ハニカムフィルタ及びその製造方法
【課題】初期圧力損失と粒子状物質堆積時における圧力損失の増加を抑制することができるハニカムフィルタを提供する。
【解決手段】流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、少なくとも残余のセル内の隔壁母材の表面に配設された多孔質の捕集層とを備え、捕集層は、複数の粒子が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、捕集層は、複数の粒子として繊維状の繊維粒子を含み、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなり、捕集層の表面の開口率が、２０％以上であるハニカムフィルタ。
【解決手段】流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、少なくとも残余のセル内の隔壁母材の表面に配設された多孔質の捕集層とを備え、捕集層は、複数の粒子が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、捕集層は、複数の粒子として繊維状の繊維粒子を含み、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなり、捕集層の表面の開口率が、２０％以上であるハニカムフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタ及びその製造方法に関する。更に詳しくは、初期圧力損失の増加を抑制することができ、かつ、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することが可能なハニカムフィルタ、及びこのようなハニカムフィルタを製造することができるハニカムフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関や各種の燃焼装置等から排出されるガスには、煤（ｓｏｏｔ）を主体とする粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））が、多量に含まれている。このＰＭがそのまま大気中に放出されると、環境汚染を引き起こすため、排出ガスの排気系には、ＰＭを捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が搭載されている。
【０００３】
このようなＤＰＦとしては、例えば、「流体（排ガス、浄化ガス）の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを備え、流体（排ガス）の流入側の端面における所定のセルの開口部と、流体（浄化ガス）の流出側の端面における残余のセルの開口部に目封止部を有する」ハニカム構造体が用いられている。
【０００４】
このようなハニカム構造体を用いて排ガス中のＰＭを捕集する場合、ＰＭが多孔質の隔壁の内部に侵入して、隔壁の細孔を閉塞させ、圧力損失（以下、「圧損」ともいう）が急激に増加することがあるという問題があった。
【０００５】
このような圧損の増加を抑制するため、隔壁の表面に、ＰＭを捕集するための捕集層を設け、その捕集層によって、隔壁内部へのＰＭの侵入を防ぎ、圧損の上昇を抑制しようとするフィルタが提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００６】
従来、自動車の排ガス規制においては、ＰＭの質量による規制が行われていたが、近年、ＰＭの個数規制の導入が検討されている。その場合、粒子径の小さいＰＭを確実に捕集することが必要となる。粒子径の小さいＰＭは主に拡散によってフィルタ内に存在する細孔表面に捕集されることが知られている（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００７】
従来、捕集層を有するハニカム構造体を作製する際には、捕集層形成用スラリー（捕集層形成原料）中にハニカム構造体を浸漬したり、捕集層形成用スラリーをハニカム構造体のセル中に流し込んだりすることにより、多孔質の隔壁（隔壁母材）に捕集層形成用スラリーを塗布する湿式塗布や、原料粉末を空気とともに吸引することにより、多孔質の隔壁（隔壁母材）に粒子を塗布する乾式塗布を行い、それを焼成することにより捕集層を形成していた。そして、隔壁の表面に、この多孔質の隔壁よりも細孔径が小さくかつ厚みが薄い多孔質膜を形成する場合には、多孔質膜を構成するセラミックス粒子の粒子径を隔壁の細孔径よりも小さくする必要があった。しかし、この方法では、捕集層形成用スラリーや原料粉末がハニカム構造体の隔壁（隔壁母材）の細孔内に侵入し、得られたハニカム構造体に排ガスを流通させる際の初期圧力損失（初期圧損）が高くなるという問題があった。
【０００８】
例えば、このようなハニカム構造体の製造方法としては、ハニカム成形体に、ハニカム成形体と同一の材料に造孔材及び水を更に添加して作製した捕集層形成用スラリーを、噴霧することにより、ハニカム成形体の隔壁に捕集層形成用スラリーを堆積させ、その後、乾燥及び焼成することによって、ハニカム成形体に捕集層を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００９】
更に、多孔質の隔壁の細孔径よりも長い無機繊維状材料とシリカ又はアルミナを主成分とする接着材料からなるスラリーを、隔壁の表面に堆積させ、その後、乾燥及び焼成することによって、隔壁の表層に多孔質膜（捕集層）を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【００１０】
また、ハニカム焼成体の一方の開口端部より、隔壁を構成する粒子の平均粒子径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給し、隔壁の表層部分において、隔壁を構成する粒子によって形成された開細孔及び／又は粒子同士の隙間に、粒子を堆積させてコンポジット領域（捕集層）を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００８／１３６２３２号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１０／１１００１０号パンフレット
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ＳＡＥテクニカルペーパー、２００８−０１−０６１８、米国自動車技術者協会、２００８年発行（ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ ２００８−０１−０６１８、Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（２００８））
【非特許文献２】ＳＡＥテクニカルペーパー、２００７−０１−０９２１、米国自動車技術者協会、２００７年発行（ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ ２００７−０１−０９２１、Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（２００７））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の製造方法では、隔壁の細孔径よりも長い無機繊維状材料を含む捕集層形成用スラリーを用い、例えば、スプレー塗布やディップコート等の湿式法により捕集層を形成しているため、捕集層を構成する無機繊維状材料同士、或いは、無機繊維状材料と隔壁（隔壁母材）とが配向してしまい、捕集層にガス等が侵入するための流路が減少してしまう。これにより、得られるハニカム構造体の初期状態の圧力損失が増大してしまうという問題があった。また、このようなハニカム構造体は、ＰＭが堆積した際（特に、ＰＭが堆積し始めた堆積初期）の圧力損失の上昇も大きくなってしまうという問題もあった。
【００１４】
また、上記特許文献２に記載の製造方法では、隔壁の細孔内に粒子が堆積しているため、コンポジット領域（捕集層）にガスが侵入するための流路が少なくなってしまう。これにより、得られるハニカム構造体の初期状態の圧力損失が増大してしまうという問題があった。また、このようなハニカム構造体は、ＰＭが堆積した際（特に、ＰＭが堆積し始めた堆積初期）の圧力損失の上昇も大きくなってしまうという問題もあった。
【００１５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、初期圧力損失の増加を抑制することができ、かつ、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することが可能なハニカムフィルタ、及びこのようなハニカムフィルタを製造することができるハニカムフィルタの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、以下に示す、ハニカムフィルタ及びその製造方法が提供される。
【００１７】
［１］ 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、少なくとも前記残余のセル内の隔壁母材の表面に配設された多孔質の捕集層とを備え、前記捕集層は、複数の粒子が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、前記捕集層は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなるものあり、前記捕集層の表面の開口率が、２０％以上であるハニカムフィルタ。
【００１８】
［２］ 前記複数の粒子が、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の特定繊維粒子を、前記捕集層を構成する前記粒子の全個数中に７０％以上含む前記［１］に記載のハニカムフィルタ。
【００１９】
［３］ 前記捕集層の気孔率が、７０％以上である前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。
【００２０】
［４］ 前記捕集層の厚さが、前記隔壁母材と前記隔壁母材に配設された前記捕集層とを有する隔壁の厚さの５〜５０％である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２１】
［５］ 前記捕集層の平均細孔径が、０．５〜５μｍである前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２２】
［６］ 前記ハニカム基材は、前記隔壁母材の平均細孔径が１０〜６０μｍで、且つ前記隔壁母材の気孔率が４０〜７０％のものである前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２３】
［７］ 前記複数の粒子が、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、セリア、カルシア、炭化珪素、アルミノシリケート、マグネシアシリケート、マグネシアカルシアシリケート、ワラストナイト、アタパルジャイト、ムライト、チタン酸カリウム、ゾノトライト及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子である前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２４】
［８］ 前記複数の粒子に含まれる繊維粒子が、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維に、セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を含む前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２５】
［９］ 前記捕集層が、前記所定のセル内の隔壁母材の表面にも配設されている前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２６】
［１０］ 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体の、前記残余のセルの前記流入側の端面から、繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引し、前記残余のセル内の前記隔壁母材の表面に前記粉末を付着させ、付着させた前記粉末を焼成して捕集層を形成する捕集層形成工程を備え、前記粉末として、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、前記粉末を構成する前記粒子の全個数中の、前記粒子の前記平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が、１０％未満の粉末を用いるハニカムフィルタの製造方法。
【００２７】
［１１］ 前記粉末として、前記粉末を構成する粒子の全個数中の、繊維径が０．１〜１５μｍで、且つアスペクト比が３以上の繊維状の粒子の比率が、７０％以上の粉末を用いる前記［１０］に記載のハニカムフィルタの製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のハニカムフィルタは、少なくとも残余のセル内の隔壁母材の表面に多孔質の捕集層が配設されたものである。そして、前記捕集層は、複数の粒子が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、前記捕集層は、複数の粒子として繊維状の繊維粒子を含み、前記捕集層は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなるものであり、前記捕集層の表面の開口率が、２０％以上であることから、ハニカムフィルタの初期圧力損失の増加を抑制することができ、且つ、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することができる。特に、本発明のハニカムフィルタの捕集層は、上述した繊維粒子が、隔壁母材の表面に沿って、過剰に配向しない状態で、相互に結合又は絡み合って構成されたものであることから、上述した高い開口率が実現されている。
【００２９】
また、本発明のハニカムフィルタの製造方法によれば、「目封止ハニカム構造体の、前記残余のセルの前記流入側の端面から、繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引し、前記残余のセル内の前記隔壁母材の表面に前記粉末を付着させる捕集層形成工程を備え、前記粉末として、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、前記粉末を構成する前記粒子の全個数中の、前記粒子の前記平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が、１０％未満の粉末を用いる」ことにより、上記繊維粒子を、隔壁母材の表面に過剰に配向させずに捕集層を形成することができることから、初期圧力損失が低く、且つ、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することが可能なハニカムフィルタを簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のハニカムフィルタの一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明のハニカムフィルタの一実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図３】本発明のハニカムフィルタの一実施形態の、隔壁の断面を拡大して示す模式図である。
【図４】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の成形工程において作製されるハニカム成形体を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の成形工程において作製されるハニカム成形体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図６】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の目封止工程において作製される目封止ハニカム成形体を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の目封止工程において作製される目封止ハニカム成形体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図８】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態に用いられる目封止ハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図９】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の捕集層形成工程において作製される未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図１０】ハニカムフィルタの捕集層を形成する粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００３２】
（１）ハニカムフィルタ：
図１〜図３に示すように、本発明のハニカムフィルタの一実施形態（ハニカムフィルタ１００）は、流体の流路となる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁母材１を有するハニカム基材４と、流体の流入側の端面１１における所定のセル２（流出セル２ｂ）の開口部及び流体の流出側の端面１２における残余のセル２（流入セル２ａ）の開口部に配設された目封止部５と、残余のセル２（流入セル２ａ）内の隔壁母材１の表面に配設された多孔質の捕集層１３とを備えたハニカムフィルタ１００である。
【００３３】
そして、この本実施形態のハニカムフィルタ１００の捕集層１３は、複数の粒子１４が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、捕集層１３は、複数の粒子として繊維状の繊維粒子（以下、「繊維粒子」ということがある）を含み、この捕集層１３は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子１４からなるものである。更に、この捕集層１３の表面１５の開口率が、２０％以上である。
【００３４】
このように構成することによって、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、初期圧力損失の増加を抑制することができ、且つ、捕集層１３の表面１５に粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することができる。特に、捕集層１３は、繊維粒子１４ａが、隔壁母材１の表面に沿って、過剰に配向しない状態で、相互に結合又は絡み合って構成されたものであることから、高い開口率（即ち、開口率が２０％以上）が実現されている。
【００３５】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、捕集層１３が、流出セル２ｂ内の隔壁母材１の表面にも配設されていてもよい。また、ハニカム基材の「端面」というときは、セルが開口する面のことを意味する。また、隔壁２３は、隔壁母材１に捕集層１３が配設されたものである。つまり、隔壁母材１と捕集層１３とを合わせたものが隔壁２３である。図１は、本発明のハニカムフィルタの一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明のハニカムフィルタの一実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。図３は、本発明のハニカムフィルタの一実施形態の、隔壁の断面を拡大して示す模式図である。
【００３６】
繊維粒子とは、一方向に長く、細い糸状或いは棒状に形成された粒子のことをいう。即ち、繊維粒子は、一方向に長い長径と、他の方向に短い短径とを有している。上記「長径」は、「繊維粒子の長さ」或いは「繊維長」ということがある。また、上記「短径」は、「繊維粒子の直径」或いは「繊維径」ということがある。また、捕集層を構成する粒子（例えば、繊維粒子）は、粒子同士が、その接点において結合している場合もあるが、このように粒子同士が結合している場合にも、接合した粒子をそれぞれ別の粒子（即ち、接合する前の個々の粒子を別々の粒子）と考える。
【００３７】
本実施形態のハニカムフィルタの捕集層は、捕集層を構成する粒子として、繊維粒子を含んでいる。そして、この捕集層を構成する粒子は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上のものである。即ち、捕集層を構成する粒子は、上記平均繊維径及び平均アスペクト比を満足するものであれは、全ての粒子が、上記繊維粒子であってもよいし、繊維粒子と繊維状でない球状や板状の粒子とが混在したものであってもよい。
【００３８】
捕集層を構成する粒子の平均繊維径が、０．１μｍ未満であると、捕集層の細孔径が縮小する傾向にあり、初期圧力損失が高くなってしまう。また、平均繊維径が、１５μｍを超えると、捕集層の細孔径が増大する傾向にあり、捕集層に粒子状物質が堆積した際に、圧力損失の上昇が大きくなる。捕集層を構成する粒子の平均繊維径は、０．１〜１５μｍであることが好ましく、０．１〜１０μｍであることが更に好ましく、０．１〜５μｍであることが特に好ましい。平均繊維径を上記範囲とすることにより、初期圧力損失及び粒子状物質捕集時における圧損の上昇を良好に抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態のハニカムフィルタにおいては、捕集層を構成する複数の粒子が、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の特定繊維粒子を、捕集層を構成する粒子の全個数中に７０％以上含むことが好ましい。このような特定繊維粒子を含むことにより、初期圧力損失及び粒子状物質捕集時における圧損の上昇を更に良好に抑制することができる。
【００４０】
本実施形態のハニカムフィルタにおいて、捕集層を構成する粒子の平均繊維径は、捕集層の表面から剥離された粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により測定することができる。具体的には、まず、捕集層表面からセロハンテープで捕集層を構成する粒子を剥離し、それらの粒子を観察面と平行に寝かせた状態の画像を得る。得られた画像中の各粒子の最も短い（小さい）部分の長さ（短径）を測定し、その長さを、「各粒子の繊維径」とし、その平均値（メジアン）を「平均繊維径」とする。上記測定においては、１００個以上の粒子の繊維径を測定し、その平均を算出する。視野（画像）の広さ、視野数は粒子のサイズによって可変とする。上記捕集層を構成する粒子の平均繊維径の測定については、捕集層を構成する全ての粒子、即ち、繊維状の粒子、及び繊維状ではない球状の粒子や板状の粒子の短径を無作為に測定し、その平均値を求めることとする。
【００４１】
また、上述した特定繊維粒子の繊維径は、ＳＥＭ画像から得られる「各粒子の繊維径」から求めることができる。
【００４２】
また、本実施形態のハニカムフィルタにおいては、捕集層を構成する粒子の平均アスペクト比が３以上である。「平均アスペクト比」とは、各繊維粒子の短径に対する長径の比（長径／短径）の平均値（メジアン）のことをいう。平均アスペクト比が、３未満であると、捕集層の開口率及び気孔率が減少する傾向にあり、初期圧力損失が高くなってしまう。なお、捕集層の開口率が低いと粒子状物質を捕集する際における圧損の上昇も高くなってしまう。
【００４３】
平均アスペクト比は、３〜５０であることが好ましく、５〜３０であることが更に好ましく、１０〜３０であることが特に好ましい。平均アスペクト比を上記範囲にすることにより、繊維粒子が相互に絡み合い、良好に捕集層を形成することができ、開口率及び気孔率の高い捕集層を形成することができる。繊維粒子の長径及び短径（即ち、繊維径）は、上述した粒子の繊維径の測定方法と同様の方法によって測定することができる。
【００４４】
捕集層には、捕集層を構成する粒子の全個数中に、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の特定繊維粒子を７０％以上含んでいることが好ましい。特定繊維粒子が７０％未満であると、比較的長径の長い繊維粒子の数が少なくなり、開口率及び気孔率が低下することがある。これにより、初期圧力損失が高くなることがある。
【００４５】
粒子の全個数中の特定繊維粒子の比率（以下、単に「特定繊維粒子の比率」ということがある）は、捕集層の表面から剥離された粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により、全粒子の個数と、特定繊維粒子の個数を計測して算出することができる。具体的には、まず、捕集層表面からセロハンテープで捕集層を構成する粒子を剥離し、それらの粒子を観察面と平行に寝かせた状態の画像を得る。得られた画像中の粒子が、特定繊維粒子に該当するものであるか否かを判別し、特定繊維粒子の個数と、特定繊維粒子を含む全粒子の個数を計測する。その後、全粒子の個数に対する特定繊維粒子の個数の百分率（特定繊維粒子の個数／全粒子の個数×１００）を求め、この値を「特定繊維粒子の比率（％）」とする。
【００４６】
特定繊維粒子の比率は、７０〜１００％であることがより好ましく、８０〜１００％であることが更に好ましく、９０〜１００％であることが特に好ましい。このように構成することによって、より開口率及び気孔率の高い捕集層を形成することができる。
【００４７】
本実施形態のハニカムフィルタにおいては、捕集層の表面の開口率が、２０％以上である。捕集層の表面の開口率を２０％以上とすることにより、排ガス中に含まれる粒子状物質の流れを分散させることができ、捕集層の細孔が粒子状物質によって閉塞されるのを有効に抑制することができる。これにより、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇を抑制することができる。
【００４８】
「捕集層の表面の開口率」とは、捕集層の表面（平面）において、捕集層の実体部分が存在せず、細孔が実際に開口している部分の面積の、上記表面（平面）に対する比率のことを意味する。具体的には、「捕集層の表面の開口率」は以下の方法で求めることができる。まず、捕集層の表面を、レーザー顕微鏡（例えば、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の「ＬＥＸＴ ＯＬＳ４０００（商品名）」）を用いて撮像し、当該表面の表面凹凸画像を取得する。次に、ハイパスフィルタ（λ＝２５μｍ）処理にて、上記表面凹凸画像の表面うねりを除去した後、「（高さの最頻値）−２μｍ」を閾値として二値化処理を行う。二値化処理後、上記閾値より高い領域を隔壁材料（即ち、捕集層の実体部分）とし、低い領域を捕集層の細孔部分とする。捕集層の実体部分と、捕集層の細孔部分との面積をそれぞれ算出する。得られた面積より、全体の面積に対する細孔の面積の比率（細孔の面積／全体の面積×１００）を、「捕集層の表面の開口率（％）」とする。
【００４９】
捕集層の表面の開口率は、２０〜７０％であることが好ましく、２５〜６０％であることが更に好ましく、３０〜５０％であることが特に好ましい。捕集層の表面の開口率を上記範囲にすることにより、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇をより良好に抑制することができる。捕集層の表面の開口率が７０％を超えると、捕集層による粒子状物質の捕集効率が低下し、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇が大きくなることがある。
【００５０】
捕集層の気孔率は、７０％以上であることが好ましく、７５〜９５％であることが更に好ましく、８０〜９０％であることが特に好ましい。気孔率を上記範囲とすることにより、初期圧力損失を良好に抑制することができる。気孔率の上限については特に制限はなく、より大きいことが望ましいが、例えば、製造上の実現可能性の観点により９５％程度が上限となる。
【００５１】
捕集層の気孔率を測定する方法は、以下の通りである。ハニカムフィルタを樹脂（エポキシ樹脂）に埋設することによりハニカムフィルタの隔壁の細孔を樹脂で埋める。樹脂で埋めたハニカムフィルタの、セル長手方向と垂直な方向の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像を取得する。得られたＳＥＭ画像における隔壁を、画像上において（画像解析によって）、隔壁中央部（厚さ方向における中央部）から表層にかけて５μｍ幅で分割し、各「分割部分（分割領域）」毎に、以下の処理を行う。画像解析ソフト（Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ６．２Ｊ（商品名）」）を用いて、各分割部分の隔壁の面積を測定する。ここで、「全体の面積」から「隔壁の面積」を減算した値が、「気孔（細孔）の面積」となる。最も表面に近い分割部分の画像における、「全体の面積」に対する「気孔（細孔）の面積」の百分率（即ち、｛１−「隔壁の面積」／「全体の面積」｝×１００）を、「捕集層の気孔率（％）」とする。
【００５２】
捕集層の厚さは、隔壁（即ち、隔壁母材と隔壁母材に配設された捕集層とを有する隔壁）の厚さの５〜５０％であることが好ましい。捕集層の厚さが、隔壁の厚さの５％未満であると、捕集層を配設したことによる効果が発現し難く、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇を良好に抑制することができないことがある。即ち、排ガス中の粒子状物質を捕集する際に、粒子状物質が多孔質の隔壁の内部に侵入し、隔壁の細孔を閉塞させて、圧力損失（圧損）が増加することがある。また、捕集層の厚さが、隔壁の厚さの５０％を超えると、捕集層が厚くなり過ぎて、初期圧力損失が高くなることがある。
【００５３】
上述した隔壁の厚さに対する捕集層の厚さの比率は、捕集層の開口率や気孔率等によって異なるが、例えば、９〜４０％であることが更に好ましく、９〜２０％であることが特に好ましい。このように構成することによって、初期圧力損失と粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇をバランスよく抑制することができる。
【００５４】
捕集層の厚さは、上記捕集層の気孔率を測定する方法において、５μｍ幅で分割した各画像における気孔率を元に算出することができる。具体的には、「隔壁中央部における気孔率」と「隔壁の最も表面に近い分割部分（捕集層）における気孔率」との平均値を算出し、算出した平均値と気孔率が等しくなる画像が撮像された部分から、隔壁の表面までの距離を、捕集層の厚さ（例えば、図３に示す捕集層の厚さＬ１）として求めることができる。また、隔壁の厚さは、隔壁母材と隔壁母材に配設された捕集層とを有する全隔壁の厚さ（例えば、図３に示す隔壁の厚さＬ２）として求めることができる。隔壁の厚さ（Ｌ２）は、隔壁断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により求めることができる。
【００５５】
なお、捕集層の厚さは、上記のように規定することができるが、図３に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１００における実際の捕集層１３は、隔壁母材１の表面より外側に位置する表層２１と、隔壁母材１の表面より内側（細孔内）に位置する深層２２とから構成されている。即ち、隔壁２３は、隔壁母材１と捕集層１３とから構成されており、隔壁母材１と捕集層１３とは、その配置される領域が一部重なっていることがある。換言すれば、隔壁母材１の細孔内まで捕集層１３の一部が入り込み、その領域を共有していることがある。特に、本実施形態のハニカムフィルタにおいては、捕集層を構成する繊維粒子が、隔壁母材の表面に沿って過剰に配向しない状態（即ち、繊維粒子が、隔壁母材の表面に平行に配列しない状態）で、相互に結合又は絡み合っている。このため、繊維粒子の一部が隔壁母材１の細孔内まで入り込むことがある。隔壁母材１の細孔内まで入り込んだ深層２２も捕集層の一部であるが、捕集層の厚さの測定時においては、上述した方法に従って捕集層の厚さを測定する。また、上述した「捕集層の気孔率を測定する方法」によって測定される気孔率は、実質的に表層２１の気孔率を測定していることとなる。
【００５６】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、捕集層の平均細孔径（具体的には、表層の平均細孔径）が、０．５〜５μｍであることが好ましく、２〜４．５μｍであることが更に好ましく、３〜４μｍであることが特に好ましい。捕集層の平均細孔径が０．５μｍ未満であると、初期圧力損失が高くなることがある。捕集層の平均細孔径が５μｍを超えると、捕集層を配設したことによる効果が発現し難く、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇を良好に抑制することができないことがある。
【００５７】
捕集層の平均細孔径は、バブルポイント／ハーフドライ法（ＡＳＴＭ Ｅ１２９４−８９）によって測定した値である。具体的には、まず、ハニカムフィルタに用いられるハニカム基材（捕集層が配設されていないもの）の隔壁部分（板の部分）を、その表面が３０ｍｍ×３０ｍｍとなるように切り出す。次に、切り出した板の片側表面に、ハニカムフィルタの捕集層を構成する材料と同じ材料を用いて、１０〜３０μｍの厚さの捕集層の前駆体を形成する。次に、切り出した板とともに捕集層の前駆体を焼成して、平均細孔径測定用の評価試料を作製する。この評価試料を、パームポロメータ（ＰＭＩ社製の「Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｆｌｏｗ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ（商品名）」）を用いて、バブルポイント／ハーフドライ法によって平均細孔径を測定する。
【００５８】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、捕集層１３における、隔壁母材１の細孔内に侵入している部分（深層２２（図３を参照））の厚さが、隔壁２３の厚さの６％以下であり、３％以下であることが好ましく、１％以下であることが更に好ましい。このように、深層２２（図３を参照）の厚さが、隔壁２３の厚さの６％以下であることにより、初期圧力損失の増加を抑制することができる。深層２２（図３を参照）の厚さは薄いほど好ましいが、０．１％程度が下限値となる。隔壁２３の厚さは、隔壁断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により測定した値である。
【００５９】
捕集層の深層の厚さは、上記捕集層の気孔率を測定する方法において、５μｍ幅で分割した各画像における気孔率を元に算出することができる。具体的には、「隔壁中央部における気孔率」と「隔壁の最も表面に近い分割部分（捕集層）における気孔率」との平均値を算出し、算出した平均値と気孔率が等しくなる画像が撮像された部分から、「隔壁と捕集層とが混在する最も表面から遠い分割部分（即ち、深層２２と隔壁母材１とが混在する領域の最深部分）」までの距離を、深層の厚さ（例えば、図３に示す深層の厚さＬ３）として求めることができる。
【００６０】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、隔壁母材１は、平均細孔径が１０〜６０μｍで、且つ気孔率が４０〜７０％であることが好ましく、平均細孔径が２０〜５０μｍで、且つ気孔率が５０〜６５％であることが更に好ましく、平均細孔径が２０〜３０μｍで、且つ気孔率が５５〜６５％であることが特に好ましい。平均細孔径が１０μｍより小さいか、又は気孔率が４０％より小さいと、初期圧力損失が高くなることがある。また、平均細孔径が６０μｍより大きいか、又は気孔率が７０％より大きいと、ハニカムフィルタの強度が低くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータによって測定した値である。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。
【００６１】
隔壁母材１の厚さは、１００〜５００μｍであることが好ましく、２００〜４００μｍであることが更に好ましく、３００〜３５０μｍであることが特に好ましい。１００μｍより薄いと、ハニカムフィルタの強度が低くなることがある。５００μｍより厚いと、初期圧力損失が高くなることがある。
【００６２】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４の形状は、特に制限はない。例えば、円筒形状、端面が楕円形の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の柱形状、等が好ましい。図１及び図２に示すハニカムフィルタ１００においては、円筒形状である。また、図１及び図２に示すハニカムフィルタ１００は、外周壁３を有しているが、外周壁３を有さなくてもよい。外周壁３は、ハニカムフィルタ（換言すれば、ハニカム構造体）を作製する過程において、ハニカム成形体を押出成形する際に、隔壁母材とともに形成されることが好ましい。また、外周壁３は、セラミック材料をハニカム構造体の外周に塗工して形成したものであってもよい。
【００６３】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４の材料としては、セラミックが好ましく、強度及び耐熱性に優れることより、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも１種が更に好ましい。これらの中でも、コージェライトが特に好ましい。
【００６４】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４のセル形状（ハニカムフィルタの中心軸方向（セルが延びる方向）に直交する断面におけるセル形状）としては、特に制限はなく、例えば、三角形、四角形、六角形、八角形、円形、或いはこれらの組合せを挙げることができる。四角形のなかでも、正方形、長方形が好ましい。
【００６５】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４のセル密度は、特に制限されないが、１６〜９６セル／ｃｍ２であることが好ましく、３２〜６４セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度が、１６セル／ｃｍ２より小さいと、粒子状物質を捕集する隔壁の面積が小さくなり、排ガスを流通させたときに、短時間で圧力損失が大きくなることがある。セル密度が、９６セル／ｃｍ２より大きいと、セルの断面積（セルの延びる方向に直交する断面の面積）が小さくなるため、圧力損失が大きくなることがある。
【００６６】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、捕集層１３の材質として、セラミックや金属等を挙げることができる。より具体的には、捕集層を構成する粒子が、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、セリア、カルシア、炭化珪素、アルミノシリケート、マグネシアシリケート、マグネシアカルシアシリケート、ワラストナイト、アタパルジャイト、ムライト、チタン酸カリウム、ゾノトライト及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子であることが好ましい。例えば、捕集層を構成する粒子が、繊維粒子と、繊維粒子ではない球状粒子や板状粒子とを含むものである場合には、これらの粒子が、上記群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子であることが更に好ましい。
【００６７】
また、捕集層を構成する粒子に含まれる繊維粒子は、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維に、セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を含むものであってもよい。例えば、有機繊維にセラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合粒子を用いることにより、繊維粒子の形状を良好に制御することができる。また、セラミック繊維にコーティングすることにより、耐酸性を向上させることができる。このように、所望の繊維に上述したコーティングを施した複合繊維粒子を用いることにより、単独の繊維粒子では発現困難な、種々の特性を捕集層に付与することができる。特に、このように構成された繊維粒子は、上述した特定繊維粒子として好適に用いることができる。
【００６８】
また、捕集層を構成する粒子として、上記セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を用いる場合には、コーティングする粒子又はゾルには触媒成分が含まれていてもよい。例えば、セラミック繊維に触媒成分を含むゾルをコーティングすることにより、繊維粒子表面での粒子状物質（ＰＭ）の酸化速度を向上させることができる。また、捕集層のみに触媒を塗布できるため触媒の使用量を低減することができる。更に、本実施形態のハニカムフィルタの捕集層は、繊維粒子同士が過剰に配向しないように形成されたものであるため、ＰＭと繊維粒子が接触しやすくなり、ＰＭ酸化速度の向上効果が大きい。
【００６９】
また、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、隔壁母材１の材質がコージェライトであり、捕集層１３の材質がアルミナ、ワラスナイト、マグネシアシリケート及び上記複合繊維粒子からなる群から選択される少なくとも一種を含む材料であることが好ましい。
【００７０】
従来の、捕集層が備えられていないハニカム構造体をフィルタとして用いて、粒子状物質を含む排ガスを処理すると、隔壁の細孔内に粒子状物質が侵入して細孔を閉塞させるため、圧力損失が急速に上昇するという問題があった。これに対し、本実施形態のハニカムフィルタは、流入セル内の隔壁の表面に捕集層が形成されたものであるため、粒子状物質が捕集層で捕集されて、隔壁の細孔内に侵入することを防止することができ、圧力損失の急速な上昇を抑制することができる。
【００７１】
また、図１及び図２においては、捕集層１３が、流入セル２ａ内の隔壁母材１の表面にのみ配設されたハニカムフィルタ１００の例を示しているが、捕集層１３が、流出セル２ｂ内の隔壁母材１の表面に更に配設されていてもよい。流出セル２ｂ内の隔壁母材１の表面に更に捕集層１３を配設することにより、粒子状物質の捕集効率を向上させることができる。一方、流入セル２ａ内の隔壁母材１の表面にのみ捕集層１３を配設することにより、初期圧力損失の過度の上昇を抑制することができる。
【００７２】
（２）ハニカムフィルタの製造方法：
本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体の、残余のセルの流入側の端面から、繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引し、残余のセル内の隔壁母材の表面に上記粉末を付着させ、付着させた粉末を焼成して捕集層を形成する捕集層形成工程を備え、上記粉末として、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、この粉末を構成する粒子の全個数中の、「全粒子の平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子」の比率が、１０％未満の粉末を用いるハニカムフィルタの製造方法である。
【００７３】
本実施形態のハニカムフィルタの製造方法では、捕集層形成工程において、「全粒子の平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子」を、捕集層を形成するための全粒子（全粒子の個数）に対して、１０％未満とすることで、相対的に繊維状の粒子（繊維粒子）の比率を多くし、更に、上述のように、「空気とともに吸引する」乾式による塗工方法（乾式による粒子を堆積させる方法）を採用することによって、「捕集層が、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなり、この捕集層の表面の開口率が２０％以上のハニカムフィルタ」（上記、本発明のハニカムフィルタ）を、簡便且つ安価に得ることができる。
【００７４】
従来のハニカムフィルタの製造方法においても、繊維粒子を用いて捕集層を形成することは行われていたが、スプレー塗布やディップコート等の湿式法により捕集層を形成していた。このため、繊維粒子同士、或いは、繊維粒子と隔壁母材とが配向（換言すれば、繊維粒子が、隔壁母材の表面に沿って平行に配列）してしまい、捕集層にガス等が侵入するための流路（即ち、捕集層の表面の開口率）が減少してしまっていた。
【００７５】
本実施形態のハニカムフィルタの製造方法においては、非繊維状の粒子の比率が１０％未満の粒子を用いて乾式法（乾燥した粒子を空気とともに搬送する方法）により粒子を堆積させるため、繊維状の粒子が配向し難く、隔壁母材の表面に堆積する粒子間の隙間を多くすることができる。その結果、上記湿式法と比較して、捕集層の表面の開口率を大幅に増大させることが可能となる。非繊維状の粒子の比率が１０％を超えると、小さな球状の粒子が相対的に多くなり、この球状の粒子が隔壁母材の細孔内に侵入し、細孔を閉塞させる。この結果、得られるハニカムフィルタの初期圧力損失が増大してしまう。即ち、単に、粉末として、「平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末」を用いたのみでは、開口率が２０％以上の捕集層を形成することは極めて困難であり、非繊維状の粒子の比率が１０％未満の粉末を用いることと、上記乾式法による捕集層の形成とが重要となる。
【００７６】
以下、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法について、工程毎に説明する。
【００７７】
（２−１）ハニカム基材の作製（成形工程）：
まず、成形工程において、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、図４及び図５に示すような、流体の流路となる複数のセル５２を区画形成する未焼成隔壁母材５１を備えるハニカム成形体（ハニカム構造の成形体）５０を形成する。図４は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の成形工程において作製されるハニカム成形体５０を模式的に示す斜視図である。図４及び図５に示されるハニカム成形体５０は、外周壁５３を有している。図５は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の成形工程において作製されるハニカム成形体５０の、セル５２の延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【００７８】
セラミック成形原料に含有されるセラミック原料としては、コージェライト化原料、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。なお、コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。
【００７９】
また、このセラミック成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、造孔材、界面活性剤等を混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。
【００８０】
作製されるハニカムフィルタの隔壁母材の細孔表面積、平均細孔径及び気孔率を調整するために、各原料を以下のように調整することが更に好ましい。
【００８１】
セラミック原料として、タルク、カオリン、アルミナ、シリカを用いることが好ましい。タルクの平均粒子径は、１０〜３０μｍとすることが好ましい。カオリンの平均粒子径は、１〜１０μｍとすることが好ましい。アルミナの平均粒子径は、１〜２０μｍとすることが好ましい。シリカの平均粒子径は、１〜６０μｍとすることが好ましい。また、造孔材としては、でんぷん、カーボン、発泡樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、吸水性樹脂、又はこれらを組み合わせたものを使用することが好ましい。また、造孔材の平均粒子径は、１０〜１００μｍとすることが好ましい。また、造孔材の添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましい。また、有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、又はこれらを組み合わせたものとすることが好ましい。また、有機バインダの添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、１〜１０質量部が好ましい。
【００８２】
セラミック成形原料を成形する際には、まずセラミック成形原料を混練して坏土とし、得られた坏土をハニカム形状に成形することが好ましい。セラミック成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
【００８３】
ハニカム成形体の形状は、特に限定されず、図４に示すような円筒形状、端面が楕円形の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の柱形状、等が好ましい。
【００８４】
また、上記成形後に、得られたハニカム成形体を乾燥してもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、なかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組み合わせて行うことが好ましい。
【００８５】
（２−２）目封止工程：
成形工程の後に、目封止工程において、図６及び図７に示すように、ハニカム成形体５０の、流体の流入側の端面６１における所定のセル５２（流出セル５２ｂ）の開口部、及び流体の流出側の端面６２における残余のセル５２（流入セル５２ａ）の開口部に、目封止部５５を配設する。ハニカム成形体５０に目封止部５５を配設して目封止ハニカム成形体６０を形成する。図６は、本発明のハニカムのフィルタ製造方法の一実施形態の目封止工程において作製される目封止ハニカム成形体６０を模式的に示す斜視図である。図７は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の目封止工程において作製される目封止ハニカム成形体６０の、セル５２の延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【００８６】
ハニカム成形体に目封止材料を充填する際には、流体の流入側の端面側と流体の流出側の端面側とで交互に目封止材料を充填する。目封止材料を充填する方法としては、ハニカム成形体の一方の端面にシートを貼り付け、シートにおける、「目封止部を形成しようとするセル」と重なる位置に孔を開けるマスキング工程と、「ハニカム成形体の、シートが貼り付けられた側の端部」を目封止材料が貯留された容器内に圧入して、目封止材料をハニカム成形体のセル内に圧入する圧入工程と、を有する方法を挙げることができる。目封止材料をハニカム成形体のセル内に圧入する際には、目封止材料は、シートに形成された孔を通過し、シートに形成された孔と連通するセルのみに充填される。
【００８７】
目封止材料は、上記セラミック成形原料の構成要素として挙げた原料を適宜混合して作製することができる。目封止材料に含有されるセラミック原料としては、隔壁母材の原料として用いるセラミック原料と同じであることが好ましい。
【００８８】
図６及び図７に示されるように目封止ハニカム成形体６０は、流入セル５２ａと流出セル５２ｂとが交互に並び、目封止部が形成された端面（例えば、流入側の端面６１）において、目封止部５５とセル５２の開口部とにより市松模様が形成されていることが好ましい。
【００８９】
次に、ハニカム成形体に充填された目封止材料を乾燥させることが好ましい。
【００９０】
（２−３）目封止ハニカム構造体の作製（焼成工程１）：
次に、図８に示すように、目封止材料を充填した目封止ハニカム成形体６０を焼成して目封止ハニカム構造体７０を作製する。目封止ハニカム構造体７０は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材７１を有するハニカム基材７４と、流体の流入側の端面６１における所定のセル７２（流出セル７２ｂ）の開口部及び流体の流出側の端面６２における残余のセル７２（流入セル７２ａ）の開口部に配設された目封止部７５とを備えた目封止ハニカム構造体７０である。図８は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態に用いられる目封止ハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。また、図８に示される目封止ハニカム構造体７０は、外周壁７３を有している。
【００９１】
目封止ハニカム成形体を焼成（本焼成）する前には、その目封止ハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものであり、その方法は、特に限定されるものではなく、目封止ハニカム成形体中の有機物（有機バインダ、界面活性剤、造孔材等）を除去することができればよい。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、２００〜１０００℃程度で、３〜１００時間程度加熱することが好ましい。
【００９２】
目封止ハニカム成形体の焼成（本焼成）は、仮焼した成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われる。焼成条件（温度、時間、雰囲気）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、１４１０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、４〜８時間が好ましい。仮焼、本焼成を行う装置は、特に限定されないが、電気炉、ガス炉等を用いることができる。
【００９３】
（２−４）捕集層形成工程１（未焼成捕集層の作製）：
次に、図９に示すように、得られた目封止ハニカム構造体７０の、残余のセル７２の流入側の端面６２から、繊維状の粒子を含む粉末８４を空気とともに吸引し、残余のセル７２内の隔壁母材７１の表面に粉末８４を付着させて、未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体８０を作製する。上記粉末８４中の粒子は、隔壁母材７１の表面に堆積して、未焼成の捕集層（未焼成捕集層８３）を形成している。図９は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の捕集層形成工程において作製される未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。捕集層形成工程においては、空気とともに粒子を吸引する乾式法によって捕集層を形成するため、隔壁母材７１の表面に付着する粉末８４が、一方向に配向し難い。
【００９４】
本実施形態のハニカムフィルタの製造方法においては、上記粉末８４として、粉末８４を構成する粒子の全個数中の、前記粒子の平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が、１０％未満の粉末を用いる。また、この粉末の平均繊維径が０．１〜１５μｍであり、且つこの粉末の平均アスペクト比が３以上である。
【００９５】
捕集層の原料となる粉末の粒子の平均繊維径は、原料粉末のＳＥＭ画像における各粒子の「短径」の平均値（メジアン）である。
【００９６】
また、各粒子の長径は、原料粉末のＳＥＭ画像から測定した値である。
【００９７】
粉末中の各粒子のアスペクト比は、原料粉末のＳＥＭ画像から得られた短径に対する長径の比（長径／短径）である。
【００９８】
上記非繊維状の粒子の割合は、「アスペクト比が２未満の粒子で、且つ、上記平均繊維径と各粒子の長径とを比較した際に、その粒子の長径が短い粒子」の個数を、全粒子の個数で除法した値に１００を乗じた百分率である。
【００９９】
非繊維状の粒子の割合は、１０％未満であればよいが、例えば、０〜９％であることが好ましく、０〜７％であることが更に好ましく、０〜５％であることが特に好ましい。本実施形態のハニカムフィルタの製造方法においては、上記非繊維状の粒子が、原料となる粉末中に実質的に含有されていないこと（即ち、非繊維状の粒子の割合が０％であること）が最も好ましい。
【０１００】
また、捕集層の原料となる粉末は、少なくとも繊維状の粒子を含み、この粉末が、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、上記非繊維状の粒子の比率が１０％未満であれば、それ以外の粒子については、特に制限はない。但し、粉末として、この粉末を構成する粒子の全個数中の、繊維径が０．１〜１５μｍで、且つアスペクト比が３以上の繊維状の粒子の比率が、７０％以上の粉末を用いることが好ましい。このように構成することによって、本発明のハニカムフィルタを良好に製造することができる。
【０１０１】
捕集層の原料となる粉末の粒子は、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、セリア、カルシア、炭化珪素、アルミノシリケート、マグネシアシリケート、マグネシアカルシアシリケート、ワラストナイト、アタパルジャイト、ムライト、チタン酸カリウム、ゾノトライト及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子であることが好ましい。
【０１０２】
また、上記粒子は、非繊維状の粒子以外の粒子として、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維に、セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を含むことが好ましい。
【０１０３】
繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引して未焼成捕集層を形成する条件については特に制限はなく、形成する捕集層の厚さ等を考慮して、粉末の量と空気の量を調整することができる。例えば、粉末を空気とともに吸引する具体的な条件としては、空気中の粉末の密度が１〜１０ｍｇ／ｃｃであることが好ましい。空気の吸引速度は０．１〜５ｍ／ｓであることが好ましい。また、粒子の詰まり具合によって、得られる捕集層の気孔率を制御することもできる。
【０１０４】
（２−５）捕集層形成工程２（ハニカムフィルタの製造（焼成工程２））：
次に、得られた目封止ハニカム構造体７０を焼成してハニカムフィルタ１００（図１及び図２を参照）を作製する（焼成工程２）。この焼成工程２においては、未焼成捕集層８３（即ち、隔壁母材の表面に付着させた粉末）が焼成されて、複数の粒子８４が互いに結合、又は絡み合って構成された捕集層１３（図２を参照）が形成される。
【０１０５】
焼成工程２における焼成条件（温度、時間、雰囲気）は、捕集層の原料粒子の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、隔壁母材の材料にコージェライト、捕集層材料にワラストナイトを使用している場合には、焼成温度は、１０００〜１２００℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、０〜２時間が好ましい。焼成を行う装置は、特に限定されないが、電気炉、ガス炉等を用いることができる。本実施形態のハニカムフィルタの製造方法においては、捕集層の形成を乾式法によって行うため、乾燥した状態の粒子が隔壁母材の表面に付着している。このため、焼成工程２の前に、捕集層を形成する粒子を乾燥する工程が不要であり、乾燥時に膜クラック等が発生するという懸念がないという利点もある。例えば、捕集層を形成する粒子をスラリー状の状態で塗布した場合（即ち、湿式法の場合）には、乾燥工程は必須の工程となり、製造工程が煩雑になるとともに、上記膜クラック等の発生の問題も生じる。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明のハニカム構造体及びその製造方法を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１０７】
（実施例１）
セラミック原料として、コージェライト化原料（タルク、カオリン及びアルミナ）を用いた。タルク、カオリン及びアルミナの質量比は、焼成後、コージェライトが得られる質量比とした。セラミック原料１００質量部に対して、バインダ（メチルセルロース）４質量部、水３５質量部を混合してセラミック成形原料を得た。得られたセラミック成形原料を、ニーダーを用いて混練して、坏土を得た。得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体は、隔壁厚さが３０４．８μｍであり、セル密度が４６．５セル／ｃｍ２であり、全体形状が円筒形（端面の直径が１２７ｍｍ、セルの延びる方向における長さが１５２．４ｍｍ）であった。セル形状は、セルの延びる方向に直交する形状が正方形であった。得られたハニカム成形体を、マイクロ波及び熱風で乾燥させた。
【０１０８】
次に、ハニカム成形体の端面（流入側及び流出側の端面）における複数のセル開口部の中の一部に、マスクを施した。このとき、マスクを施したセルとマスクを施さないセルとが交互に並ぶようにした。そして、マスクを施した側の端部を、コージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていないセルの開口部に目封止スラリーを充填した。これにより、流入側の端面における所定のセルの開口部及び流出側の端面における残余のセルの開口部に目封止部が配設された目封止ハニカム成形体を得た。
【０１０９】
次に、目封止ハニカム成形体について、４５０℃で５時間加熱することにより脱脂を行い、更に、１４２５℃で７時間加熱することにより焼成を行い、目封止ハニカム構造体を得た。
【０１１０】
捕集層を形成するための原料（捕集層原料粉末）として、ワラストナイトの粒子を、目封止ハニカム構造体の一方の端面から空気とともに吸引し、目封止ハニカム構造体のセル内（流入セル内）の隔壁母材の表面に付着させた。
【０１１１】
ワラストナイトの粒子を吸引する条件としては、空気中の粉末の密度を５ｍｇ／ｃｃ、空気の吸引速度を１ｍ／ｓとした。
【０１１２】
上記ワラストナイトの粒子としては、全粒子の平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が、５％の粒子を用いた。即ち、９５％の粒子は、全粒子の平均繊維径よりも長径の長さが同等以上、又はそのアスペクト比が２以上の粒子であった。
【０１１３】
ワラストナイトの粒子（原料粉末）の平均繊維径、及び各粒子の繊維径は、以下の方法によって測定した。以下の方法は、原料粉末の状態における平均繊維径及び繊維径の測定方法である。
【０１１４】
（原料の平均繊維径）
原料粉末のＳＥＭ画像を撮像し、この画像中の各粒子の「短径」を測定する。測定した「短径」の値の平均値（メジアン）を、「平均繊維径」とする。
【０１１５】
（各粒子の繊維径）
原料粉末のＳＥＭ画像を撮像し、この画像中の各粒子の「短径」を測定する。測定した各「短径」の値を、それぞれの粒子の「繊維径」とする。
【０１１６】
また、ワラストナイト粒子（原料粉末）の平均アスペクト比は、以下の方法によって測定した。
【０１１７】
（原料の平均アスペクト比）
原料粉末のＳＥＭ画像を撮像し、この画像中の各粒子の「短径」と「長径」を測定する。測定した短径に対する長径の比（長径／短径）を、「アスペクト比」とし、その平均値（メジアン）を「平均アスペクト比」とする。
【０１１８】
次に、ワラストナイトの粒子を付着させた目封止ハニカム構造体（未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体）を、１０００〜１２００℃で２時間加熱することにより焼成を行い、ハニカムフィルタを得た。得られたハニカムフィルタは、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、残余のセル内の隔壁母材の表面に配設された多孔質の捕集層とを備えたものであった。
【０１１９】
得られたハニカムフィルタについて、以下に示す方法で、「捕集層を構成する粒子の平均繊維径（表１においては、「平均繊維径」と記す）」、「捕集層を構成する粒子の平均アスペクト比（表１においては、「平均アスペクト比」と記す）」、「特定繊維粒子の比率（％）」、「捕集層の表面の開口率（％）」、「捕集層の気孔率（％）」、「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ（％）」、「捕集層の平均細孔径（μｍ）」、「ハニカム基材の気孔率（％）」、「ハニカム基材の平均細孔径（μｍ）」、「初期圧損（ｋＰａ）」及び「ＰＭ堆積圧損上昇（％）」を評価した。結果を表１に示す。ハニカムフィルタの捕集層を形成する粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像の写真を図１０に示す。
【０１２０】
（平均繊維径、及び平均アスペクト比）
捕集層の「平均繊維径」及び「平均アスペクト比」は、以下の方法で求める。まず、捕集層表面からセロハンテープで捕集層を構成する粒子を剥離し、それらの粒子を観察面と平行に寝かせた状態のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像を取得する（例えば、図１０参照）。ＳＥＭ画像は、１２８０×９６０ピクセルの画像とする。なお、ＳＥＭ画像の倍率は繊維の形状に合わせて任意の倍率に設定することができる。得られたＳＥＭ画像中の各粒子の短径（即ち、繊維の直径：例えば、図１０におけるＸ）の長さを「繊維径」とし、各粒子の長径（即ち、繊維の長さ：例えば、図１０におけるＹ）の長さを「繊維長」とした。得られた「繊維径」及び「繊維長」から、繊維径の平均値（メジアン）を「平均繊維径」とし、各粒子のアスペクト比（繊維長／繊維径）の平均値（メジアン）を「平均アスペクト比」とした。
【０１２１】
（特定繊維粒子の比率）
上記「平均繊維径」の測定に用いた捕集層のＳＥＭ画像から、ＳＥＭ画像中の全粒子の個数と、特定繊維粒子の個数を求め、全粒子の個数に対する特定繊維粒子の個数の比率（繊維粒子の個数／全粒子の個数×１００）を、「繊維粒子の比率（％）」とした。特定繊維粒子は、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の粒子である。
【０１２２】
（捕集層の表面の開口率）
「捕集層の表面の開口率」は、以下の方法で求める。まず、捕集層の表面を、レーザー顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ社製の「ＬＥＸＴ ＯＬＳ４０００（商品名）」）を用いて撮像し、当該表面の表面凹凸画像を取得する。次に、ハイパスフィルタ（λ＝２５μｍ）処理にて、上記表面凹凸画像の表面うねりを除去した後、「（高さの最頻値）−２μｍ」を閾値として二値化処理を行う。二値化処理後、上記閾値より高い領域を隔壁材料（即ち、捕集層の実体部分）とし、低い領域を捕集層の細孔部分とする。捕集層の実体部分と、捕集層の細孔部分との面積をそれぞれ算出する。得られた面積より、全体の面積に対する細孔の面積の比率（細孔の面積／全体の面積×１００）を、「捕集層の表面の開口率（％）」とした。
【０１２３】
（捕集層の気孔率）
「捕集層の気孔率」は、以下の方法で求める。まず、ハニカムフィルタを樹脂（エポキシ樹脂）に埋設することによりハニカムフィルタの隔壁の細孔を樹脂で埋め、セル長手方向と垂直な方向の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像を取得する。得られたＳＥＭ画像における隔壁を、画像上において（画像解析によって）、隔壁中央部（厚さ方向における中央部）から表層にかけて５μｍ幅で分割し、各「分割部分（分割領域）」毎に、以下の処理を行う。画像解析ソフト（Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ６．２Ｊ（商品名）」）を用いて、各分割部分の隔壁の面積を測定する。ここで、「全体の面積」から「隔壁の面積」を減算した値が、「気孔（細孔）の面積」となる。最も表面に近い分割部分における、「全体の面積」に対する「気孔（細孔）の面積」の百分率（即ち、｛１−「隔壁の面積」／「全体の面積」｝×１００）を、「捕集層の気孔率（％）」とした。
【０１２４】
（捕集層の厚さ／隔壁の厚さ）
「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ」は、以下の方法で求める。まず、捕集層の厚さは、上記捕集層の気孔率を測定する方法において、５μｍ幅で分割した各画像における気孔率を元に算出した。具体的には、「隔壁中央部における気孔率」と「隔壁の最も表面に近い分割部分（捕集層）における気孔率」との平均値を算出し、算出した平均値と気孔率が等しくなる画像が撮像された部分から、隔壁の表面までの距離を、捕集層の厚さ（Ｌ１）として求めた。隔壁の厚さ（Ｌ２）は、隔壁断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により求めた。得られた「隔壁の厚さ（Ｌ２）」に対する「捕集層の厚さ（Ｌ１）」の比率（Ｌ１／Ｌ２×１００）を、「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ（％）」とした。
【０１２５】
（捕集層の平均細孔径）
「捕集層の平均細孔径」は、以下の方法で求める。ハニカムフィルタに用いられるハニカム基材（捕集層が配設されていないもの）の隔壁部分（板の部分）を、その表面が３０ｍｍ×３０ｍｍとなるように切り出し、切り出した板の片側表面に、ハニカムフィルタの捕集層を構成する材料と同じ材料を用いて、１０〜３０μｍの厚さの捕集層の前駆体を形成し、切り出した板とともに捕集層の前駆体を焼成して、平均細孔径測定用の評価試料を作製する。この評価試料を、パームポロメータ（ＰＭＩ社製の「Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｆｌｏｗ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ（商品名）」）を用いて、バブルポイント／ハーフドライ法によって平均細孔径（μｍ）を測定する。得られた平均細孔径を、「捕集層の平均細孔径（μｍ）」とした。
【０１２６】
（ハニカム基材の気孔率）
ハニカム構造体の隔壁から捕集層を除去し、島津製作所社製、商品名：オートポアＩＶ９５２０を用いて、水銀圧入法により気孔率（％）を測定する。
【０１２７】
（ハニカム基材の平均細孔径）
ハニカム構造体の隔壁から捕集層を除去し、島津製作所社製、商品名：オートポアＩＶ９５２０を用いて、水銀圧入法により平均細孔径（μｍ）を測定する。
【０１２８】
（初期圧損）
各実施例、比較例と同条件で作製した「目封止ハニカム構造体」から、１枚の隔壁を１０ｍｍ×１０ｍｍ以上、５０ｍｍ×５０ｍｍ以下の評価領域が確保できるように切り出す。そして、各実施例、比較例と同条件で作製した捕集層形成の原料を、切り出した隔壁の一方の面に付着させて、捕集層の前駆体を形成する。その後、実施例１と同じ条件で、焼成することにより、評価用試料を得る。得られた評価用試料を、捕集層（表層）の表面が「ガスの流入側の面」になるように、「ＰＭ捕集効率測定装置」に装着する。
【０１２９】
ＰＭ捕集効率測定装置は、評価試料が装着される本体を備え、本体の上流側にＰＭ発生装置を配設し、このＰＭ発生装置で発生させたＰＭを、本体に供給するように構成されている。評価試料は、本体の内部を上流側と下流側に仕切る（区画）するように装着される。また、上記本体には、評価試料の上流側及び下流側に計測孔が穿設されている。この計測孔により、評価試料の上流側と下流側の圧力をそれぞれ計測することができる。
【０１３０】
初期圧損（ｋＰａ）を測定する際には、ＰＭを発生させない状態で、空気を本体に供給する。具体的には、ＰＭを含有しない空気を、本体に供給し、評価試料を通過させる。このとき、ＰＭを含有しない空気が評価試料を透過するときの流速（透過流速）は、３０ｃｍ／秒以上、２ｍ／秒以下の任意の点に調整する。そして、上流側の計測孔で測定した圧力と、下流側の計測孔で測定した圧力との差を、初期圧損（ｋＰａ）とする。
【０１３１】
（ＰＭ堆積圧損上昇）
上記「初期圧損」の測定と同様にして、「ＰＭ捕集効率測定装置」を用いて、評価試料に、ＰＭを含有する空気を透過させる。そして、評価試料の１平方センチメートル当たりに、ＰＭが０．０３ｍｇ堆積した時点での、上流側の計測孔で測定した圧力と、下流側の計測孔で測定した圧力との差の値から初期圧損を差分した値を、ＰＭ堆積圧損上昇（ｋＰａ）とする。
【０１３２】
（実施例２〜１２）
実施例１と同様にして目封止ハニカム構造体を作製し、表１及び表２に示す捕集層を形成するための原料（捕集層原料粉末）を用いた以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。なお、実施例２，５〜８，１０，１２においては、捕集層原料粉末として、ワラストナイトの粉末を用い、実施例３においては、捕集層原料粉末としてマグネシアシリケート（ユニフラックス社製、商品名：イソフラックス）を用い、実施例４，９，１１においては、捕集層原料粉末として、ベーマイトの粉末を用いた。ベーマイトの粉末は、焼成することによって、アルミナからなる捕集層を形成する。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表１及び表２に示す。
【０１３３】
【表１】
【０１３４】
【表２】
【０１３５】
（実施例１３）
セラミック成形原料に、更に平均粒子径６０μｍのＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）を添加し、捕集層原料粉末としてベーマイトを用いた以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した。ベーマイトの粉末は、焼成することによって、アルミナからなる捕集層を形成する。なお、セラミック成形原料中のＰＭＭＡの含有量は、１０質量％であった。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【０１３６】
（実施例１４）
粉体コート装置を用いて、繊維径（直径）４μｍ、長さ４０μｍのアルミナファイバーに、ＣｅＯ２の含有量が１５質量％のセリアゾル６０ｇと、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０質量％のアルミナゾル２０ｇと、Ｐｔの含有量が１０質量％の塩化白金水溶液４ｇとを混合したスラリーをコーティングした複合繊維粒子を、捕集層を形成するための原料（捕集層原料粉末）として用いた以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した。なお、粉体コート装置として、フロイント産業製、商品名：スパイラフローを用いた。そのコーティング量は、アルミナファイバーに対して白金含有割合が０．５質量％となるようコートした。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【０１３７】
（比較例１、３〜５）
実施例１と同様にして目封止ハニカム構造体を作製し、表３に示す捕集層を形成するための原料（捕集層原料粉末）を用いた以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。なお、比較例１，３，５においては、捕集層原料粉末として、ワラストナイトの粉末を用い、比較例４においては、捕集層原料粉末として、ベーマイトの粉末を用いた。ベーマイトの粉末は、焼成することによって、アルミナからなる捕集層を形成する。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表３に示す。
【０１３８】
（比較例２）
実施例１と同様にして目封止ハニカム構造体を作製した。捕集層を形成する原料として、平均繊維径１０μｍ、且つ平均アスペクト比５．８のワラストナイト２９０ｇに、水を９００ｇ加え、得られた混合液をホモジナイザーで混合して、捕集層形成用のスラリーを調製した。得られた捕集層形成用のスラリーを、目封止ハニカム構造体のセル内（流入セル内）の隔壁母材の表面にディップコート（即ち、湿式によって塗工）して、捕集層の前駆体を形成した。捕集層の前駆体を形成した目封止ハニカム構造体を、１２０℃で乾燥した後、１０００〜１２００℃で２時間加熱することにより焼成を行い、ハニカムフィルタを得た。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表３に示す。
【０１３９】
【表３】
【０１４０】
表１〜表３に示すように、実施例１〜１４のハニカムフィルタは、初期圧損が低く、ＰＭ堆積圧損上昇も抑制されたものであった。捕集層を構成する繊維粒子の平均繊維径が０．１μｍ未満（具体的には、平均繊維径が０．０５μｍ）の比較例４は、初期圧損が増大している。一方、繊維粒子の平均繊維径が１５μｍを超える（具体的には、平均繊維径が１８μｍ）の比較例５は、実施例１、実施例２、及び実施例４と比較して、ＰＭ堆積圧損上昇が大きくなっている。また、捕集層を構成する繊維粒子の平均アスペクト比が３未満（具体的には、平均アスペクト比が２）の比較例１は、他の実施例と比較して、初期圧損が増大している。
【０１４１】
比較例２においては、湿式（即ち、スラリーを用いたディップコート）によって捕集層を形成したため、捕集層の表面の開口率が２０％未満（具体的には、１０％）となり、ＰＭ堆積圧損上昇が大きくなっている。また、比較例３においては、製造時において、非繊維状の粒子の比率が１０％を超える（具体的には、前記比率が１２％の）原料粉末を用いているため、小さな略球状の非繊維状の粒子が、隔壁母材の細孔内に侵入して細孔を閉塞させてしまい、初期圧損が増大している。
【０１４２】
また、実施例１〜１４のハニカムフィルタのうち、「特定板状粒子の比率」が高いほど、初期圧損が抑制される傾向が確認された（例えば、実施例１、実施例２、実施例３、実施例５）。また、「捕集層の気孔率」が増大するほど、初期圧損が抑制される傾向が確認された（例えば、実施例５、実施例３、及び実施例１）。また、「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ」が小さいほど、捕集層の効果が得られ難く、ＰＭ堆積圧損上昇が大きくなる傾向があり（例えば、実施例６、実施例７）、「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ」が大きいほど、初期圧損が増大する傾向がある（例えば、実施例１、実施例８）。また、「捕集層の平均細孔径」が小さいほど、初期圧損が増大する傾向があり（例えば、実施例９、実施例１１）、「捕集層の平均細孔径」が大きいほど、ＰＭ堆積圧損上昇が大きくなる傾向がある（例えば、実施例１０、実施例１２）。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明のハニカムフィルタは、ディーゼルエンジン等の内燃機関や各種の燃焼装置等から排出されるガスを浄化するためのフィルタとして好適に利用することができる。また、本発明のハニカムフィルタの製造方法は、このようなハニカムフィルタの製造に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１：隔壁母材、２：セル、２ａ：流入セル、２ｂ：流出セル、３：外周壁、４：ハニカム基材、５：目封止部、１１：流入側の端面、１２：流出側の端面、１３：捕集層、１４：粒子、１４ａ：繊維粒子、１５：表面（捕集層の表面）、２１：表層、２２：深層、２３：隔壁、５０：ハニカム成形体、５１：未焼成隔壁母材、５２：セル、５２ａ：流入セル、５２ｂ：流出セル、５３：外周壁、５５：目封止部、６０：目封止ハニカム成形体、６１：流入側の端面、６２：流出側の端面、７０：目封止ハニカム構造体、７１：隔壁母材、７２：セル、７２ａ：流入セル、７２ｂ：流出セル、７３：外周壁、７４：ハニカム基材、７５：目封止部、８０：未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体、８３：未焼成捕集層、８４：粉末、Ｌ１：捕集層の厚さ、Ｌ２：隔壁の厚さ、Ｌ３深層の厚さ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタ及びその製造方法に関する。更に詳しくは、初期圧力損失の増加を抑制することができ、かつ、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することが可能なハニカムフィルタ、及びこのようなハニカムフィルタを製造することができるハニカムフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関や各種の燃焼装置等から排出されるガスには、煤（ｓｏｏｔ）を主体とする粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））が、多量に含まれている。このＰＭがそのまま大気中に放出されると、環境汚染を引き起こすため、排出ガスの排気系には、ＰＭを捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が搭載されている。
【０００３】
このようなＤＰＦとしては、例えば、「流体（排ガス、浄化ガス）の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを備え、流体（排ガス）の流入側の端面における所定のセルの開口部と、流体（浄化ガス）の流出側の端面における残余のセルの開口部に目封止部を有する」ハニカム構造体が用いられている。
【０００４】
このようなハニカム構造体を用いて排ガス中のＰＭを捕集する場合、ＰＭが多孔質の隔壁の内部に侵入して、隔壁の細孔を閉塞させ、圧力損失（以下、「圧損」ともいう）が急激に増加することがあるという問題があった。
【０００５】
このような圧損の増加を抑制するため、隔壁の表面に、ＰＭを捕集するための捕集層を設け、その捕集層によって、隔壁内部へのＰＭの侵入を防ぎ、圧損の上昇を抑制しようとするフィルタが提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００６】
従来、自動車の排ガス規制においては、ＰＭの質量による規制が行われていたが、近年、ＰＭの個数規制の導入が検討されている。その場合、粒子径の小さいＰＭを確実に捕集することが必要となる。粒子径の小さいＰＭは主に拡散によってフィルタ内に存在する細孔表面に捕集されることが知られている（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００７】
従来、捕集層を有するハニカム構造体を作製する際には、捕集層形成用スラリー（捕集層形成原料）中にハニカム構造体を浸漬したり、捕集層形成用スラリーをハニカム構造体のセル中に流し込んだりすることにより、多孔質の隔壁（隔壁母材）に捕集層形成用スラリーを塗布する湿式塗布や、原料粉末を空気とともに吸引することにより、多孔質の隔壁（隔壁母材）に粒子を塗布する乾式塗布を行い、それを焼成することにより捕集層を形成していた。そして、隔壁の表面に、この多孔質の隔壁よりも細孔径が小さくかつ厚みが薄い多孔質膜を形成する場合には、多孔質膜を構成するセラミックス粒子の粒子径を隔壁の細孔径よりも小さくする必要があった。しかし、この方法では、捕集層形成用スラリーや原料粉末がハニカム構造体の隔壁（隔壁母材）の細孔内に侵入し、得られたハニカム構造体に排ガスを流通させる際の初期圧力損失（初期圧損）が高くなるという問題があった。
【０００８】
例えば、このようなハニカム構造体の製造方法としては、ハニカム成形体に、ハニカム成形体と同一の材料に造孔材及び水を更に添加して作製した捕集層形成用スラリーを、噴霧することにより、ハニカム成形体の隔壁に捕集層形成用スラリーを堆積させ、その後、乾燥及び焼成することによって、ハニカム成形体に捕集層を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００９】
更に、多孔質の隔壁の細孔径よりも長い無機繊維状材料とシリカ又はアルミナを主成分とする接着材料からなるスラリーを、隔壁の表面に堆積させ、その後、乾燥及び焼成することによって、隔壁の表層に多孔質膜（捕集層）を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【００１０】
また、ハニカム焼成体の一方の開口端部より、隔壁を構成する粒子の平均粒子径よりも小さい平均粒子径で構成される粒子を固気二相流によって供給し、隔壁の表層部分において、隔壁を構成する粒子によって形成された開細孔及び／又は粒子同士の隙間に、粒子を堆積させてコンポジット領域（捕集層）を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００８／１３６２３２号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１０／１１００１０号パンフレット
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ＳＡＥテクニカルペーパー、２００８−０１−０６１８、米国自動車技術者協会、２００８年発行（ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ ２００８−０１−０６１８、Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（２００８））
【非特許文献２】ＳＡＥテクニカルペーパー、２００７−０１−０９２１、米国自動車技術者協会、２００７年発行（ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ ２００７−０１−０９２１、Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（２００７））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の製造方法では、隔壁の細孔径よりも長い無機繊維状材料を含む捕集層形成用スラリーを用い、例えば、スプレー塗布やディップコート等の湿式法により捕集層を形成しているため、捕集層を構成する無機繊維状材料同士、或いは、無機繊維状材料と隔壁（隔壁母材）とが配向してしまい、捕集層にガス等が侵入するための流路が減少してしまう。これにより、得られるハニカム構造体の初期状態の圧力損失が増大してしまうという問題があった。また、このようなハニカム構造体は、ＰＭが堆積した際（特に、ＰＭが堆積し始めた堆積初期）の圧力損失の上昇も大きくなってしまうという問題もあった。
【００１４】
また、上記特許文献２に記載の製造方法では、隔壁の細孔内に粒子が堆積しているため、コンポジット領域（捕集層）にガスが侵入するための流路が少なくなってしまう。これにより、得られるハニカム構造体の初期状態の圧力損失が増大してしまうという問題があった。また、このようなハニカム構造体は、ＰＭが堆積した際（特に、ＰＭが堆積し始めた堆積初期）の圧力損失の上昇も大きくなってしまうという問題もあった。
【００１５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、初期圧力損失の増加を抑制することができ、かつ、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することが可能なハニカムフィルタ、及びこのようなハニカムフィルタを製造することができるハニカムフィルタの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、以下に示す、ハニカムフィルタ及びその製造方法が提供される。
【００１７】
［１］ 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、少なくとも前記残余のセル内の隔壁母材の表面に配設された多孔質の捕集層とを備え、前記捕集層は、複数の粒子が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、前記捕集層は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなるものあり、前記捕集層の表面の開口率が、２０％以上であるハニカムフィルタ。
【００１８】
［２］ 前記複数の粒子が、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の特定繊維粒子を、前記捕集層を構成する前記粒子の全個数中に７０％以上含む前記［１］に記載のハニカムフィルタ。
【００１９】
［３］ 前記捕集層の気孔率が、７０％以上である前記［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。
【００２０】
［４］ 前記捕集層の厚さが、前記隔壁母材と前記隔壁母材に配設された前記捕集層とを有する隔壁の厚さの５〜５０％である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２１】
［５］ 前記捕集層の平均細孔径が、０．５〜５μｍである前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２２】
［６］ 前記ハニカム基材は、前記隔壁母材の平均細孔径が１０〜６０μｍで、且つ前記隔壁母材の気孔率が４０〜７０％のものである前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２３】
［７］ 前記複数の粒子が、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、セリア、カルシア、炭化珪素、アルミノシリケート、マグネシアシリケート、マグネシアカルシアシリケート、ワラストナイト、アタパルジャイト、ムライト、チタン酸カリウム、ゾノトライト及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子である前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２４】
［８］ 前記複数の粒子に含まれる繊維粒子が、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維に、セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を含む前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２５】
［９］ 前記捕集層が、前記所定のセル内の隔壁母材の表面にも配設されている前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
【００２６】
［１０］ 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体の、前記残余のセルの前記流入側の端面から、繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引し、前記残余のセル内の前記隔壁母材の表面に前記粉末を付着させ、付着させた前記粉末を焼成して捕集層を形成する捕集層形成工程を備え、前記粉末として、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、前記粉末を構成する前記粒子の全個数中の、前記粒子の前記平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が、１０％未満の粉末を用いるハニカムフィルタの製造方法。
【００２７】
［１１］ 前記粉末として、前記粉末を構成する粒子の全個数中の、繊維径が０．１〜１５μｍで、且つアスペクト比が３以上の繊維状の粒子の比率が、７０％以上の粉末を用いる前記［１０］に記載のハニカムフィルタの製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のハニカムフィルタは、少なくとも残余のセル内の隔壁母材の表面に多孔質の捕集層が配設されたものである。そして、前記捕集層は、複数の粒子が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、前記捕集層は、複数の粒子として繊維状の繊維粒子を含み、前記捕集層は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなるものであり、前記捕集層の表面の開口率が、２０％以上であることから、ハニカムフィルタの初期圧力損失の増加を抑制することができ、且つ、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することができる。特に、本発明のハニカムフィルタの捕集層は、上述した繊維粒子が、隔壁母材の表面に沿って、過剰に配向しない状態で、相互に結合又は絡み合って構成されたものであることから、上述した高い開口率が実現されている。
【００２９】
また、本発明のハニカムフィルタの製造方法によれば、「目封止ハニカム構造体の、前記残余のセルの前記流入側の端面から、繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引し、前記残余のセル内の前記隔壁母材の表面に前記粉末を付着させる捕集層形成工程を備え、前記粉末として、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、前記粉末を構成する前記粒子の全個数中の、前記粒子の前記平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が、１０％未満の粉末を用いる」ことにより、上記繊維粒子を、隔壁母材の表面に過剰に配向させずに捕集層を形成することができることから、初期圧力損失が低く、且つ、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することが可能なハニカムフィルタを簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のハニカムフィルタの一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明のハニカムフィルタの一実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図３】本発明のハニカムフィルタの一実施形態の、隔壁の断面を拡大して示す模式図である。
【図４】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の成形工程において作製されるハニカム成形体を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の成形工程において作製されるハニカム成形体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図６】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の目封止工程において作製される目封止ハニカム成形体を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の目封止工程において作製される目封止ハニカム成形体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図８】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態に用いられる目封止ハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図９】本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の捕集層形成工程において作製される未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図１０】ハニカムフィルタの捕集層を形成する粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００３２】
（１）ハニカムフィルタ：
図１〜図３に示すように、本発明のハニカムフィルタの一実施形態（ハニカムフィルタ１００）は、流体の流路となる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁母材１を有するハニカム基材４と、流体の流入側の端面１１における所定のセル２（流出セル２ｂ）の開口部及び流体の流出側の端面１２における残余のセル２（流入セル２ａ）の開口部に配設された目封止部５と、残余のセル２（流入セル２ａ）内の隔壁母材１の表面に配設された多孔質の捕集層１３とを備えたハニカムフィルタ１００である。
【００３３】
そして、この本実施形態のハニカムフィルタ１００の捕集層１３は、複数の粒子１４が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、捕集層１３は、複数の粒子として繊維状の繊維粒子（以下、「繊維粒子」ということがある）を含み、この捕集層１３は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子１４からなるものである。更に、この捕集層１３の表面１５の開口率が、２０％以上である。
【００３４】
このように構成することによって、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、初期圧力損失の増加を抑制することができ、且つ、捕集層１３の表面１５に粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇も抑制することができる。特に、捕集層１３は、繊維粒子１４ａが、隔壁母材１の表面に沿って、過剰に配向しない状態で、相互に結合又は絡み合って構成されたものであることから、高い開口率（即ち、開口率が２０％以上）が実現されている。
【００３５】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、捕集層１３が、流出セル２ｂ内の隔壁母材１の表面にも配設されていてもよい。また、ハニカム基材の「端面」というときは、セルが開口する面のことを意味する。また、隔壁２３は、隔壁母材１に捕集層１３が配設されたものである。つまり、隔壁母材１と捕集層１３とを合わせたものが隔壁２３である。図１は、本発明のハニカムフィルタの一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明のハニカムフィルタの一実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。図３は、本発明のハニカムフィルタの一実施形態の、隔壁の断面を拡大して示す模式図である。
【００３６】
繊維粒子とは、一方向に長く、細い糸状或いは棒状に形成された粒子のことをいう。即ち、繊維粒子は、一方向に長い長径と、他の方向に短い短径とを有している。上記「長径」は、「繊維粒子の長さ」或いは「繊維長」ということがある。また、上記「短径」は、「繊維粒子の直径」或いは「繊維径」ということがある。また、捕集層を構成する粒子（例えば、繊維粒子）は、粒子同士が、その接点において結合している場合もあるが、このように粒子同士が結合している場合にも、接合した粒子をそれぞれ別の粒子（即ち、接合する前の個々の粒子を別々の粒子）と考える。
【００３７】
本実施形態のハニカムフィルタの捕集層は、捕集層を構成する粒子として、繊維粒子を含んでいる。そして、この捕集層を構成する粒子は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上のものである。即ち、捕集層を構成する粒子は、上記平均繊維径及び平均アスペクト比を満足するものであれは、全ての粒子が、上記繊維粒子であってもよいし、繊維粒子と繊維状でない球状や板状の粒子とが混在したものであってもよい。
【００３８】
捕集層を構成する粒子の平均繊維径が、０．１μｍ未満であると、捕集層の細孔径が縮小する傾向にあり、初期圧力損失が高くなってしまう。また、平均繊維径が、１５μｍを超えると、捕集層の細孔径が増大する傾向にあり、捕集層に粒子状物質が堆積した際に、圧力損失の上昇が大きくなる。捕集層を構成する粒子の平均繊維径は、０．１〜１５μｍであることが好ましく、０．１〜１０μｍであることが更に好ましく、０．１〜５μｍであることが特に好ましい。平均繊維径を上記範囲とすることにより、初期圧力損失及び粒子状物質捕集時における圧損の上昇を良好に抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態のハニカムフィルタにおいては、捕集層を構成する複数の粒子が、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の特定繊維粒子を、捕集層を構成する粒子の全個数中に７０％以上含むことが好ましい。このような特定繊維粒子を含むことにより、初期圧力損失及び粒子状物質捕集時における圧損の上昇を更に良好に抑制することができる。
【００４０】
本実施形態のハニカムフィルタにおいて、捕集層を構成する粒子の平均繊維径は、捕集層の表面から剥離された粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により測定することができる。具体的には、まず、捕集層表面からセロハンテープで捕集層を構成する粒子を剥離し、それらの粒子を観察面と平行に寝かせた状態の画像を得る。得られた画像中の各粒子の最も短い（小さい）部分の長さ（短径）を測定し、その長さを、「各粒子の繊維径」とし、その平均値（メジアン）を「平均繊維径」とする。上記測定においては、１００個以上の粒子の繊維径を測定し、その平均を算出する。視野（画像）の広さ、視野数は粒子のサイズによって可変とする。上記捕集層を構成する粒子の平均繊維径の測定については、捕集層を構成する全ての粒子、即ち、繊維状の粒子、及び繊維状ではない球状の粒子や板状の粒子の短径を無作為に測定し、その平均値を求めることとする。
【００４１】
また、上述した特定繊維粒子の繊維径は、ＳＥＭ画像から得られる「各粒子の繊維径」から求めることができる。
【００４２】
また、本実施形態のハニカムフィルタにおいては、捕集層を構成する粒子の平均アスペクト比が３以上である。「平均アスペクト比」とは、各繊維粒子の短径に対する長径の比（長径／短径）の平均値（メジアン）のことをいう。平均アスペクト比が、３未満であると、捕集層の開口率及び気孔率が減少する傾向にあり、初期圧力損失が高くなってしまう。なお、捕集層の開口率が低いと粒子状物質を捕集する際における圧損の上昇も高くなってしまう。
【００４３】
平均アスペクト比は、３〜５０であることが好ましく、５〜３０であることが更に好ましく、１０〜３０であることが特に好ましい。平均アスペクト比を上記範囲にすることにより、繊維粒子が相互に絡み合い、良好に捕集層を形成することができ、開口率及び気孔率の高い捕集層を形成することができる。繊維粒子の長径及び短径（即ち、繊維径）は、上述した粒子の繊維径の測定方法と同様の方法によって測定することができる。
【００４４】
捕集層には、捕集層を構成する粒子の全個数中に、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の特定繊維粒子を７０％以上含んでいることが好ましい。特定繊維粒子が７０％未満であると、比較的長径の長い繊維粒子の数が少なくなり、開口率及び気孔率が低下することがある。これにより、初期圧力損失が高くなることがある。
【００４５】
粒子の全個数中の特定繊維粒子の比率（以下、単に「特定繊維粒子の比率」ということがある）は、捕集層の表面から剥離された粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により、全粒子の個数と、特定繊維粒子の個数を計測して算出することができる。具体的には、まず、捕集層表面からセロハンテープで捕集層を構成する粒子を剥離し、それらの粒子を観察面と平行に寝かせた状態の画像を得る。得られた画像中の粒子が、特定繊維粒子に該当するものであるか否かを判別し、特定繊維粒子の個数と、特定繊維粒子を含む全粒子の個数を計測する。その後、全粒子の個数に対する特定繊維粒子の個数の百分率（特定繊維粒子の個数／全粒子の個数×１００）を求め、この値を「特定繊維粒子の比率（％）」とする。
【００４６】
特定繊維粒子の比率は、７０〜１００％であることがより好ましく、８０〜１００％であることが更に好ましく、９０〜１００％であることが特に好ましい。このように構成することによって、より開口率及び気孔率の高い捕集層を形成することができる。
【００４７】
本実施形態のハニカムフィルタにおいては、捕集層の表面の開口率が、２０％以上である。捕集層の表面の開口率を２０％以上とすることにより、排ガス中に含まれる粒子状物質の流れを分散させることができ、捕集層の細孔が粒子状物質によって閉塞されるのを有効に抑制することができる。これにより、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇を抑制することができる。
【００４８】
「捕集層の表面の開口率」とは、捕集層の表面（平面）において、捕集層の実体部分が存在せず、細孔が実際に開口している部分の面積の、上記表面（平面）に対する比率のことを意味する。具体的には、「捕集層の表面の開口率」は以下の方法で求めることができる。まず、捕集層の表面を、レーザー顕微鏡（例えば、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の「ＬＥＸＴ ＯＬＳ４０００（商品名）」）を用いて撮像し、当該表面の表面凹凸画像を取得する。次に、ハイパスフィルタ（λ＝２５μｍ）処理にて、上記表面凹凸画像の表面うねりを除去した後、「（高さの最頻値）−２μｍ」を閾値として二値化処理を行う。二値化処理後、上記閾値より高い領域を隔壁材料（即ち、捕集層の実体部分）とし、低い領域を捕集層の細孔部分とする。捕集層の実体部分と、捕集層の細孔部分との面積をそれぞれ算出する。得られた面積より、全体の面積に対する細孔の面積の比率（細孔の面積／全体の面積×１００）を、「捕集層の表面の開口率（％）」とする。
【００４９】
捕集層の表面の開口率は、２０〜７０％であることが好ましく、２５〜６０％であることが更に好ましく、３０〜５０％であることが特に好ましい。捕集層の表面の開口率を上記範囲にすることにより、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇をより良好に抑制することができる。捕集層の表面の開口率が７０％を超えると、捕集層による粒子状物質の捕集効率が低下し、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇が大きくなることがある。
【００５０】
捕集層の気孔率は、７０％以上であることが好ましく、７５〜９５％であることが更に好ましく、８０〜９０％であることが特に好ましい。気孔率を上記範囲とすることにより、初期圧力損失を良好に抑制することができる。気孔率の上限については特に制限はなく、より大きいことが望ましいが、例えば、製造上の実現可能性の観点により９５％程度が上限となる。
【００５１】
捕集層の気孔率を測定する方法は、以下の通りである。ハニカムフィルタを樹脂（エポキシ樹脂）に埋設することによりハニカムフィルタの隔壁の細孔を樹脂で埋める。樹脂で埋めたハニカムフィルタの、セル長手方向と垂直な方向の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像を取得する。得られたＳＥＭ画像における隔壁を、画像上において（画像解析によって）、隔壁中央部（厚さ方向における中央部）から表層にかけて５μｍ幅で分割し、各「分割部分（分割領域）」毎に、以下の処理を行う。画像解析ソフト（Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ６．２Ｊ（商品名）」）を用いて、各分割部分の隔壁の面積を測定する。ここで、「全体の面積」から「隔壁の面積」を減算した値が、「気孔（細孔）の面積」となる。最も表面に近い分割部分の画像における、「全体の面積」に対する「気孔（細孔）の面積」の百分率（即ち、｛１−「隔壁の面積」／「全体の面積」｝×１００）を、「捕集層の気孔率（％）」とする。
【００５２】
捕集層の厚さは、隔壁（即ち、隔壁母材と隔壁母材に配設された捕集層とを有する隔壁）の厚さの５〜５０％であることが好ましい。捕集層の厚さが、隔壁の厚さの５％未満であると、捕集層を配設したことによる効果が発現し難く、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇を良好に抑制することができないことがある。即ち、排ガス中の粒子状物質を捕集する際に、粒子状物質が多孔質の隔壁の内部に侵入し、隔壁の細孔を閉塞させて、圧力損失（圧損）が増加することがある。また、捕集層の厚さが、隔壁の厚さの５０％を超えると、捕集層が厚くなり過ぎて、初期圧力損失が高くなることがある。
【００５３】
上述した隔壁の厚さに対する捕集層の厚さの比率は、捕集層の開口率や気孔率等によって異なるが、例えば、９〜４０％であることが更に好ましく、９〜２０％であることが特に好ましい。このように構成することによって、初期圧力損失と粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇をバランスよく抑制することができる。
【００５４】
捕集層の厚さは、上記捕集層の気孔率を測定する方法において、５μｍ幅で分割した各画像における気孔率を元に算出することができる。具体的には、「隔壁中央部における気孔率」と「隔壁の最も表面に近い分割部分（捕集層）における気孔率」との平均値を算出し、算出した平均値と気孔率が等しくなる画像が撮像された部分から、隔壁の表面までの距離を、捕集層の厚さ（例えば、図３に示す捕集層の厚さＬ１）として求めることができる。また、隔壁の厚さは、隔壁母材と隔壁母材に配設された捕集層とを有する全隔壁の厚さ（例えば、図３に示す隔壁の厚さＬ２）として求めることができる。隔壁の厚さ（Ｌ２）は、隔壁断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により求めることができる。
【００５５】
なお、捕集層の厚さは、上記のように規定することができるが、図３に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１００における実際の捕集層１３は、隔壁母材１の表面より外側に位置する表層２１と、隔壁母材１の表面より内側（細孔内）に位置する深層２２とから構成されている。即ち、隔壁２３は、隔壁母材１と捕集層１３とから構成されており、隔壁母材１と捕集層１３とは、その配置される領域が一部重なっていることがある。換言すれば、隔壁母材１の細孔内まで捕集層１３の一部が入り込み、その領域を共有していることがある。特に、本実施形態のハニカムフィルタにおいては、捕集層を構成する繊維粒子が、隔壁母材の表面に沿って過剰に配向しない状態（即ち、繊維粒子が、隔壁母材の表面に平行に配列しない状態）で、相互に結合又は絡み合っている。このため、繊維粒子の一部が隔壁母材１の細孔内まで入り込むことがある。隔壁母材１の細孔内まで入り込んだ深層２２も捕集層の一部であるが、捕集層の厚さの測定時においては、上述した方法に従って捕集層の厚さを測定する。また、上述した「捕集層の気孔率を測定する方法」によって測定される気孔率は、実質的に表層２１の気孔率を測定していることとなる。
【００５６】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、捕集層の平均細孔径（具体的には、表層の平均細孔径）が、０．５〜５μｍであることが好ましく、２〜４．５μｍであることが更に好ましく、３〜４μｍであることが特に好ましい。捕集層の平均細孔径が０．５μｍ未満であると、初期圧力損失が高くなることがある。捕集層の平均細孔径が５μｍを超えると、捕集層を配設したことによる効果が発現し難く、粒子状物質が堆積した際の圧力損失の上昇を良好に抑制することができないことがある。
【００５７】
捕集層の平均細孔径は、バブルポイント／ハーフドライ法（ＡＳＴＭ Ｅ１２９４−８９）によって測定した値である。具体的には、まず、ハニカムフィルタに用いられるハニカム基材（捕集層が配設されていないもの）の隔壁部分（板の部分）を、その表面が３０ｍｍ×３０ｍｍとなるように切り出す。次に、切り出した板の片側表面に、ハニカムフィルタの捕集層を構成する材料と同じ材料を用いて、１０〜３０μｍの厚さの捕集層の前駆体を形成する。次に、切り出した板とともに捕集層の前駆体を焼成して、平均細孔径測定用の評価試料を作製する。この評価試料を、パームポロメータ（ＰＭＩ社製の「Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｆｌｏｗ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ（商品名）」）を用いて、バブルポイント／ハーフドライ法によって平均細孔径を測定する。
【００５８】
本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、捕集層１３における、隔壁母材１の細孔内に侵入している部分（深層２２（図３を参照））の厚さが、隔壁２３の厚さの６％以下であり、３％以下であることが好ましく、１％以下であることが更に好ましい。このように、深層２２（図３を参照）の厚さが、隔壁２３の厚さの６％以下であることにより、初期圧力損失の増加を抑制することができる。深層２２（図３を参照）の厚さは薄いほど好ましいが、０．１％程度が下限値となる。隔壁２３の厚さは、隔壁断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により測定した値である。
【００５９】
捕集層の深層の厚さは、上記捕集層の気孔率を測定する方法において、５μｍ幅で分割した各画像における気孔率を元に算出することができる。具体的には、「隔壁中央部における気孔率」と「隔壁の最も表面に近い分割部分（捕集層）における気孔率」との平均値を算出し、算出した平均値と気孔率が等しくなる画像が撮像された部分から、「隔壁と捕集層とが混在する最も表面から遠い分割部分（即ち、深層２２と隔壁母材１とが混在する領域の最深部分）」までの距離を、深層の厚さ（例えば、図３に示す深層の厚さＬ３）として求めることができる。
【００６０】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、隔壁母材１は、平均細孔径が１０〜６０μｍで、且つ気孔率が４０〜７０％であることが好ましく、平均細孔径が２０〜５０μｍで、且つ気孔率が５０〜６５％であることが更に好ましく、平均細孔径が２０〜３０μｍで、且つ気孔率が５５〜６５％であることが特に好ましい。平均細孔径が１０μｍより小さいか、又は気孔率が４０％より小さいと、初期圧力損失が高くなることがある。また、平均細孔径が６０μｍより大きいか、又は気孔率が７０％より大きいと、ハニカムフィルタの強度が低くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータによって測定した値である。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。
【００６１】
隔壁母材１の厚さは、１００〜５００μｍであることが好ましく、２００〜４００μｍであることが更に好ましく、３００〜３５０μｍであることが特に好ましい。１００μｍより薄いと、ハニカムフィルタの強度が低くなることがある。５００μｍより厚いと、初期圧力損失が高くなることがある。
【００６２】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４の形状は、特に制限はない。例えば、円筒形状、端面が楕円形の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の柱形状、等が好ましい。図１及び図２に示すハニカムフィルタ１００においては、円筒形状である。また、図１及び図２に示すハニカムフィルタ１００は、外周壁３を有しているが、外周壁３を有さなくてもよい。外周壁３は、ハニカムフィルタ（換言すれば、ハニカム構造体）を作製する過程において、ハニカム成形体を押出成形する際に、隔壁母材とともに形成されることが好ましい。また、外周壁３は、セラミック材料をハニカム構造体の外周に塗工して形成したものであってもよい。
【００６３】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４の材料としては、セラミックが好ましく、強度及び耐熱性に優れることより、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも１種が更に好ましい。これらの中でも、コージェライトが特に好ましい。
【００６４】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４のセル形状（ハニカムフィルタの中心軸方向（セルが延びる方向）に直交する断面におけるセル形状）としては、特に制限はなく、例えば、三角形、四角形、六角形、八角形、円形、或いはこれらの組合せを挙げることができる。四角形のなかでも、正方形、長方形が好ましい。
【００６５】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、ハニカム基材４のセル密度は、特に制限されないが、１６〜９６セル／ｃｍ２であることが好ましく、３２〜６４セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度が、１６セル／ｃｍ２より小さいと、粒子状物質を捕集する隔壁の面積が小さくなり、排ガスを流通させたときに、短時間で圧力損失が大きくなることがある。セル密度が、９６セル／ｃｍ２より大きいと、セルの断面積（セルの延びる方向に直交する断面の面積）が小さくなるため、圧力損失が大きくなることがある。
【００６６】
本実施形態のハニカムフィルタ１００において、捕集層１３の材質として、セラミックや金属等を挙げることができる。より具体的には、捕集層を構成する粒子が、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、セリア、カルシア、炭化珪素、アルミノシリケート、マグネシアシリケート、マグネシアカルシアシリケート、ワラストナイト、アタパルジャイト、ムライト、チタン酸カリウム、ゾノトライト及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子であることが好ましい。例えば、捕集層を構成する粒子が、繊維粒子と、繊維粒子ではない球状粒子や板状粒子とを含むものである場合には、これらの粒子が、上記群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子であることが更に好ましい。
【００６７】
また、捕集層を構成する粒子に含まれる繊維粒子は、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維に、セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を含むものであってもよい。例えば、有機繊維にセラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合粒子を用いることにより、繊維粒子の形状を良好に制御することができる。また、セラミック繊維にコーティングすることにより、耐酸性を向上させることができる。このように、所望の繊維に上述したコーティングを施した複合繊維粒子を用いることにより、単独の繊維粒子では発現困難な、種々の特性を捕集層に付与することができる。特に、このように構成された繊維粒子は、上述した特定繊維粒子として好適に用いることができる。
【００６８】
また、捕集層を構成する粒子として、上記セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を用いる場合には、コーティングする粒子又はゾルには触媒成分が含まれていてもよい。例えば、セラミック繊維に触媒成分を含むゾルをコーティングすることにより、繊維粒子表面での粒子状物質（ＰＭ）の酸化速度を向上させることができる。また、捕集層のみに触媒を塗布できるため触媒の使用量を低減することができる。更に、本実施形態のハニカムフィルタの捕集層は、繊維粒子同士が過剰に配向しないように形成されたものであるため、ＰＭと繊維粒子が接触しやすくなり、ＰＭ酸化速度の向上効果が大きい。
【００６９】
また、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、隔壁母材１の材質がコージェライトであり、捕集層１３の材質がアルミナ、ワラスナイト、マグネシアシリケート及び上記複合繊維粒子からなる群から選択される少なくとも一種を含む材料であることが好ましい。
【００７０】
従来の、捕集層が備えられていないハニカム構造体をフィルタとして用いて、粒子状物質を含む排ガスを処理すると、隔壁の細孔内に粒子状物質が侵入して細孔を閉塞させるため、圧力損失が急速に上昇するという問題があった。これに対し、本実施形態のハニカムフィルタは、流入セル内の隔壁の表面に捕集層が形成されたものであるため、粒子状物質が捕集層で捕集されて、隔壁の細孔内に侵入することを防止することができ、圧力損失の急速な上昇を抑制することができる。
【００７１】
また、図１及び図２においては、捕集層１３が、流入セル２ａ内の隔壁母材１の表面にのみ配設されたハニカムフィルタ１００の例を示しているが、捕集層１３が、流出セル２ｂ内の隔壁母材１の表面に更に配設されていてもよい。流出セル２ｂ内の隔壁母材１の表面に更に捕集層１３を配設することにより、粒子状物質の捕集効率を向上させることができる。一方、流入セル２ａ内の隔壁母材１の表面にのみ捕集層１３を配設することにより、初期圧力損失の過度の上昇を抑制することができる。
【００７２】
（２）ハニカムフィルタの製造方法：
本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体の、残余のセルの流入側の端面から、繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引し、残余のセル内の隔壁母材の表面に上記粉末を付着させ、付着させた粉末を焼成して捕集層を形成する捕集層形成工程を備え、上記粉末として、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、この粉末を構成する粒子の全個数中の、「全粒子の平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子」の比率が、１０％未満の粉末を用いるハニカムフィルタの製造方法である。
【００７３】
本実施形態のハニカムフィルタの製造方法では、捕集層形成工程において、「全粒子の平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子」を、捕集層を形成するための全粒子（全粒子の個数）に対して、１０％未満とすることで、相対的に繊維状の粒子（繊維粒子）の比率を多くし、更に、上述のように、「空気とともに吸引する」乾式による塗工方法（乾式による粒子を堆積させる方法）を採用することによって、「捕集層が、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなり、この捕集層の表面の開口率が２０％以上のハニカムフィルタ」（上記、本発明のハニカムフィルタ）を、簡便且つ安価に得ることができる。
【００７４】
従来のハニカムフィルタの製造方法においても、繊維粒子を用いて捕集層を形成することは行われていたが、スプレー塗布やディップコート等の湿式法により捕集層を形成していた。このため、繊維粒子同士、或いは、繊維粒子と隔壁母材とが配向（換言すれば、繊維粒子が、隔壁母材の表面に沿って平行に配列）してしまい、捕集層にガス等が侵入するための流路（即ち、捕集層の表面の開口率）が減少してしまっていた。
【００７５】
本実施形態のハニカムフィルタの製造方法においては、非繊維状の粒子の比率が１０％未満の粒子を用いて乾式法（乾燥した粒子を空気とともに搬送する方法）により粒子を堆積させるため、繊維状の粒子が配向し難く、隔壁母材の表面に堆積する粒子間の隙間を多くすることができる。その結果、上記湿式法と比較して、捕集層の表面の開口率を大幅に増大させることが可能となる。非繊維状の粒子の比率が１０％を超えると、小さな球状の粒子が相対的に多くなり、この球状の粒子が隔壁母材の細孔内に侵入し、細孔を閉塞させる。この結果、得られるハニカムフィルタの初期圧力損失が増大してしまう。即ち、単に、粉末として、「平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末」を用いたのみでは、開口率が２０％以上の捕集層を形成することは極めて困難であり、非繊維状の粒子の比率が１０％未満の粉末を用いることと、上記乾式法による捕集層の形成とが重要となる。
【００７６】
以下、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法について、工程毎に説明する。
【００７７】
（２−１）ハニカム基材の作製（成形工程）：
まず、成形工程において、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、図４及び図５に示すような、流体の流路となる複数のセル５２を区画形成する未焼成隔壁母材５１を備えるハニカム成形体（ハニカム構造の成形体）５０を形成する。図４は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の成形工程において作製されるハニカム成形体５０を模式的に示す斜視図である。図４及び図５に示されるハニカム成形体５０は、外周壁５３を有している。図５は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の成形工程において作製されるハニカム成形体５０の、セル５２の延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【００７８】
セラミック成形原料に含有されるセラミック原料としては、コージェライト化原料、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。なお、コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。
【００７９】
また、このセラミック成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、造孔材、界面活性剤等を混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。
【００８０】
作製されるハニカムフィルタの隔壁母材の細孔表面積、平均細孔径及び気孔率を調整するために、各原料を以下のように調整することが更に好ましい。
【００８１】
セラミック原料として、タルク、カオリン、アルミナ、シリカを用いることが好ましい。タルクの平均粒子径は、１０〜３０μｍとすることが好ましい。カオリンの平均粒子径は、１〜１０μｍとすることが好ましい。アルミナの平均粒子径は、１〜２０μｍとすることが好ましい。シリカの平均粒子径は、１〜６０μｍとすることが好ましい。また、造孔材としては、でんぷん、カーボン、発泡樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、吸水性樹脂、又はこれらを組み合わせたものを使用することが好ましい。また、造孔材の平均粒子径は、１０〜１００μｍとすることが好ましい。また、造孔材の添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましい。また、有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、又はこれらを組み合わせたものとすることが好ましい。また、有機バインダの添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、１〜１０質量部が好ましい。
【００８２】
セラミック成形原料を成形する際には、まずセラミック成形原料を混練して坏土とし、得られた坏土をハニカム形状に成形することが好ましい。セラミック成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
【００８３】
ハニカム成形体の形状は、特に限定されず、図４に示すような円筒形状、端面が楕円形の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の柱形状、等が好ましい。
【００８４】
また、上記成形後に、得られたハニカム成形体を乾燥してもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、なかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組み合わせて行うことが好ましい。
【００８５】
（２−２）目封止工程：
成形工程の後に、目封止工程において、図６及び図７に示すように、ハニカム成形体５０の、流体の流入側の端面６１における所定のセル５２（流出セル５２ｂ）の開口部、及び流体の流出側の端面６２における残余のセル５２（流入セル５２ａ）の開口部に、目封止部５５を配設する。ハニカム成形体５０に目封止部５５を配設して目封止ハニカム成形体６０を形成する。図６は、本発明のハニカムのフィルタ製造方法の一実施形態の目封止工程において作製される目封止ハニカム成形体６０を模式的に示す斜視図である。図７は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の目封止工程において作製される目封止ハニカム成形体６０の、セル５２の延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【００８６】
ハニカム成形体に目封止材料を充填する際には、流体の流入側の端面側と流体の流出側の端面側とで交互に目封止材料を充填する。目封止材料を充填する方法としては、ハニカム成形体の一方の端面にシートを貼り付け、シートにおける、「目封止部を形成しようとするセル」と重なる位置に孔を開けるマスキング工程と、「ハニカム成形体の、シートが貼り付けられた側の端部」を目封止材料が貯留された容器内に圧入して、目封止材料をハニカム成形体のセル内に圧入する圧入工程と、を有する方法を挙げることができる。目封止材料をハニカム成形体のセル内に圧入する際には、目封止材料は、シートに形成された孔を通過し、シートに形成された孔と連通するセルのみに充填される。
【００８７】
目封止材料は、上記セラミック成形原料の構成要素として挙げた原料を適宜混合して作製することができる。目封止材料に含有されるセラミック原料としては、隔壁母材の原料として用いるセラミック原料と同じであることが好ましい。
【００８８】
図６及び図７に示されるように目封止ハニカム成形体６０は、流入セル５２ａと流出セル５２ｂとが交互に並び、目封止部が形成された端面（例えば、流入側の端面６１）において、目封止部５５とセル５２の開口部とにより市松模様が形成されていることが好ましい。
【００８９】
次に、ハニカム成形体に充填された目封止材料を乾燥させることが好ましい。
【００９０】
（２−３）目封止ハニカム構造体の作製（焼成工程１）：
次に、図８に示すように、目封止材料を充填した目封止ハニカム成形体６０を焼成して目封止ハニカム構造体７０を作製する。目封止ハニカム構造体７０は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材７１を有するハニカム基材７４と、流体の流入側の端面６１における所定のセル７２（流出セル７２ｂ）の開口部及び流体の流出側の端面６２における残余のセル７２（流入セル７２ａ）の開口部に配設された目封止部７５とを備えた目封止ハニカム構造体７０である。図８は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態に用いられる目封止ハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。また、図８に示される目封止ハニカム構造体７０は、外周壁７３を有している。
【００９１】
目封止ハニカム成形体を焼成（本焼成）する前には、その目封止ハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものであり、その方法は、特に限定されるものではなく、目封止ハニカム成形体中の有機物（有機バインダ、界面活性剤、造孔材等）を除去することができればよい。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、２００〜１０００℃程度で、３〜１００時間程度加熱することが好ましい。
【００９２】
目封止ハニカム成形体の焼成（本焼成）は、仮焼した成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われる。焼成条件（温度、時間、雰囲気）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、１４１０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、４〜８時間が好ましい。仮焼、本焼成を行う装置は、特に限定されないが、電気炉、ガス炉等を用いることができる。
【００９３】
（２−４）捕集層形成工程１（未焼成捕集層の作製）：
次に、図９に示すように、得られた目封止ハニカム構造体７０の、残余のセル７２の流入側の端面６２から、繊維状の粒子を含む粉末８４を空気とともに吸引し、残余のセル７２内の隔壁母材７１の表面に粉末８４を付着させて、未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体８０を作製する。上記粉末８４中の粒子は、隔壁母材７１の表面に堆積して、未焼成の捕集層（未焼成捕集層８３）を形成している。図９は、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一実施形態の捕集層形成工程において作製される未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。捕集層形成工程においては、空気とともに粒子を吸引する乾式法によって捕集層を形成するため、隔壁母材７１の表面に付着する粉末８４が、一方向に配向し難い。
【００９４】
本実施形態のハニカムフィルタの製造方法においては、上記粉末８４として、粉末８４を構成する粒子の全個数中の、前記粒子の平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が、１０％未満の粉末を用いる。また、この粉末の平均繊維径が０．１〜１５μｍであり、且つこの粉末の平均アスペクト比が３以上である。
【００９５】
捕集層の原料となる粉末の粒子の平均繊維径は、原料粉末のＳＥＭ画像における各粒子の「短径」の平均値（メジアン）である。
【００９６】
また、各粒子の長径は、原料粉末のＳＥＭ画像から測定した値である。
【００９７】
粉末中の各粒子のアスペクト比は、原料粉末のＳＥＭ画像から得られた短径に対する長径の比（長径／短径）である。
【００９８】
上記非繊維状の粒子の割合は、「アスペクト比が２未満の粒子で、且つ、上記平均繊維径と各粒子の長径とを比較した際に、その粒子の長径が短い粒子」の個数を、全粒子の個数で除法した値に１００を乗じた百分率である。
【００９９】
非繊維状の粒子の割合は、１０％未満であればよいが、例えば、０〜９％であることが好ましく、０〜７％であることが更に好ましく、０〜５％であることが特に好ましい。本実施形態のハニカムフィルタの製造方法においては、上記非繊維状の粒子が、原料となる粉末中に実質的に含有されていないこと（即ち、非繊維状の粒子の割合が０％であること）が最も好ましい。
【０１００】
また、捕集層の原料となる粉末は、少なくとも繊維状の粒子を含み、この粉末が、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、上記非繊維状の粒子の比率が１０％未満であれば、それ以外の粒子については、特に制限はない。但し、粉末として、この粉末を構成する粒子の全個数中の、繊維径が０．１〜１５μｍで、且つアスペクト比が３以上の繊維状の粒子の比率が、７０％以上の粉末を用いることが好ましい。このように構成することによって、本発明のハニカムフィルタを良好に製造することができる。
【０１０１】
捕集層の原料となる粉末の粒子は、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、セリア、カルシア、炭化珪素、アルミノシリケート、マグネシアシリケート、マグネシアカルシアシリケート、ワラストナイト、アタパルジャイト、ムライト、チタン酸カリウム、ゾノトライト及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子であることが好ましい。
【０１０２】
また、上記粒子は、非繊維状の粒子以外の粒子として、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維に、セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を含むことが好ましい。
【０１０３】
繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引して未焼成捕集層を形成する条件については特に制限はなく、形成する捕集層の厚さ等を考慮して、粉末の量と空気の量を調整することができる。例えば、粉末を空気とともに吸引する具体的な条件としては、空気中の粉末の密度が１〜１０ｍｇ／ｃｃであることが好ましい。空気の吸引速度は０．１〜５ｍ／ｓであることが好ましい。また、粒子の詰まり具合によって、得られる捕集層の気孔率を制御することもできる。
【０１０４】
（２−５）捕集層形成工程２（ハニカムフィルタの製造（焼成工程２））：
次に、得られた目封止ハニカム構造体７０を焼成してハニカムフィルタ１００（図１及び図２を参照）を作製する（焼成工程２）。この焼成工程２においては、未焼成捕集層８３（即ち、隔壁母材の表面に付着させた粉末）が焼成されて、複数の粒子８４が互いに結合、又は絡み合って構成された捕集層１３（図２を参照）が形成される。
【０１０５】
焼成工程２における焼成条件（温度、時間、雰囲気）は、捕集層の原料粒子の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、隔壁母材の材料にコージェライト、捕集層材料にワラストナイトを使用している場合には、焼成温度は、１０００〜１２００℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、０〜２時間が好ましい。焼成を行う装置は、特に限定されないが、電気炉、ガス炉等を用いることができる。本実施形態のハニカムフィルタの製造方法においては、捕集層の形成を乾式法によって行うため、乾燥した状態の粒子が隔壁母材の表面に付着している。このため、焼成工程２の前に、捕集層を形成する粒子を乾燥する工程が不要であり、乾燥時に膜クラック等が発生するという懸念がないという利点もある。例えば、捕集層を形成する粒子をスラリー状の状態で塗布した場合（即ち、湿式法の場合）には、乾燥工程は必須の工程となり、製造工程が煩雑になるとともに、上記膜クラック等の発生の問題も生じる。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明のハニカム構造体及びその製造方法を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１０７】
（実施例１）
セラミック原料として、コージェライト化原料（タルク、カオリン及びアルミナ）を用いた。タルク、カオリン及びアルミナの質量比は、焼成後、コージェライトが得られる質量比とした。セラミック原料１００質量部に対して、バインダ（メチルセルロース）４質量部、水３５質量部を混合してセラミック成形原料を得た。得られたセラミック成形原料を、ニーダーを用いて混練して、坏土を得た。得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体は、隔壁厚さが３０４．８μｍであり、セル密度が４６．５セル／ｃｍ２であり、全体形状が円筒形（端面の直径が１２７ｍｍ、セルの延びる方向における長さが１５２．４ｍｍ）であった。セル形状は、セルの延びる方向に直交する形状が正方形であった。得られたハニカム成形体を、マイクロ波及び熱風で乾燥させた。
【０１０８】
次に、ハニカム成形体の端面（流入側及び流出側の端面）における複数のセル開口部の中の一部に、マスクを施した。このとき、マスクを施したセルとマスクを施さないセルとが交互に並ぶようにした。そして、マスクを施した側の端部を、コージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていないセルの開口部に目封止スラリーを充填した。これにより、流入側の端面における所定のセルの開口部及び流出側の端面における残余のセルの開口部に目封止部が配設された目封止ハニカム成形体を得た。
【０１０９】
次に、目封止ハニカム成形体について、４５０℃で５時間加熱することにより脱脂を行い、更に、１４２５℃で７時間加熱することにより焼成を行い、目封止ハニカム構造体を得た。
【０１１０】
捕集層を形成するための原料（捕集層原料粉末）として、ワラストナイトの粒子を、目封止ハニカム構造体の一方の端面から空気とともに吸引し、目封止ハニカム構造体のセル内（流入セル内）の隔壁母材の表面に付着させた。
【０１１１】
ワラストナイトの粒子を吸引する条件としては、空気中の粉末の密度を５ｍｇ／ｃｃ、空気の吸引速度を１ｍ／ｓとした。
【０１１２】
上記ワラストナイトの粒子としては、全粒子の平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が、５％の粒子を用いた。即ち、９５％の粒子は、全粒子の平均繊維径よりも長径の長さが同等以上、又はそのアスペクト比が２以上の粒子であった。
【０１１３】
ワラストナイトの粒子（原料粉末）の平均繊維径、及び各粒子の繊維径は、以下の方法によって測定した。以下の方法は、原料粉末の状態における平均繊維径及び繊維径の測定方法である。
【０１１４】
（原料の平均繊維径）
原料粉末のＳＥＭ画像を撮像し、この画像中の各粒子の「短径」を測定する。測定した「短径」の値の平均値（メジアン）を、「平均繊維径」とする。
【０１１５】
（各粒子の繊維径）
原料粉末のＳＥＭ画像を撮像し、この画像中の各粒子の「短径」を測定する。測定した各「短径」の値を、それぞれの粒子の「繊維径」とする。
【０１１６】
また、ワラストナイト粒子（原料粉末）の平均アスペクト比は、以下の方法によって測定した。
【０１１７】
（原料の平均アスペクト比）
原料粉末のＳＥＭ画像を撮像し、この画像中の各粒子の「短径」と「長径」を測定する。測定した短径に対する長径の比（長径／短径）を、「アスペクト比」とし、その平均値（メジアン）を「平均アスペクト比」とする。
【０１１８】
次に、ワラストナイトの粒子を付着させた目封止ハニカム構造体（未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体）を、１０００〜１２００℃で２時間加熱することにより焼成を行い、ハニカムフィルタを得た。得られたハニカムフィルタは、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、残余のセル内の隔壁母材の表面に配設された多孔質の捕集層とを備えたものであった。
【０１１９】
得られたハニカムフィルタについて、以下に示す方法で、「捕集層を構成する粒子の平均繊維径（表１においては、「平均繊維径」と記す）」、「捕集層を構成する粒子の平均アスペクト比（表１においては、「平均アスペクト比」と記す）」、「特定繊維粒子の比率（％）」、「捕集層の表面の開口率（％）」、「捕集層の気孔率（％）」、「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ（％）」、「捕集層の平均細孔径（μｍ）」、「ハニカム基材の気孔率（％）」、「ハニカム基材の平均細孔径（μｍ）」、「初期圧損（ｋＰａ）」及び「ＰＭ堆積圧損上昇（％）」を評価した。結果を表１に示す。ハニカムフィルタの捕集層を形成する粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像の写真を図１０に示す。
【０１２０】
（平均繊維径、及び平均アスペクト比）
捕集層の「平均繊維径」及び「平均アスペクト比」は、以下の方法で求める。まず、捕集層表面からセロハンテープで捕集層を構成する粒子を剥離し、それらの粒子を観察面と平行に寝かせた状態のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像を取得する（例えば、図１０参照）。ＳＥＭ画像は、１２８０×９６０ピクセルの画像とする。なお、ＳＥＭ画像の倍率は繊維の形状に合わせて任意の倍率に設定することができる。得られたＳＥＭ画像中の各粒子の短径（即ち、繊維の直径：例えば、図１０におけるＸ）の長さを「繊維径」とし、各粒子の長径（即ち、繊維の長さ：例えば、図１０におけるＹ）の長さを「繊維長」とした。得られた「繊維径」及び「繊維長」から、繊維径の平均値（メジアン）を「平均繊維径」とし、各粒子のアスペクト比（繊維長／繊維径）の平均値（メジアン）を「平均アスペクト比」とした。
【０１２１】
（特定繊維粒子の比率）
上記「平均繊維径」の測定に用いた捕集層のＳＥＭ画像から、ＳＥＭ画像中の全粒子の個数と、特定繊維粒子の個数を求め、全粒子の個数に対する特定繊維粒子の個数の比率（繊維粒子の個数／全粒子の個数×１００）を、「繊維粒子の比率（％）」とした。特定繊維粒子は、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の粒子である。
【０１２２】
（捕集層の表面の開口率）
「捕集層の表面の開口率」は、以下の方法で求める。まず、捕集層の表面を、レーザー顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ社製の「ＬＥＸＴ ＯＬＳ４０００（商品名）」）を用いて撮像し、当該表面の表面凹凸画像を取得する。次に、ハイパスフィルタ（λ＝２５μｍ）処理にて、上記表面凹凸画像の表面うねりを除去した後、「（高さの最頻値）−２μｍ」を閾値として二値化処理を行う。二値化処理後、上記閾値より高い領域を隔壁材料（即ち、捕集層の実体部分）とし、低い領域を捕集層の細孔部分とする。捕集層の実体部分と、捕集層の細孔部分との面積をそれぞれ算出する。得られた面積より、全体の面積に対する細孔の面積の比率（細孔の面積／全体の面積×１００）を、「捕集層の表面の開口率（％）」とした。
【０１２３】
（捕集層の気孔率）
「捕集層の気孔率」は、以下の方法で求める。まず、ハニカムフィルタを樹脂（エポキシ樹脂）に埋設することによりハニカムフィルタの隔壁の細孔を樹脂で埋め、セル長手方向と垂直な方向の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像を取得する。得られたＳＥＭ画像における隔壁を、画像上において（画像解析によって）、隔壁中央部（厚さ方向における中央部）から表層にかけて５μｍ幅で分割し、各「分割部分（分割領域）」毎に、以下の処理を行う。画像解析ソフト（Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ６．２Ｊ（商品名）」）を用いて、各分割部分の隔壁の面積を測定する。ここで、「全体の面積」から「隔壁の面積」を減算した値が、「気孔（細孔）の面積」となる。最も表面に近い分割部分における、「全体の面積」に対する「気孔（細孔）の面積」の百分率（即ち、｛１−「隔壁の面積」／「全体の面積」｝×１００）を、「捕集層の気孔率（％）」とした。
【０１２４】
（捕集層の厚さ／隔壁の厚さ）
「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ」は、以下の方法で求める。まず、捕集層の厚さは、上記捕集層の気孔率を測定する方法において、５μｍ幅で分割した各画像における気孔率を元に算出した。具体的には、「隔壁中央部における気孔率」と「隔壁の最も表面に近い分割部分（捕集層）における気孔率」との平均値を算出し、算出した平均値と気孔率が等しくなる画像が撮像された部分から、隔壁の表面までの距離を、捕集層の厚さ（Ｌ１）として求めた。隔壁の厚さ（Ｌ２）は、隔壁断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像により求めた。得られた「隔壁の厚さ（Ｌ２）」に対する「捕集層の厚さ（Ｌ１）」の比率（Ｌ１／Ｌ２×１００）を、「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ（％）」とした。
【０１２５】
（捕集層の平均細孔径）
「捕集層の平均細孔径」は、以下の方法で求める。ハニカムフィルタに用いられるハニカム基材（捕集層が配設されていないもの）の隔壁部分（板の部分）を、その表面が３０ｍｍ×３０ｍｍとなるように切り出し、切り出した板の片側表面に、ハニカムフィルタの捕集層を構成する材料と同じ材料を用いて、１０〜３０μｍの厚さの捕集層の前駆体を形成し、切り出した板とともに捕集層の前駆体を焼成して、平均細孔径測定用の評価試料を作製する。この評価試料を、パームポロメータ（ＰＭＩ社製の「Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｆｌｏｗ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ（商品名）」）を用いて、バブルポイント／ハーフドライ法によって平均細孔径（μｍ）を測定する。得られた平均細孔径を、「捕集層の平均細孔径（μｍ）」とした。
【０１２６】
（ハニカム基材の気孔率）
ハニカム構造体の隔壁から捕集層を除去し、島津製作所社製、商品名：オートポアＩＶ９５２０を用いて、水銀圧入法により気孔率（％）を測定する。
【０１２７】
（ハニカム基材の平均細孔径）
ハニカム構造体の隔壁から捕集層を除去し、島津製作所社製、商品名：オートポアＩＶ９５２０を用いて、水銀圧入法により平均細孔径（μｍ）を測定する。
【０１２８】
（初期圧損）
各実施例、比較例と同条件で作製した「目封止ハニカム構造体」から、１枚の隔壁を１０ｍｍ×１０ｍｍ以上、５０ｍｍ×５０ｍｍ以下の評価領域が確保できるように切り出す。そして、各実施例、比較例と同条件で作製した捕集層形成の原料を、切り出した隔壁の一方の面に付着させて、捕集層の前駆体を形成する。その後、実施例１と同じ条件で、焼成することにより、評価用試料を得る。得られた評価用試料を、捕集層（表層）の表面が「ガスの流入側の面」になるように、「ＰＭ捕集効率測定装置」に装着する。
【０１２９】
ＰＭ捕集効率測定装置は、評価試料が装着される本体を備え、本体の上流側にＰＭ発生装置を配設し、このＰＭ発生装置で発生させたＰＭを、本体に供給するように構成されている。評価試料は、本体の内部を上流側と下流側に仕切る（区画）するように装着される。また、上記本体には、評価試料の上流側及び下流側に計測孔が穿設されている。この計測孔により、評価試料の上流側と下流側の圧力をそれぞれ計測することができる。
【０１３０】
初期圧損（ｋＰａ）を測定する際には、ＰＭを発生させない状態で、空気を本体に供給する。具体的には、ＰＭを含有しない空気を、本体に供給し、評価試料を通過させる。このとき、ＰＭを含有しない空気が評価試料を透過するときの流速（透過流速）は、３０ｃｍ／秒以上、２ｍ／秒以下の任意の点に調整する。そして、上流側の計測孔で測定した圧力と、下流側の計測孔で測定した圧力との差を、初期圧損（ｋＰａ）とする。
【０１３１】
（ＰＭ堆積圧損上昇）
上記「初期圧損」の測定と同様にして、「ＰＭ捕集効率測定装置」を用いて、評価試料に、ＰＭを含有する空気を透過させる。そして、評価試料の１平方センチメートル当たりに、ＰＭが０．０３ｍｇ堆積した時点での、上流側の計測孔で測定した圧力と、下流側の計測孔で測定した圧力との差の値から初期圧損を差分した値を、ＰＭ堆積圧損上昇（ｋＰａ）とする。
【０１３２】
（実施例２〜１２）
実施例１と同様にして目封止ハニカム構造体を作製し、表１及び表２に示す捕集層を形成するための原料（捕集層原料粉末）を用いた以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。なお、実施例２，５〜８，１０，１２においては、捕集層原料粉末として、ワラストナイトの粉末を用い、実施例３においては、捕集層原料粉末としてマグネシアシリケート（ユニフラックス社製、商品名：イソフラックス）を用い、実施例４，９，１１においては、捕集層原料粉末として、ベーマイトの粉末を用いた。ベーマイトの粉末は、焼成することによって、アルミナからなる捕集層を形成する。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表１及び表２に示す。
【０１３３】
【表１】
【０１３４】
【表２】
【０１３５】
（実施例１３）
セラミック成形原料に、更に平均粒子径６０μｍのＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）を添加し、捕集層原料粉末としてベーマイトを用いた以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した。ベーマイトの粉末は、焼成することによって、アルミナからなる捕集層を形成する。なお、セラミック成形原料中のＰＭＭＡの含有量は、１０質量％であった。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【０１３６】
（実施例１４）
粉体コート装置を用いて、繊維径（直径）４μｍ、長さ４０μｍのアルミナファイバーに、ＣｅＯ２の含有量が１５質量％のセリアゾル６０ｇと、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０質量％のアルミナゾル２０ｇと、Ｐｔの含有量が１０質量％の塩化白金水溶液４ｇとを混合したスラリーをコーティングした複合繊維粒子を、捕集層を形成するための原料（捕集層原料粉末）として用いた以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した。なお、粉体コート装置として、フロイント産業製、商品名：スパイラフローを用いた。そのコーティング量は、アルミナファイバーに対して白金含有割合が０．５質量％となるようコートした。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
【０１３７】
（比較例１、３〜５）
実施例１と同様にして目封止ハニカム構造体を作製し、表３に示す捕集層を形成するための原料（捕集層原料粉末）を用いた以外は、実施例１と同様の方法でハニカムフィルタを作製した。なお、比較例１，３，５においては、捕集層原料粉末として、ワラストナイトの粉末を用い、比較例４においては、捕集層原料粉末として、ベーマイトの粉末を用いた。ベーマイトの粉末は、焼成することによって、アルミナからなる捕集層を形成する。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表３に示す。
【０１３８】
（比較例２）
実施例１と同様にして目封止ハニカム構造体を作製した。捕集層を形成する原料として、平均繊維径１０μｍ、且つ平均アスペクト比５．８のワラストナイト２９０ｇに、水を９００ｇ加え、得られた混合液をホモジナイザーで混合して、捕集層形成用のスラリーを調製した。得られた捕集層形成用のスラリーを、目封止ハニカム構造体のセル内（流入セル内）の隔壁母材の表面にディップコート（即ち、湿式によって塗工）して、捕集層の前駆体を形成した。捕集層の前駆体を形成した目封止ハニカム構造体を、１２０℃で乾燥した後、１０００〜１２００℃で２時間加熱することにより焼成を行い、ハニカムフィルタを得た。実施例１の場合と同様の評価を行った。結果を表３に示す。
【０１３９】
【表３】
【０１４０】
表１〜表３に示すように、実施例１〜１４のハニカムフィルタは、初期圧損が低く、ＰＭ堆積圧損上昇も抑制されたものであった。捕集層を構成する繊維粒子の平均繊維径が０．１μｍ未満（具体的には、平均繊維径が０．０５μｍ）の比較例４は、初期圧損が増大している。一方、繊維粒子の平均繊維径が１５μｍを超える（具体的には、平均繊維径が１８μｍ）の比較例５は、実施例１、実施例２、及び実施例４と比較して、ＰＭ堆積圧損上昇が大きくなっている。また、捕集層を構成する繊維粒子の平均アスペクト比が３未満（具体的には、平均アスペクト比が２）の比較例１は、他の実施例と比較して、初期圧損が増大している。
【０１４１】
比較例２においては、湿式（即ち、スラリーを用いたディップコート）によって捕集層を形成したため、捕集層の表面の開口率が２０％未満（具体的には、１０％）となり、ＰＭ堆積圧損上昇が大きくなっている。また、比較例３においては、製造時において、非繊維状の粒子の比率が１０％を超える（具体的には、前記比率が１２％の）原料粉末を用いているため、小さな略球状の非繊維状の粒子が、隔壁母材の細孔内に侵入して細孔を閉塞させてしまい、初期圧損が増大している。
【０１４２】
また、実施例１〜１４のハニカムフィルタのうち、「特定板状粒子の比率」が高いほど、初期圧損が抑制される傾向が確認された（例えば、実施例１、実施例２、実施例３、実施例５）。また、「捕集層の気孔率」が増大するほど、初期圧損が抑制される傾向が確認された（例えば、実施例５、実施例３、及び実施例１）。また、「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ」が小さいほど、捕集層の効果が得られ難く、ＰＭ堆積圧損上昇が大きくなる傾向があり（例えば、実施例６、実施例７）、「捕集層の厚さ／隔壁の厚さ」が大きいほど、初期圧損が増大する傾向がある（例えば、実施例１、実施例８）。また、「捕集層の平均細孔径」が小さいほど、初期圧損が増大する傾向があり（例えば、実施例９、実施例１１）、「捕集層の平均細孔径」が大きいほど、ＰＭ堆積圧損上昇が大きくなる傾向がある（例えば、実施例１０、実施例１２）。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明のハニカムフィルタは、ディーゼルエンジン等の内燃機関や各種の燃焼装置等から排出されるガスを浄化するためのフィルタとして好適に利用することができる。また、本発明のハニカムフィルタの製造方法は、このようなハニカムフィルタの製造に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１：隔壁母材、２：セル、２ａ：流入セル、２ｂ：流出セル、３：外周壁、４：ハニカム基材、５：目封止部、１１：流入側の端面、１２：流出側の端面、１３：捕集層、１４：粒子、１４ａ：繊維粒子、１５：表面（捕集層の表面）、２１：表層、２２：深層、２３：隔壁、５０：ハニカム成形体、５１：未焼成隔壁母材、５２：セル、５２ａ：流入セル、５２ｂ：流出セル、５３：外周壁、５５：目封止部、６０：目封止ハニカム成形体、６１：流入側の端面、６２：流出側の端面、７０：目封止ハニカム構造体、７１：隔壁母材、７２：セル、７２ａ：流入セル、７２ｂ：流出セル、７３：外周壁、７４：ハニカム基材、７５：目封止部、８０：未焼成捕集層付目封止ハニカム構造体、８３：未焼成捕集層、８４：粉末、Ｌ１：捕集層の厚さ、Ｌ２：隔壁の厚さ、Ｌ３深層の厚さ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、少なくとも前記残余のセル内の隔壁母材の表面に配設された多孔質の捕集層とを備え、
前記捕集層は、複数の粒子が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、
前記捕集層は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなるものであり、
前記捕集層の表面の開口率が、２０％以上であるハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記複数の粒子が、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の特定繊維粒子を、前記捕集層を構成する前記粒子の全個数中に７０％以上含む請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記捕集層の気孔率が、７０％以上である請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記捕集層の厚さが、前記隔壁母材と前記隔壁母材に配設された前記捕集層とを有する隔壁の厚さの５〜５０％である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記捕集層の平均細孔径が、０．５〜５μｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項６】
前記ハニカム基材は、前記隔壁母材の平均細孔径が１０〜６０μｍで、且つ前記隔壁母材の気孔率が４０〜７０％のものである請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
前記複数の粒子が、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、セリア、カルシア、炭化珪素、アルミノシリケート、マグネシアシリケート、マグネシアカルシアシリケート、ワラストナイト、アタパルジャイト、ムライト、チタン酸カリウム、ゾノトライト及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子である請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項８】
前記複数の粒子に含まれる繊維粒子が、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維に、セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項９】
前記捕集層が、前記所定のセル内の隔壁母材の表面にも配設されている請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項１０】
流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体の、前記残余のセルの前記流入側の端面から、繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引し、前記残余のセル内の前記隔壁母材の表面に前記粉末を付着させ、付着させた前記粉末を焼成して捕集層を形成する捕集層形成工程を備え、
前記粉末として、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、前記粉末を構成する前記粒子の全個数中の、前記粒子の前記平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が１０％未満の粉末を用いるハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１１】
前記粉末として、前記粉末を構成する粒子の全個数中の、繊維径が０．１〜１５μｍで、且つアスペクト比が３以上の繊維状の粒子の比率が７０％以上の粉末を用いる請求項１０に記載のハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１】
流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、少なくとも前記残余のセル内の隔壁母材の表面に配設された多孔質の捕集層とを備え、
前記捕集層は、複数の粒子が互いに結合、又は絡み合って構成されてなるものであるとともに、
前記捕集層は、平均繊維径が０．１〜１５μｍで且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなるものであり、
前記捕集層の表面の開口率が、２０％以上であるハニカムフィルタ。
【請求項２】
前記複数の粒子が、繊維径が０．１〜１５μｍで且つアスペクト比が３以上の特定繊維粒子を、前記捕集層を構成する前記粒子の全個数中に７０％以上含む請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項３】
前記捕集層の気孔率が、７０％以上である請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
前記捕集層の厚さが、前記隔壁母材と前記隔壁母材に配設された前記捕集層とを有する隔壁の厚さの５〜５０％である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項５】
前記捕集層の平均細孔径が、０．５〜５μｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項６】
前記ハニカム基材は、前記隔壁母材の平均細孔径が１０〜６０μｍで、且つ前記隔壁母材の気孔率が４０〜７０％のものである請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
前記複数の粒子が、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、セリア、カルシア、炭化珪素、アルミノシリケート、マグネシアシリケート、マグネシアカルシアシリケート、ワラストナイト、アタパルジャイト、ムライト、チタン酸カリウム、ゾノトライト及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種を主成分とする粒子である請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項８】
前記複数の粒子に含まれる繊維粒子が、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、及び有機繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維に、セラミックの粒子又はゾルをコーティングした複合繊維粒子を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項９】
前記捕集層が、前記所定のセル内の隔壁母材の表面にも配設されている請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
【請求項１０】
流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁母材を有するハニカム基材と、流体の流入側の端面における所定のセルの開口部及び流体の流出側の端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体の、前記残余のセルの前記流入側の端面から、繊維状の粒子を含む粉末を空気とともに吸引し、前記残余のセル内の前記隔壁母材の表面に前記粉末を付着させ、付着させた前記粉末を焼成して捕集層を形成する捕集層形成工程を備え、
前記粉末として、平均繊維径が０．１〜１５μｍで、且つ平均アスペクト比が３以上の粒子からなる粉末であるとともに、前記粉末を構成する前記粒子の全個数中の、前記粒子の前記平均繊維径よりも長径の長さが短く、且つそのアスペクト比が２未満の非繊維状の粒子の比率が１０％未満の粉末を用いるハニカムフィルタの製造方法。
【請求項１１】
前記粉末として、前記粉末を構成する粒子の全個数中の、繊維径が０．１〜１５μｍで、且つアスペクト比が３以上の繊維状の粒子の比率が７０％以上の粉末を用いる請求項１０に記載のハニカムフィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２００６７０（Ｐ２０１２−２００６７０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７４１４（Ｐ２０１１−６７４１４）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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