、グリセリン１．３重量％、造孔材（アクリル樹脂）１．９重量％、オレイン酸２．８重量％、及び、水１３．２重量％を加えて混合してセラミック原料を準備した。
（１－２）押出成形
次に、上記セラミック原料を金型を用いて押出成形し、以下のように切断用セルと機能セルとが形成されるようにハニカム成形体を作製した。
ハニカム成形体は、底面の直径が１４５．０ｍｍ、長手方向の長さが１５０．０ｍｍである円柱となるように成形した。
押出成形したハニカム成形体は、切断用セルと機能セルとを備えており、切断用セルは、ハニカム成形体の長手方向に垂直方向の断面形状である円を縦方向に４等分及び横方向に４等分する位置に配置されるようにした。
切断用セルの断面形状を、縦×横＝３．６×１．７ｍｍ又は１．７×３．６ｍｍの長方形とした。また、機能セルの断面形状を、１辺が１．７ｍｍの正方形とした。
ハニカム成形体において、切断領域に配置された切断用セルのセル密度は１５．５個／ｃｍ２（１００ｃｐｓｉ）とした。また、機能領域に配置された機能セルのセル密度を３１個／ｃｍ２（２００ｃｐｓｉ）とした。切断用セルを形成するセル隔壁及び機能セルを形成するセル隔壁の厚さを、０．２０３ｍｍとした。
（２）乾燥工程
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記ハニカム成形体を乾燥させることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。
（３）脱脂工程
次に、ハニカム成形体の乾燥体を４００℃、２時間の条件で脱脂処理を行いハニカム脱脂体を作製した。
（４）焼成工程
次に、ハニカム脱脂体を常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、２時間４０分の条件で焼成処理を行いモノリス型のハニカム焼成体を作製した。
モノリス型のハニカム焼成体は、気孔率が４５％及び平均気孔径が１５μｍであった。
（５）切断工程
次に、モノリス型のハニカム焼成体を、ダイヤモンドカッターを用いて、切断用セルに沿って長手方向に平行な方向に切断し、１６個のハニカムユニットを作製した。
（６）集合工程
（６－１）接着材ペーストの準備
平均繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒子径０．６μｍの炭化ケイ素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を混合し耐熱性の接着材ペーストを準備した。
（６－２）ハニカムユニットの集合
接着材ペーストを準備したハニカムユニットの側面に塗り、各ハニカムユニットを集合し円柱状にした。
その後、集合されたハニカムユニットを１２０℃加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、円柱状のハニカム構造体を作製した。
（７）切削工程
次に、ハニカム構造体の外周を切削し底面の直径が１３７．２ｍｍとなるようにハニカム構造体の形状を整形した。
（８）外周コート層形成工程
次に、ハニカム構造体の外周を切削しハニカム構造体の形状を整形した。その後、接着材ペーストと同様の組成からなる外周コート材ペーストをハニカム焼成体集合体の外周面に塗布し、外周コート材ペーストを１２０℃で乾燥固化させて外周コート層を形成した。
（比較例１）
上記「（１－２）押出成形」を以下の「（１－２´）押出成形」に変更し上記「（５）切断工程」を行わなかった以外は、実施例１と同様にして比較例１に係るハニカム構造体を作製した。
（１－２´）押出成形
次に、上記セラミック原料を所定の金型を用いて押出成形し、図１１（ａ）に示す形状のハニカム成形体８１ａを４つ、図１１（ｂ）に示す形状のハニカム成形体８１ｂを８つ、図１１（ｃ）に示す形状のハニカム成形体８１ｃを４つ作製した。
図１１（ａ）～（ｃ）は、比較例１のハニカム構造体の製造方法において、押出成形して形成するハニカム成形体を模式的に示す斜視図である。
図１１（ａ）に示すハニカム成形体８１ａは、大きさを３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セルの長手方向に垂直方向の断面形状を１辺が１．７ｍｍの正方形、セル密度を３１個／ｃｍ２（２００ｃｐｓｉ）、セル隔壁の厚さを０．２０３ｍｍとした。
図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すハニカム成形体８１ｂ及び８１ｃは、ハニカム成形体８１ａの一部を切り取った形状であり、４つのハニカム成形体８１ａと、８つのハニカム成形体８１ｂと、４つのハニカム成形体８１ｃとを組み合わせると、底面の直径が１３７．２ｍｍ、長手方向の長さが１５０．０ｍｍとなる形状とした。
実施例１のハニカム構造体の製造方法では、各工程の間において、ハニカム成形体、ハニカム脱脂体、ハニカム焼成体を持ち運ぶ際に、これらの側面に欠けが発生したとしても、ハニカム構造体の外周を切削しハニカム構造体の形状を整え、外周コート層形成を形成するので、良品とすることができた。
一方、比較例１のハニカム構造体の製造方法では、各工程の間において、ハニカム成形体、ハニカム脱脂体、ハニカム焼成体を持ち運ぶ際に、これらの側面に欠けが発生した場合、回復することができず、不良品となった。
１　ハニカム構造体
１１、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ　ハニカム成形体
１２　ハニカム脱脂体
１３　モノリス型のハニカム焼成体
１４、１１４　ハニカムユニット
１５、１１５　接着材層
１６、１１６　外周コート層
２０、１２０　セル
２１　切断用セル
２２　機能セル
２２ａ　外周機能セル
２２ａ１　第１外周機能セル
２２ａ２　第２外周機能セル
２２ｂ　内部機能セル
２２ｃ　角部機能セル
３０、１３０　セル隔壁
３１　切断用セル隔壁
３２　機能セル隔壁
３３　厚壁領域
５１　切断領域
５２　機能領域
５３　機能領域の外周
５４　機能領域の角部
６１　外周部
１０１　ハニカムフィルタ
１１８　封止材

Claims (15)

  1. 排ガスの流路となる複数のセルと前記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えた炭化ケイ素からなるハニカムユニットが複数個集合したハニカム構造体の製造方法であって、
    炭化ケイ素を含むセラミック原料を押出成形し、ハニカム成形体を作製する押出成形工程と、
    前記ハニカム成形体を脱脂し、ハニカム脱脂体を作製する脱脂工程と、
    前記ハニカム脱脂体を焼成し、モノリス型のハニカム焼成体を作製する焼成工程と、
    前記モノリス型のハニカム焼成体を長手方向に平行な方向に切断し、複数個のハニカムユニットを作製する切断工程と、
    前記複数個のハニカムユニットを接着材層を介して集合させ、ハニカム構造体を作製する集合工程とを含み、
    前記押出成形工程において作製された前記ハニカム成形体は、長手方向に垂直方向の断面において、前記切断工程において切断される切断領域と、前記切断領域以外の機能領域とを有することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
  2. 前記押出成形工程では、前記切断工程において切断される切断用セルと、前記切断工程において切断されない機能セルとが形成されるように押出成形し、
    前記切断工程では、前記切断用セルに沿って前記モノリス型のハニカム焼成体を切断する請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
  3. 前記押出成形工程では、前記切断用セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積より大きくなるように押出成形する請求項２に記載のハニカム構造体の製造方法。
  4. 前記押出成形工程では、前記切断領域に配置される前記切断用セルのセル密度を、前記機能領域に配置される前記機能セルのセル密度より小さくするように押出成形する請求項２又は３に記載のハニカム構造体の製造方法。
  5. 前記機能セルは、前記機能領域の外周に配置される外周機能セルと、前記外周機能セルの内側に配置される内部機能セルとを含み、
    前記押出成形工程では、少なくとも１つの前記外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形する請求項２～４のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  6. 前記外周機能セルは、前記ハニカム成形体の外周部に配置される第１外周機能セルと、前記ハニカム成形体の外周部以外に配置される第２外周機能セルとを含み、前記押出成形工程では、前記第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形する請求項５に記載のハニカム構造体の製造方法。
  7. 前記押出成形工程では、前記第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０～８０％となるように押出成形する請求項６に記載のハニカム構造体の製造方法。
  8. 前記押出成形工程では、前記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状が矩形となり、前記第１外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状が、前記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状となり、前記第１外周機能セルを形成する前記セル隔壁に、前記機能領域の外側に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域が形成されるように押出成形する請求項６又は７に記載のハニカム構造体の製造方法。
  9. 前記押出成形工程では、前記第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さくなるように押出成形する請求項６～８のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  10. 前記押出成形工程では、前記第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０～８０％となるように押出成形する請求項６～９のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  11. 前記押出成形工程では、前記内部機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状が矩形となり、前記第２外周機能セルの長手方向に垂直方向の断面形状が、前記内部機能セルの断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状となり、前記第２外周機能セルを形成する前記セル隔壁に、前記機能領域の外側に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域が形成されるように押出成形する請求項６～１０のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  12. 前記押出成形工程では、前記機能セルのセル隔壁の厚さを０．２１０ｍｍ以下となるように押出成形する請求項２～１１のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  13. 前記セルの一方の端部を封止する封止工程をさらに含む請求項１～１２のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  14. 前記ハニカム構造体の外周に外周コート層を設ける外周コート層形成工程をさらに含む請求項１～１２のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  15. 前記外周コート層形成工程の前に、前記ハニカム構造体の外周を切削しハニカム構造体の形状を整形する切削工程をさらに含む請求項１４に記載のハニカム構造体の製造方法。
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