ハニカム成形体の成形装置及び成形方法、並びにハニカム成形体
【課題】品質及び生産性の向上を図ることができるハニカム成形体の成形装置及び成形方法、並びにその成形方法により成形したハニカム成形体を提供すること。
【解決手段】ハニカム成形体の成形方法は、セラミック材料よりなる材料塊１０を作製する材料作製工程と、材料塊１０の外形に合致する内形形状を有するシリンダ３内に材料塊１０を配置する材料配置工程と、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２を一対のピストン４３、５３により挟持しながら、セルに対応する形状を呈する複数のピン４２、５２をそれぞれピストン４３、５３に設けた貫通穴４３１、５３１に貫通させて材料塊１０の両端面１０１、１０２から挿入し、押圧前進させることにより材料塊１０を変形させる成形工程と、材料塊１０からピン４２、５２を引き抜くことにより材料塊１０内にセルを形成する成形完了工程とを有する。
【解決手段】ハニカム成形体の成形方法は、セラミック材料よりなる材料塊１０を作製する材料作製工程と、材料塊１０の外形に合致する内形形状を有するシリンダ３内に材料塊１０を配置する材料配置工程と、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２を一対のピストン４３、５３により挟持しながら、セルに対応する形状を呈する複数のピン４２、５２をそれぞれピストン４３、５３に設けた貫通穴４３１、５３１に貫通させて材料塊１０の両端面１０１、１０２から挿入し、押圧前進させることにより材料塊１０を変形させる成形工程と、材料塊１０からピン４２、５２を引き抜くことにより材料塊１０内にセルを形成する成形完了工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム成形体を成形するための成形装置及び成形方法、並びにその成形方法により成形したハニカム成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、セラミック製のハニカム構造体は、内燃機関より排出される排ガスの浄化を行う排ガス浄化用触媒担体、ディーゼルエンジン用排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）等として広く用いられている。
例えば、ハニカム構造体を触媒担体として適用する場合には、セラミック材料を成形して、隔壁をハニカム状に配して多数のセルを設けた成形体（ハニカム成形体）を作製し、その後、乾燥、焼成することによって製造される。また、ハニカム構造体をＤＰＦとして適用する場合には、上記ハニカム成形体を成形した後、セルの一方の端部を閉塞する栓部を設け、乾燥、焼成することによって製造される。
【０００３】
ハニカム成形体を成形する方法としては、一般的に押出成形が用いられる。例えば、押出スクリュー等を備えた押出成形装置を用いて、材料を成形型から押し出すことにより、ハニカム成形体を成形する（特許文献１参照）。
しかしながら、押出成形装置等を用いて成形する場合には、材料を成形型から押し出す際の圧力分布・流速分布等が不均一となるため、成形したハニカム成形体の密度にばらつきが生じ、品質の低下を招いてしまう。また、これを焼成した場合には、内部にクラック等の不具合が発生する。一方、材料の圧力分布・流速分布の安定化を図るためには、押出成形装置の調整に多くの時間を要し、生産性が低下してしまう。
【０００４】
また、ハニカム構造体をＤＰＦとして適用する場合には、セルの一方の端部を閉塞する栓部を設ける。そのため、ハニカム成形体を成形後、栓部の材料である栓詰め用スラリーにディッピングし、栓詰めすべき部分に栓部を設ける栓詰め工程が必要となる。
しかしながら、この栓詰め工程では、スラリーの状態やハニカム成形体の寸法精度の影響を受けるため、栓部を精度良く設けることが困難である。さらに、これを焼成した場合には、栓部付近に割れ等の不具合が発生し、品質の低下を招いてしまう。
【０００５】
このようなことから、ハニカム成形体の品質及び生産性の向上を図ることができるハニカム成形体の成形装置及び成形方法が望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６０１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができるハニカム成形体の成形装置及び成形方法、さらには、その成形方法により成形したハニカム成形体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する成形装置であって、
セラミック材料よりなる材料塊の外形に合致する内形形状を呈する筒状のシリンダと、
該シリンダ内を軸方向に相対移動可能に設けられた一対のセル形成治具とを有し、
上記各セル形成治具は、上記シリンダ内を移動可能な基体と、該基体から立設された断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンと、該各ピンに対応する複数の貫通穴にそれぞれ上記ピンを摺動可能に貫通させると共に上記シリンダ内を摺動可能なピストンとを有し、
上記材料塊を上記シリンダ内に配置して径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を互いに対向する上記一対のセル形成治具の上記両ピストンにより挟持しながら、互いの上記基体が接近するよう相対移動させ、上記ピンを上記材料塊の両端面から挿入して押圧前進させることにより上記材料塊を変形させ、その後、上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置にある（請求項１）。
【０００９】
本発明のハニカム成形体の成形装置は、上記のごとく、シリンダと一対のセル形成治具とを有し、該各セル形成治具は、基体と複数のピンとピストンとを有する。
そして、上記各セル形成治具に設けられた上記複数のピンは、断面形状が軸方向に同一であり、上記セルに対応する形状を呈している。そのため、上記ピンを上記材料塊に挿入して押圧前進させた後、引き抜くことにより、上記材料塊内に所望の形状の上記セルを形成することができる。
【００１０】
また、上記複数のピンは、上記基体に立設されており、上記各ピンに対応する上記ピストンの上記貫通穴にそれぞれ摺動可能に貫通させて設けてある。そのため、上記基体を移動させることによって上記複数のピンの互いの位置関係を維持したまま同時に移動させることができる。これにより、上記複数のピンの位置精度を確保した状態で、該ピンの曲がりを抑制しながら、挿入・引き抜きを行うことができる。それ故に、上記セルを精度良く形成することができる。
【００１１】
また、上記成形装置は、上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を上記一対のセル形成治具の上記両ピストンにより挟持しながら、上記ピンを上記材料塊の両端面から挿入して押圧前進させることができるよう構成されている。そのため、上記シリンダ及び上記両ピストンによって、上記材料塊の外周面及び両端面の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、上記材料塊を軸方向に精度良く変形させることができる。
【００１２】
また、上記材料塊を変形させるに当たっては、従来のように押出成形装置等を用いて押出成形した場合に比べて小さい圧力しか必要ないため、上記材料塊に密度のばらつきを生じさせることなく、均質な状態で変形させることができる。
よって、上記成形装置を用いることにより、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体を成形することができる。また、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質を維持することができる。それ故に、ハニカム成形体の品質の向上を図ることができる。
【００１３】
また、上記成形装置を用いることにより、上記材料塊を最終的な形状のハニカム成形体に成形することができる。つまり、従来の押出成形装置等を用いて押出成形した場合のように、成形後にハニカム成形体を最終的な形状（長さ）に加工（切断）する工程を必ずしも必要とせず、省略することが可能となる。これにより、ハニカム成形体の生産性の向上を図ることができる。
【００１４】
このように、本発明の成形装置によれば、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００１５】
第２の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する成形装置であって、
セラミック材料よりなる材料塊の外形に合致する内形形状を呈する筒状のシリンダと、
該シリンダ内を軸方向に移動可能に設けられたセル形成治具と、
上記シリンダ内の一端を閉塞する当接部材とを有し、
上記セル形成治具は、上記シリンダ内を移動可能な基体と、該基体から立設された断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンと、該各ピンに対応する複数の貫通穴にそれぞれ上記ピンを摺動可能に貫通させると共に上記シリンダ内を摺動可能なピストンとを有し、
上記材料塊を上記シリンダ内に配置して径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を互いに対向する上記セル形成治具の上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、上記基体と上記当接部材とが接近するよう相対移動させ、上記ピンを上記材料塊の一方の端面から挿入して上記当接部材の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより上記材料塊を変形させ、その後、上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置にある（請求項１０）。
【００１６】
本発明のハニカム成形体の成形装置は、上記のごとく、シリンダとセル形成治具と当接部材とを有し、上記セル形成治具は、基体と複数のピンとピストンとを有する。
そして、上記成形装置は、上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を上記セル形成治具の上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、上記ピンを上記材料塊の一方の端面から挿入して押圧前進させることができるよう構成されている。そのため、上記シリンダ、上記ピストン及び上記当接部材によって、上記材料塊の外周面及び両端面の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、上記材料塊を軸方向に精度良く変形させることができる。
その他は、上述した第１の発明と同様の作用効果を得ることができ、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００１７】
第３の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する方法であって、
セラミック材料よりなる材料塊を作製する材料作製工程と、
上記材料塊の外形に合致する内形形状を有するシリンダ内に上記材料塊を配置する材料配置工程と、
上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を一対のピストンにより挟持しながら、断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴に貫通させて上記材料塊の両端面から挿入し、押圧前進させることにより上記材料塊を変形させる成形工程と、
上記材料塊から上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成する成形完了工程とを有することを特徴とするハニカム成形体の成形方法にある（請求項１６）。
【００１８】
本発明のハニカム成形体の成形方法は、上記のごとく、材料作製工程と材料配置工程と成形工程と成形完了工程とを行う。
そして、上記成形工程及び上記成形完了工程では、断面形状が軸方向に同一であり、上記セルに対応する形状を呈する上記複数のピンを上記材料塊に挿入して押圧前進させた後、引き抜く。これにより、上記材料塊内に所望の形状の上記セルを形成することができる。
【００１９】
また、上記複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴に貫通させて上記材料塊に挿入する。そのため、上記複数のピンの互いの位置関係を維持したまま、上記材料塊に挿入することができる。これにより、上記複数のピンの位置精度を確保した状態で、該ピンの曲がりを抑制しながら、挿入・引き抜きを行うことができる。それ故に、上記セルを精度良く形成することができる。
【００２０】
また、上記成形工程では、上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を上記一対のピストンにより挟持しながら、上記ピンを上記材料塊の両端面から挿入して押圧前進させる。そのため、上記シリンダ及び上記一対のピストンによって、上記材料塊の外周面及び両端面の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、上記材料塊を軸方向に精度良く変形させることができる。
【００２１】
また、上記材料塊を変形させるに当たっては、従来のように押出成形等の方法を用いた場合に比べて小さい圧力しか必要ないため、上記材料塊に密度のばらつきを生じさせることなく、均質な状態で変形させることができる。
よって、上記成形方法を用いることにより、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体を成形することができる。また、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質を維持することができる。それ故に、ハニカム成形体の品質の向上を図ることができる。
【００２２】
また、上記成形方法を用いることにより、上記材料塊を最終的な形状のハニカム成形体に成形することができる。つまり、従来の押出成形等の方法を用いて成形した場合のように、成形後にハニカム成形体を最終的な形状（長さ）に加工（切断）する工程を必ずしも必要とせず、省略することが可能となる。これにより、ハニカム成形体の生産性の向上を図ることができる。
【００２３】
このように、本発明の成形方法によれば、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００２４】
第４の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する方法であって、
セラミック材料よりなる材料塊を作製する材料作製工程と、
上記材料塊の外形に合致する内形形状を有するシリンダ内に上記材料塊を配置する材料配置工程と、
上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面をピストンと上記シリンダ内の一端を閉塞する当接部材とにより挟持しながら、断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴を貫通させて上記材料塊の一方の端面から挿入し、上記当接部材の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより上記材料塊を変形させる成形工程と、
上記材料塊から上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することを特徴とするハニカム成形体の成形方法にある（請求項１５）。
【００２５】
本発明のハニカム成形体の成形方法は、上記のごとく、材料作製工程と材料配置工程と成形工程と成形完了工程とを行う。
そして、上記成形工程では、上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、上記ピンを上記材料塊の一方の端面から挿入して押圧前進させる。そのため、上記シリンダ、上記ピストン及び上記当接部材によって、上記材料塊の外周面及び両端面の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、上記材料塊を軸方向に精度良く変形させることができる。
その他は、上述した第３の発明と同様の作用効果を得ることができ、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００２６】
第５の発明は、請求項１７に記載のハニカム成形体の成形方法により成形してなるハニカム成形体であって、
上記外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた上記隔壁と該隔壁により仕切られた上記複数のセルとを有し、
該セルの一方の端部には、その部分を栓詰めする栓部が設けられており、該栓部と上記外周壁及び上記隔壁とは一体的に形成されていることを特徴とするハニカム成形体にある（請求項２２）。
【００２７】
本発明のハニカム成形体は、上記セルの一方の端部を栓詰めする上記栓部を予め設けたものである。そのため、従来のように栓部を別工程で設ける必要がなく、生産性に優れたものとなる。また、上記ハニカム成形体は、上記栓部と上記外周壁及び上記隔壁とが一体的に形成された、寸法精度の高い、均質なものである。そのため、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質を維持することができる。
このように、本発明のハニカム成形体は、品質及び生産性を向上させたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
上記第１の発明においては、上記一対のセル形成治具の相対移動限は、上記ピンが対向する上記ピストンの表面から所定距離手前の位置に設定することができる（請求項２）。
この場合には、上記ピンの前進を所定距離に制御することにより、上記材料塊内において上記ピンを押圧前進させずに残した部分、つまり上記セルの一方の端部に、その部分を栓詰めする栓部を形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。そのため、従来のように栓部を別工程で設ける必要がなくなり、生産性の向上を図ることができる。
また、成形した上記ハニカム成形体は、上記栓部と上記外周壁及び上記隔壁とが一体的に形成された均質なものとなる。そのため、成形後において乾燥・焼成しても、上記栓部付近における割れ等の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、上記一対のセル形成治具の相対移動限は、上記ピンが対向する上記ピストンの表面に当接する位置に設定することができる（請求項３）。
この場合には、上記ピンを上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、上記ピンを上記材料塊に貫通させることができる。そして、上記ピンを上記材料塊から引き抜くことにより、上記セルを軸方向に貫通させて形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。
なお、ここでいう貫通とは、上記ピンが上記材料塊を完全に貫通する状態のみをいうのではなく、一部貫通している状態や、上記ピンと上記ピストンとの間に上記材料塊が少量残留しているがほぼ貫通していて、実質的に貫通しているとみなされる状態をも含む。以下、同様の意味で用いる。
【００３０】
また、上記成形装置は、上記材料塊の両端面を上記両ピストンにより挟持して上記材料塊に与圧を加えながら、上記ピンを引き抜くことができるよう構成されていることが好ましい。
この場合には、上記ピンを引き抜く際の上記材料塊の変形・破損等を抑制することができる。
【００３１】
また、上記一対のセル形成治具は、上記ピンを互い違いに対向させていることが好ましい（請求項４）。すなわち、一方のセル形成治具に設けたピンと、他方に設けたピンとが、軸方向に直交する方向において交互に配置されるよう構成されていることが好ましい。
この場合には、上記ピンを上記材料塊の両端面から円滑に挿入して押圧前進させることができる。これにより、上記材料塊を軸方向にさらに精度良く、均質な状態で変形させることができる。
【００３２】
また、上記成形装置は、上記シリンダと上記ピストンとの間のクリアランスを上記材料塊が通り抜けできないように、上記シリンダの内周形状及びその寸法と、上記ピストンの外周形状及びその寸法とを設定してあることが好ましい。また、上記ピストンの上記貫通穴と上記ピンとの間のクリアランスを上記材料塊が通り抜けできないように、上記貫通穴の内周形状及びその寸法と、上記ピンの外周形状及びその寸法とを設定してあることが好ましい。
この場合には、上記材料塊を上記両ピストンにより挟持しながら、上記両ピストンの間において軸方向に精度良く変形させることができる。
【００３３】
上記第２の発明においては、上記成形装置を用いて成形を行い、上記ピンを上記ピストンに当接する位置まで押圧前進させることにより、上記ピンを上記材料塊に貫通させることができる。そして、上記ピンを上記材料塊から引き抜くことにより、上記セルを軸方向に貫通させて形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。
【００３４】
また、上記成形装置は、上記材料塊の両端面を上記ピストンと上記当接部材とにより挟持して上記材料塊に与圧を加えながら、上記ピンを引き抜くことができるよう構成されていることが好ましい。
この場合には、上記ピンを引き抜く際の上記材料塊の変形・破損等を抑制することができる。
【００３５】
また、上記成形装置は、上記シリンダと上記ピストン及び上記当接部材との間のクリアランスを上記材料塊が通り抜けできないように、上記シリンダの内周形状及びその寸法と、上記ピストン及び上記当接部材の外周形状及びその寸法とを設定してあることが好ましい。また、上記ピストンの上記貫通穴と上記ピンとの間のクリアランスを上記材料塊が通り抜けできないように、上記貫通穴の内周形状及びその寸法と、上記ピンの外周形状及びその寸法とを設定してあることが好ましい。
この場合には、上記材料塊を上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、両者の間において軸方向に精度良く変形させることができる。
【００３６】
上記第１及び第２の発明においては、上記ピンの断面形状は、四角形又は六角形であることが好ましい（請求項５、１１）。
この場合には、上記材料塊に断面形状が四角形又は六角形の上記セルを形成することができる。
さらに、上記ピンの外周面は、対向する面が略平行であることが好ましい。これにより、上記ピンの曲がりをさらに抑制しながら、上記材料塊に挿入することができる。
【００３７】
また、上記ピンの表面には、硬質クロムめっきが施されていることが好ましい（請求項６、１２）。
この場合には、上記ピンの挿入・引き抜きを容易にすることができる。これにより、上記セルをより一層精度良く形成することができる。
【００３８】
また、上記硬質クロムめっきの厚みは、２〜２０μｍであることが好ましい（請求項７、１３）。
上記硬質クロムめっきの厚みが２μｍ未満の場合には、上記ピンの挿入・引き抜きを容易にするという効果を充分に発揮することができないおそれがある。一方、２０μｍを超える場合には、上記ピンの形状精度が低下し、形成する上記セルに歪みが生じるおそれがある。また、上記ピンの強度が不足し、挿入・引き抜き時に折損するおそれがある。
【００３９】
また、上記シリンダの内側の断面形状は、円形、楕円形又は多角形であることが好ましい（請求項８、１４）。
この場合には、断面形状が円形、楕円形又は多角形のハニカム成形体を成形することができる。なお、ここでいう楕円とは、幾何学上の楕円に限らず、半円と直線とを組み合わせたいわゆるレーストラック形状を含む概念である。また、多角形としては、三角形、四角形、六角形、八角形等がある。
【００４０】
また、上記シリンダは、径方向に複数に分割できるよう構成されていることが好ましい（請求項９、１５）。
この場合には、成形したハニカム成形体を上記シリンダ内から取り出し易くすることができる。また、取り出す際にハニカム成形体の外周面に変形や破損等が生じることを抑制することができる。
【００４１】
上記第３の発明においては、上記成形工程では、上記ピンを対向する上記ピストンの表面から所定距離手前の位置まで押圧前進させることができる（請求項１７）。
この場合には、上記成形工程において上記ピンの前進を所定距離に制御することにより、上記材料塊内において上記ピンを押圧前進させずに残した部分、つまり上記セルの一方の端部に、その部分を栓詰めする栓部を形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。そのため、従来のように栓部を別工程で設ける必要がなくなり、生産性の向上を図ることができる。
また、成形した上記ハニカム成形体は、上記栓部と上記外周壁及び上記隔壁とが一体的に形成された均質なものとなる。そのため、成形後において乾燥・焼成しても、上記栓部付近における割れ等の発生を抑制することができる。
【００４２】
また、上記成形工程では、上記ピンを対向する上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることができる（請求項１８）。
この場合には、上記成形工程において上記ピンを上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、上記ピンを上記材料塊に貫通させることができる。そして、上記成形完了工程において上記ピンを上記材料塊から引き抜くことにより、上記セルを軸方向に貫通させて形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。
【００４３】
また、上記成形工程は、上記第１の発明のハニカム成形体の成形装置を用いて行うことが好ましい（請求項１９）。
この場合には、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体を成形することができ、品質の向上を図ることができる。また、上記材料塊を最終的な形状のハニカム成形体に成形することができるため、生産性の向上を図ることができる。
【００４４】
上記第４の発明においては、上記成形方法を用いて成形を行い、上記成形工程において上記ピンを上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、上記ピンを上記材料塊に貫通させることができる。そして、上記成形完了工程において上記ピンを上記材料塊から引き抜くことにより、上記セルを軸方向に貫通させて形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。
【００４５】
また、上記成形工程は、上記第２の発明のハニカム成形体の成形装置を用いて行うことが好ましい（請求項２１）。
この場合には、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体を成形することができ、品質の向上を図ることができる。また、上記材料塊を最終的な形状のハニカム成形体に成形することができるため、生産性の向上を図ることができる。
【００４６】
上記第１〜第４の発明においては、上記シリンダの内側の断面積は、４００〜９００００ｍｍ2であることが好ましい。
上記シリンダの内側の断面積が４００ｍｍ2未満の場合には、上記材料塊の変形時において圧力及び流速に分布が生じ、成形する上記隔壁に破断が生じるおそれがある。一方、９００００ｍｍ2を超える場合には、形成する上記セルに歪みが生じ、形状精度を充分に得ることができないおそれがある。
【００４７】
また、上記ピンの断面積は、０．０１〜１２ｍｍ2であることが好ましい。
上記ピンの断面積が０．０１ｍｍ2未満の場合には、形成する上記セルに歪みが生じ、形状精度を充分に得ることができないおそれがある。一方、１２ｍｍ2を超える場合には、上記材料塊の変形時において抵抗が大きくなり、成形する上記隔壁に破断が生じるおそれがある。
【００４８】
また、上記ピンの長さは、１０〜３５０ｍｍであることが好ましい。
上記ピンの長さが１０ｍｍ未満の場合には、上記材料塊の変形時において変形のばらつきが大きく、上記セルの歪みや上記セル壁の破断が生じるおそれがある。一方、３５０ｍｍを超える場合には、形成する上記セルに歪みが生じ、形状精度を充分に得ることができないおそれがある。
【００４９】
また、上記ハニカム成形体の材料となる上記材料塊は、上記ピンを挿入して押圧前進させることによって容易に変形可能な粘度を有していることが好ましい。
また、上記材料塊を構成する上記セラミック材料としては、少なくともセラミック粒子、樹脂成分及び溶媒を含有したものを用いることができる。
【００５０】
また、上記セラミック粒子としては、チタン酸アルミニウム、ムライト、チタン酸カリウム、リチウムアルミノシリケート、コーディエライト、ＰＺＴ、酸化チタン、酸化スズ、ガリウム砒素、炭化ケイ素、酸化クロム、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化繊維、ケイ酸カルシウム、ＦＲＣ、結晶化ガラス、無定形炭素、炭化タングステン、炭化チタン、ケイ化鉄、黒鉛、チタニア、炭素繊維、シリカ、窒化アルミニウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、ガリウム燐、酸化タングステン、硫化カドミウム、ＩＴＯ等のうち、１種又は２種以上、又は焼成によりこれらの材質となる原料粒子を用いることができる。特に、焼成によりコーディエライト化する粒子を用いることが好ましい。
【００５１】
また、上記樹脂成分としては、メチルセルロース、ヒドロキシルプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、澱粉、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド等のうち、１種又は２種以上を用いることができる。特に、メチルセルロース、ヒドロキシルプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールを用いることが好ましい。
また、上記溶媒としては、高い表面張力を有する水が好ましい。
【００５２】
また、成形した上記ハニカム成形体において、上記セルの一方の端部を栓詰めする上記栓部を設けた上記ハニカム成形体については、その後乾燥・焼成することによって、ディーゼルエンジン用排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）として適用することができる。
また、上記セルを軸方向に貫通させて設けた上記ハニカム成形体については、その後乾燥・焼成することによって、排ガス浄化用触媒担体として適用することができる。
【実施例】
【００５３】
（実施例１）
本発明の実施例について、図を用いて説明する。
本例において成形するハニカム成形体１は、図１、図２に示すごとく、外周壁１３と、該外周壁１３の内側においてハニカム状に設けられた隔壁１２と、該隔壁１２により仕切られた断面形状が四角形である複数のセル１１とを有する。ハニカム成形体１は、コーディエライト化原料を含むセラミック材料より構成されており、円筒形状を呈している。
【００５４】
また、同図に示すごとく、セル１１は、一方の端部をハニカム成形体１のどちらか一方の端面１０１、１０２において開口させており、もう一方の端部を栓部１４によって閉塞させている。本例においては、セル１１の端部を開口する開口部１９と閉塞する栓部１４とは交互に配置されており、いわゆる市松模様を形成している。また、栓部１４と隔壁１２及び外周壁１３とは、一体的に設けられている。
また、本例のハニカム成形体１のサイズは、直径１６０ｍｍ、長さ１００ｍｍであり、セルサイズは、隔壁厚さ０．３ｍｍ、セルピッチ１．４ｍｍである。
【００５５】
なお、本例のハニカム成形体１は、その後の乾燥、焼成によって、多孔質の隔壁を有するコーディエライトセラミック製のハニカム構造体となるものである。また、このハニカム構造体は、自動車等の排ガスの浄化を行うディーゼルエンジン用排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）として適用されるものである。
【００５６】
次に、本例のハニカム成形体１の成形に用いる成形装置について説明する。
本例の成形装置２は、図５に示すごとく、円筒状のシリンダ３と該シリンダ３内を軸方向に移動可能に設けられた一対のセル形成治具４、５とを有している。また、各セル形成治具４、５は、本体４１、５１と複数のピン４２、５２とピストン４３、５３とを有している。
【００５７】
シリンダ３は、図６に示すごとく、ハニカム成形体１の材料となる後述の材料塊１０及び最終的に得ようとするハニカム成形体１の外形に合致する内形形状を呈しており、その断面形状は円形である。また、シリンダ３は、径方向に分割することができる４つの分割部材３１を組み合わせて構成されている。
【００５８】
セル形成治具４、５の基体４１、５１は、図５に示すごとく、シリンダ３内を軸方向に同期させて移動できるように、図示しない移動装置に連結されて設けられている。
また、複数のピン４２、５２は、他方のセル形成治具４、５に対向させて、基体４１、５１から軸方向に互い違いに立設されている。すなわち、セル形成治具４に設けたピン４２とセル形成治具５に設けたピン５２とが、軸方向に直交する方向において交互に配置されている。また、ピン４２、５２は、断面形状が軸方向に同一であり、最終的に得ようとするハニカム成形体１のセル１１に対応する四角形状を呈している。また、ピン４２、５２は、表面に厚み２μｍの硬質クロムめっきが施されている。
【００５９】
また、ピストン４３、５３は、同図に示すごとく、各ピン４２、５２に対応する複数の貫通穴４３１、５３１を有している。そして、貫通穴４３１、５３１にピン４２、５２を摺動可能に貫通させている。また、ピストン４３、５３は、シリンダ３内を摺動可能に設けられている。
また、基体４１、５１とピストン４３、５３との間には、リング状のストッパー３２、３３がシリンダ３の内周面全周に渡って固定して取り付けられている。
【００６０】
なお、本例の成形装置２は、シリンダ３とピストン４３、５３との間のクリアランスを材料塊１０が通り抜けできないように、シリンダ３の内径とピストン４３、５３の外径とを設定してある。また、ピストン４３、５３の貫通穴４３１、５３１とピン４２、５２との間のクリアランスを材料塊１０が通り抜けできないように、貫通穴４３１、５３１の内周形状及びその寸法とピン４２、５２の外周形状及びその寸法とを設定してある。
【００６１】
また、シリンダ３のサイズは、内径１６０ｍｍである。また、シリンダ３の内側の断面積は２００９６ｍｍ2である。
また、セル形成治具４、５の各部材のサイズは、基体４１、５１：外径１６０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、ピン４２、５２：長さ１６０ｍｍ、ピストン４３、５３：外径１６０ｍｍ、長さ１０ｍｍである。また、ピン４２、５２の断面積は１．２１ｍｍ2である。
また、ストッパー３２、３３のサイズは、外径１６０ｍｍ、内径１５４ｍｍ、厚み１０ｍｍである。
【００６２】
次に、成形装置２を用いたハニカム成形体１の成形方法について説明する。
本例の成形方法は、図３〜図１１に示すごとく、材料作製工程、材料配置工程、成形工程、及び成形完了工程を行う。
【００６３】
材料作製工程は、セラミック材料よりなる材料塊１０を作製する工程である。
材料配置工程は、シリンダ３内に材料塊１０を配置する工程である。
成形工程は、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２を一対のピストン４３、５３により挟持しながら、ピン４２、５２を材料塊１０の両端面１０１、１０２から挿入し、押圧前進させることにより材料塊１０を変形させる工程である。
成形完了工程は、材料塊１０からピン４２、５２を引き抜くことにより材料塊１０内にセル１１を形成する工程である。
以下、これを詳説する。
【００６４】
＜材料作製工程＞
まず、カオリン、溶融シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、タルク等を含有するコーディエライト化原料を水に混合し、バインダ樹脂としてのメチルセルロース、焼成により焼失して細孔を形成する造孔材としてのカーボン等を添加して混練し、所定の粘度を有する粘土質のセラミック材料よりなる円柱状の材料塊１０を得た。なお、材料塊１０のサイズは、直径１６０ｍｍ、長さ４０ｍｍである。
【００６５】
＜材料配置工程＞
次いで、図３、図４に示すごとく、４つの分割部材３１を組み合わせて円筒状のシリンダ３を形成し、そのシリンダ３内に一対のセル形成治具４、５をセットすると共に、セル形成治具４、５の間に材料塊１０を配置した。このとき、セル形成治具４、５を互いのピン４２、５２が対向するようにセットした。
【００６６】
これにより、図５、図６に示すごとく、シリンダ３内に材料塊１０を配置した。なお、シリンダ３の内形形状と材料塊１０の外形形状とは合致しているため、シリンダ３と材料塊１０の外周面１００との間に大きなクリアランスを形成することなく、材料塊１０が配置される。
【００６７】
＜成形工程＞
次いで、図７に示すごとく、ピン４２、５２の先端にピストン４３、５３を配置した状態で、セル形成治具４、５を上記移動装置により材料塊１０の両端面１０１、１０２に向けて移動させ、ピストン４３、５３を材料塊１０の両端面１０１、１０２に当接させた。そして、材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３、５３により挟持した。
【００６８】
次いで、図８に示すごとく、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３、５３により挟持した状態で、セル形成治具４、５の基体４１、５１を互いに接近するように移動させた。それと共に、ピン４２、５２をピストン４３、５３の貫通穴４３１、５３１を貫通させて材料塊１０の両端面１０１、１０２から挿入した。
【００６９】
次いで、同図に示すごとく、ピン４２、５２を材料塊１０内において押圧前進させ、ピン４２、５２が挿入された体積分だけ材料塊１０を軸方向に変形させた。このとき、材料塊１０の両端面１０１、１０２を挟持しているピストン４３、５３は、材料塊１０の軸方向への変形と共に、材料塊１０の軸方向寸法の増大に追従するよう挟持状態を維持したまま移動した。
【００７０】
次いで、図９に示すごとく、ピン４２、５２を対向するピストン４３、５３の表面から所定距離手前の位置まで、すなわち材料塊１０に貫通させずに途中まで押圧前進させた後、その前進を停止させた。そして、材料塊１０の変形を終了した。
【００７１】
＜成形完了工程＞
次いで、同図に示すごとく、変形させた材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３、５３により挟持した状態で、基体４１、５１を互いに遠ざかる方向に移動させ、材料塊１０からピン４２、５２を引き抜いた。このとき、ピストン４３、５３は、ストッパー３２、３３によってピン４２、５２の引き抜き方向への移動を規制されている。そのため、材料塊１０に与圧を加えながら、ピン４２、５２の引き抜きを行った。
【００７２】
そして、図１０、図１１に示すごとく、ピン４２、５２を完全に引き抜き、材料塊１０内にセル１１を形成してなるハニカム成形体１（図１、図２参照）を成形した。その後、シリンダ３を４つの分割部材３１に分割し、材料塊１０の外周面１００から取り外した。
以上により、ハニカム成形体１の成形を終了した。
【００７３】
次に、本例のハニカム成形体１の成形方法における作用効果について説明する。
本発明の成形方法において、成形工程及び成形完了工程では、断面形状が軸方向に同一であり、セル１１に対応する形状を呈する複数のピン４２、５２を材料塊１０に挿入して押圧前進させた後、引き抜く。これにより、材料塊１０内に所望の形状のセル１１を形成することができる。
【００７４】
また、複数のピン４２、５２をそれぞれピストン４３、５３に設けた貫通穴４３１、５３１に貫通させて材料塊１０に挿入する。そのため、複数のピン４２、５２の互いの位置関係を維持したまま、ピン４２、５２を材料塊１０に挿入することができる。これにより、ピン４２、５２の位置精度を確保した状態で、ピン４２、５２の曲がりを抑制しながら、挿入・引き抜きを行うことができる。それ故に、セル１１を精度良く形成することができる。
【００７５】
また、成形工程では、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２を一対のピストン４３，５３により挟持しながら、ピン４２、５２を材料塊１０の両端面１０１、１０２から挿入して押圧前進させる。そのため、シリンダ３及びピストン４３、５３によって、材料塊１０の外周面１００及び両端面１０１、１０２の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、材料塊１０を軸方向に精度良く変形させることができる。
【００７６】
また、材料塊１０を変形させるに当たっては、従来のように押出成形等の方法を用いた場合に比べて小さい圧力しか必要ないため、材料塊１０に密度のばらつきを生じさせることなく、均質な状態で変形させることができる。
よって、本例の成形方法を用いることにより、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体１を成形することができる。また、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質を維持することができる。それ故に、ハニカム成形体１の品質の向上を図ることができる。
【００７７】
また、本例の成形方法を用いることにより、材料塊１０を最終的な形状のハニカム成形体１に成形することができる。つまり、従来の押出成形等の方法を用いて成形した場合のように、成形後にハニカム成形体を最終的な形状（長さ）に加工（切断）する工程を必ずしも必要とせず、省略することが可能である。これにより、ハニカム成形体１の生産性の向上を図ることができる。
【００７８】
また、本例の成形方法においては、成形工程では、ピン４２、５２を対向するピストン４３、５３の表面から所定距離手前の位置まで押圧前進させる。すなわち、成形工程においてピン４２、５２の前進を所定距離に制御することにより、材料塊１０内においてピン４２、５２を押圧前進させずに残した部分、つまりセル１１の一方の端部に、その部分を栓詰めする栓部１４を形成したハニカム成形体１を得ることができる。そのため、従来のように栓部を別工程で設ける必要がなくなり、生産性の向上を図ることができる。
また、成形したハニカム成形体１は、栓部１４と外周壁１３及び隔壁１２とが一体的に形成された均質なものとなる。そのため、成形後において乾燥・焼成しても、栓部１４付近における割れ等の発生を抑制することができる。
【００７９】
また、本例の成形装置２においては、一対のセル形成治具４、５は、ピン４２、５２を互い違いに対向させている。そのため、ピン４２、５２を材料塊１０の両端面１０１、１０２から円滑に挿入して押圧前進させることができる。これにより、材料塊１０を軸方向にさらに精度良く、均質な状態で変形させることができる。
【００８０】
また、ピン４２、５２の表面には、厚み２μｍの硬質クロムめっきが施されている。そのため、ピン４２、５２の挿入・引き抜きを容易にすることができる。これにより、セル１１をより一層精度良く形成することができる。
【００８１】
また、成形装置２は、材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３、５３により挟持した状態で、かつ、ストッパー３２、３３によってピン４２、５２の引き抜き方向へのピストン４３、５３の移動を規制した状態で、材料塊１０からピン４２、５２を引き抜くことができるように構成されている。そのため、材料塊１０に与圧を加えながら、ピン４２、５２を引き抜くことができる。これにより、ピン４２、５２を引き抜く際の材料塊１０の変形・破損等を抑制することができる。
【００８２】
また、シリンダ３は、径方向に複数に分割できるように構成されている。そのため、成形したハニカム成形体１をシリンダ３内から取り出し易くすることができる。また、取り出しの際にハニカム成形体１の外周面１００に変形や破損等が生じることを抑制することができる。
【００８３】
このように、本例の成形方法によれば、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００８４】
（実施例２）
本例は、実施例１の成形方法における成形工程において、ピン４２、５２を材料塊１０に挿入して押圧前進させる距離を変更し、異なる構造のハニカム成形体１を成形した例である。
【００８５】
本例において成形するハニカム成形体１は、図１２、図１３に示すごとく、外周壁１３と、該外周壁１３の内側においてハニカム状に設けられた隔壁１２と、該隔壁１２により仕切られていると共に軸方向に貫通する複数のセル１１とを有する。セル１１は、両方の端部をハニカム成形体１の両端面１０１、１０２において開口部１９により開口させている。
その他は、実施例１と同様の構造である。
【００８６】
なお、本例のハニカム成形体１は、その後の乾燥、焼成によって、コーディエライトセラミック製のハニカム構造体となるものである。このハニカム構造体は、自動車等の排ガスの浄化を行う排ガス浄化用触媒担体として適用されるものである。
【００８７】
次に、本例の成形方法について説明する。
本例では、成形工程において、図１４に示すごとく、ピン４２、５２を対向するピストン４３、５３の表面に当接する位置まで押圧前進させた後、その前進を停止させた。そして、材料塊１０の変形を終了した。
その他は、実施例１と同様の工程を行う。
【００８８】
この場合には、成形工程において、ピン４２、５２をピストン４３、５３の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、ピン４２、５２を材料塊１０にほぼ貫通させた状態とすることができる。そして、その後の成形完了工程において、ピン４２、５２を材料塊１０から引き抜くことにより、セル１１を軸方向に貫通させて形成してなる、図１２、図１３に示したハニカム成形体１を得ることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００８９】
（実施例３）
本例は、実施例１の成形装置２において、一方のセル形成治具５を他の部材に変更し、構造の異なるハニカム成形体１を成形した例である。
なお、本例において成形するハニカム成形体１は、実施例２と同様の構造である。
【００９０】
まず、本例の成形装置２について説明する。
成形装置２は、図１５に示すごとく、円筒状のシリンダ３と該シリンダ３内を軸方向に移動可能に設けられたセル形成治具４とシリンダ３内の一端を閉塞する当接部材６とを有している。
セル形成治具４に設けられた複数のピン４２は、当接部材６に対向させて、本体４１から軸方向に立設されている。また、基体４１とピストン４３との間には、リング状のストッパー３２がシリンダ３の内周面全周に渡って固定して取り付けられている。また、当接部材６は、シリンダ３内において固定されている。
【００９１】
また、成形装置２は、シリンダ３とピストン４３及び当接部材６との間のクリアランスを材料塊１０が通り抜けできないように、シリンダ３の内径とピストン４３及び当接部材６との外径とを設定してある。
その他は、実施例１と同様の構成である。
【００９２】
次に、本例の成形方法について説明する。
本例では、材料配置工程において、図１５に示すごとく、円筒状のシリンダ３内にセル形成治具４及び当接部材６をセットすると共に、セル形成治具４と当接部材６との間に材料塊１０を配置した。このとき、セル形成治具４のピン４２と当接部材６とが対向するようにセットした。
【００９３】
また、成形工程において、図１６に示すごとく、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３及び当接部材６により挟持した状態で、セル形成治具４の基体４１を当接部材６に接近するように移動させた。それと共に、ピン４２をピストン４３の貫通穴４３１を貫通させて材料塊１０の一方の端面１０１から挿入した。
【００９４】
次いで、同図に示すごとく、ピン４２を材料塊１０内において押圧前進させ、ピン４２が挿入された体積分だけ材料塊１０を軸方向のセル形成治具４側に変形させた。このとき、材料塊１０の軸方向への変形と共に、材料塊１０の一方の端面１０１に当接しているピストン４３も、その状態を維持したまま移動する。
次いで、図１７に示すごとく、ピン４２を対向する当接部材６の表面に当接する位置まで押圧前進させた後、その前進を停止させた。そして、材料塊１０の変形を終了した。
【００９５】
また、成形完了工程において、同図に示すごとく、変形させた材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３及び当接部材６により挟持した状態で、材料塊１０からピンを引き抜いた。このとき、ピストン４３は、ストッパー３２によってピン４２の引き抜き方向へ移動を規制されている。また。当接部材６は、シリンダ３内に固定されている。そのため、材料塊１０に与圧を加えながら、ピン４２の引き抜きを行った。そして、ピン４２を完全に引き抜き、材料塊１０内にセル１１を形成した。
その他は、実施例１と同様の工程を行う。
【００９６】
この場合には、成形工程において、ピン４２を当接部材６の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、ピン４２を材料塊１０にほぼ貫通させた状態とすることができる。そして、その後の成形完了工程において、ピン４２を材料塊１０から引き抜くことにより、セル１１を軸方向に貫通させて形成してなる、図１２、図１３に示したハニカム成形体１を得ることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００９７】
（実施例４）
本例は、実施例１の成形方法を用いて成形したハニカム成形体１を評価した例である。
本例では、実施例１の成形装置・成形方法により成形したハニカム成形体を乾燥・焼成した焼成体（試料Ｅ）について、内部クラック発生率、栓高さ及び外径寸法を測定した。
【００９８】
なお、成形したハニカム成形体は、１００℃で４分間乾燥させた後、室温から５００℃まで１５℃／時間で昇温して脱脂し、次いで１４００℃まで８０℃／時間で昇温し、次いで１４００℃で１０時間保持し、次いで７０℃／時間で降温することにより焼成し、これを焼成体とした。
【００９９】
また、比較例として、従来のように押出成形装置を用いて押出成形した後、栓詰め工程を行って作製したハニカム成形体を準備し、これを乾燥・焼成した焼成体（試料Ｃ）についても同様の評価を行った。
なお、ハニカム成形体の構造・サイズ、乾燥・焼成の条件等は、試料Ｅと同様である。
【０１００】
次に、内部クラック発生率、栓高さ及び外径寸法の測定方法について説明する。
内部クラック発生率は、焼成後のハニカム成形体（焼成体）の一方の端面から軸方向に光を当て、もう一方の端面から目視により観察した。内部クラックが発生している場合、内部クラック発生箇所のセル壁が他のセル壁よりも厚みが大きく透過されることを利用して、内部クラックの検出を行い、その発生率を求めた。なお、試料Ｅ及び試料ＣのＮ数は、それぞれ１００、１０００である。
【０１０１】
また、栓高さは、焼成体において、栓高さを測定する栓部が形成されたセルの中心を通るように軸方向に切断し、栓部の切断面の最大高さ（長さ）を測定することによって求めた。なお、試料Ｅ及び試料ＣのＮ数は、それぞれ１０である。
また、外径寸法は、焼成体の一方の端面から軸方向に５０ｍｍ入った位置の直径を、径方向に４５°ずつ位置をずらしながら合計４箇所測定し、それらの値を平均することによって求めた。なお、試料Ｅ及び試料ＣのＮ数は、それぞれ１００、１０００である。
【０１０２】
次に、測定結果を示す。
図１８は、内部クラック発生率の測定結果を示したものである。同図から知られるように、試料Ｃでは内部クラック発生率が７．６％であったのに対して、試料Ｅではほぼ０％と内部クラックの発生がほとんどみられなかった。
図１９は、栓高さの測定結果を示したものである。同図から知られるように、試料Ｅは、試料Ｃに比べて栓部の栓高さのばらつきが小さい。
図２０は、外径寸法の測定結果を示したものである。同図から知られるように、試料Ｅは、試料Ｃに比べてハニカム成形体の焼成品の外径寸法のばらつきが小さい。
【０１０３】
以上により、本例の成形方法を用いて成形したハニカム成形体は、寸法精度の高い、均質なものであることがわかる。また、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質が維持されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】実施例１における、ハニカム成形体の斜視図。
【図２】実施例１における、ハニカム成形体の断面説明図。
【図３】実施例１における、材料配置工程を示す説明図。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図。
【図５】実施例１における、材料配置工程を示す説明図。
【図６】図５のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図７】実施例１における、成形工程を示す説明図。
【図８】実施例１における、成形工程を示す説明図。
【図９】実施例１における、成形工程を示す説明図。
【図１０】実施例１における、成形完了工程を示す説明図。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ矢視断面図。
【図１２】実施例２における、ハニカム成形体の斜視図。
【図１３】実施例２における、ハニカム成形体の断面説明図。
【図１４】実施例２における、成形工程を示す説明図。
【図１５】実施例３における、成形工程を示す説明図。
【図１６】実施例３における、成形工程を示す説明図。
【図１７】実施例３における、成形工程を示す説明図。
【図１８】実施例４における、内部クラック発生率の測定結果を示す説明図。
【図１９】実施例４における、栓高さの測定結果を示す説明図。
【図２０】実施例４における、外径寸法の測定結果を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ハニカム成形体
１０ 材料塊
１０１、１０２ 端面
３ シリンダ
４、５ セル形成治具
４２、５２ ピン
４３、５３ ピストン
４３１、５３１ 貫通穴
６ 当接部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム成形体を成形するための成形装置及び成形方法、並びにその成形方法により成形したハニカム成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、セラミック製のハニカム構造体は、内燃機関より排出される排ガスの浄化を行う排ガス浄化用触媒担体、ディーゼルエンジン用排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）等として広く用いられている。
例えば、ハニカム構造体を触媒担体として適用する場合には、セラミック材料を成形して、隔壁をハニカム状に配して多数のセルを設けた成形体（ハニカム成形体）を作製し、その後、乾燥、焼成することによって製造される。また、ハニカム構造体をＤＰＦとして適用する場合には、上記ハニカム成形体を成形した後、セルの一方の端部を閉塞する栓部を設け、乾燥、焼成することによって製造される。
【０００３】
ハニカム成形体を成形する方法としては、一般的に押出成形が用いられる。例えば、押出スクリュー等を備えた押出成形装置を用いて、材料を成形型から押し出すことにより、ハニカム成形体を成形する（特許文献１参照）。
しかしながら、押出成形装置等を用いて成形する場合には、材料を成形型から押し出す際の圧力分布・流速分布等が不均一となるため、成形したハニカム成形体の密度にばらつきが生じ、品質の低下を招いてしまう。また、これを焼成した場合には、内部にクラック等の不具合が発生する。一方、材料の圧力分布・流速分布の安定化を図るためには、押出成形装置の調整に多くの時間を要し、生産性が低下してしまう。
【０００４】
また、ハニカム構造体をＤＰＦとして適用する場合には、セルの一方の端部を閉塞する栓部を設ける。そのため、ハニカム成形体を成形後、栓部の材料である栓詰め用スラリーにディッピングし、栓詰めすべき部分に栓部を設ける栓詰め工程が必要となる。
しかしながら、この栓詰め工程では、スラリーの状態やハニカム成形体の寸法精度の影響を受けるため、栓部を精度良く設けることが困難である。さらに、これを焼成した場合には、栓部付近に割れ等の不具合が発生し、品質の低下を招いてしまう。
【０００５】
このようなことから、ハニカム成形体の品質及び生産性の向上を図ることができるハニカム成形体の成形装置及び成形方法が望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６０１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができるハニカム成形体の成形装置及び成形方法、さらには、その成形方法により成形したハニカム成形体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する成形装置であって、
セラミック材料よりなる材料塊の外形に合致する内形形状を呈する筒状のシリンダと、
該シリンダ内を軸方向に相対移動可能に設けられた一対のセル形成治具とを有し、
上記各セル形成治具は、上記シリンダ内を移動可能な基体と、該基体から立設された断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンと、該各ピンに対応する複数の貫通穴にそれぞれ上記ピンを摺動可能に貫通させると共に上記シリンダ内を摺動可能なピストンとを有し、
上記材料塊を上記シリンダ内に配置して径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を互いに対向する上記一対のセル形成治具の上記両ピストンにより挟持しながら、互いの上記基体が接近するよう相対移動させ、上記ピンを上記材料塊の両端面から挿入して押圧前進させることにより上記材料塊を変形させ、その後、上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置にある（請求項１）。
【０００９】
本発明のハニカム成形体の成形装置は、上記のごとく、シリンダと一対のセル形成治具とを有し、該各セル形成治具は、基体と複数のピンとピストンとを有する。
そして、上記各セル形成治具に設けられた上記複数のピンは、断面形状が軸方向に同一であり、上記セルに対応する形状を呈している。そのため、上記ピンを上記材料塊に挿入して押圧前進させた後、引き抜くことにより、上記材料塊内に所望の形状の上記セルを形成することができる。
【００１０】
また、上記複数のピンは、上記基体に立設されており、上記各ピンに対応する上記ピストンの上記貫通穴にそれぞれ摺動可能に貫通させて設けてある。そのため、上記基体を移動させることによって上記複数のピンの互いの位置関係を維持したまま同時に移動させることができる。これにより、上記複数のピンの位置精度を確保した状態で、該ピンの曲がりを抑制しながら、挿入・引き抜きを行うことができる。それ故に、上記セルを精度良く形成することができる。
【００１１】
また、上記成形装置は、上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を上記一対のセル形成治具の上記両ピストンにより挟持しながら、上記ピンを上記材料塊の両端面から挿入して押圧前進させることができるよう構成されている。そのため、上記シリンダ及び上記両ピストンによって、上記材料塊の外周面及び両端面の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、上記材料塊を軸方向に精度良く変形させることができる。
【００１２】
また、上記材料塊を変形させるに当たっては、従来のように押出成形装置等を用いて押出成形した場合に比べて小さい圧力しか必要ないため、上記材料塊に密度のばらつきを生じさせることなく、均質な状態で変形させることができる。
よって、上記成形装置を用いることにより、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体を成形することができる。また、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質を維持することができる。それ故に、ハニカム成形体の品質の向上を図ることができる。
【００１３】
また、上記成形装置を用いることにより、上記材料塊を最終的な形状のハニカム成形体に成形することができる。つまり、従来の押出成形装置等を用いて押出成形した場合のように、成形後にハニカム成形体を最終的な形状（長さ）に加工（切断）する工程を必ずしも必要とせず、省略することが可能となる。これにより、ハニカム成形体の生産性の向上を図ることができる。
【００１４】
このように、本発明の成形装置によれば、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００１５】
第２の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する成形装置であって、
セラミック材料よりなる材料塊の外形に合致する内形形状を呈する筒状のシリンダと、
該シリンダ内を軸方向に移動可能に設けられたセル形成治具と、
上記シリンダ内の一端を閉塞する当接部材とを有し、
上記セル形成治具は、上記シリンダ内を移動可能な基体と、該基体から立設された断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンと、該各ピンに対応する複数の貫通穴にそれぞれ上記ピンを摺動可能に貫通させると共に上記シリンダ内を摺動可能なピストンとを有し、
上記材料塊を上記シリンダ内に配置して径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を互いに対向する上記セル形成治具の上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、上記基体と上記当接部材とが接近するよう相対移動させ、上記ピンを上記材料塊の一方の端面から挿入して上記当接部材の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより上記材料塊を変形させ、その後、上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置にある（請求項１０）。
【００１６】
本発明のハニカム成形体の成形装置は、上記のごとく、シリンダとセル形成治具と当接部材とを有し、上記セル形成治具は、基体と複数のピンとピストンとを有する。
そして、上記成形装置は、上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を上記セル形成治具の上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、上記ピンを上記材料塊の一方の端面から挿入して押圧前進させることができるよう構成されている。そのため、上記シリンダ、上記ピストン及び上記当接部材によって、上記材料塊の外周面及び両端面の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、上記材料塊を軸方向に精度良く変形させることができる。
その他は、上述した第１の発明と同様の作用効果を得ることができ、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００１７】
第３の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する方法であって、
セラミック材料よりなる材料塊を作製する材料作製工程と、
上記材料塊の外形に合致する内形形状を有するシリンダ内に上記材料塊を配置する材料配置工程と、
上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を一対のピストンにより挟持しながら、断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴に貫通させて上記材料塊の両端面から挿入し、押圧前進させることにより上記材料塊を変形させる成形工程と、
上記材料塊から上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成する成形完了工程とを有することを特徴とするハニカム成形体の成形方法にある（請求項１６）。
【００１８】
本発明のハニカム成形体の成形方法は、上記のごとく、材料作製工程と材料配置工程と成形工程と成形完了工程とを行う。
そして、上記成形工程及び上記成形完了工程では、断面形状が軸方向に同一であり、上記セルに対応する形状を呈する上記複数のピンを上記材料塊に挿入して押圧前進させた後、引き抜く。これにより、上記材料塊内に所望の形状の上記セルを形成することができる。
【００１９】
また、上記複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴に貫通させて上記材料塊に挿入する。そのため、上記複数のピンの互いの位置関係を維持したまま、上記材料塊に挿入することができる。これにより、上記複数のピンの位置精度を確保した状態で、該ピンの曲がりを抑制しながら、挿入・引き抜きを行うことができる。それ故に、上記セルを精度良く形成することができる。
【００２０】
また、上記成形工程では、上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を上記一対のピストンにより挟持しながら、上記ピンを上記材料塊の両端面から挿入して押圧前進させる。そのため、上記シリンダ及び上記一対のピストンによって、上記材料塊の外周面及び両端面の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、上記材料塊を軸方向に精度良く変形させることができる。
【００２１】
また、上記材料塊を変形させるに当たっては、従来のように押出成形等の方法を用いた場合に比べて小さい圧力しか必要ないため、上記材料塊に密度のばらつきを生じさせることなく、均質な状態で変形させることができる。
よって、上記成形方法を用いることにより、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体を成形することができる。また、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質を維持することができる。それ故に、ハニカム成形体の品質の向上を図ることができる。
【００２２】
また、上記成形方法を用いることにより、上記材料塊を最終的な形状のハニカム成形体に成形することができる。つまり、従来の押出成形等の方法を用いて成形した場合のように、成形後にハニカム成形体を最終的な形状（長さ）に加工（切断）する工程を必ずしも必要とせず、省略することが可能となる。これにより、ハニカム成形体の生産性の向上を図ることができる。
【００２３】
このように、本発明の成形方法によれば、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００２４】
第４の発明は、外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する方法であって、
セラミック材料よりなる材料塊を作製する材料作製工程と、
上記材料塊の外形に合致する内形形状を有するシリンダ内に上記材料塊を配置する材料配置工程と、
上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面をピストンと上記シリンダ内の一端を閉塞する当接部材とにより挟持しながら、断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴を貫通させて上記材料塊の一方の端面から挿入し、上記当接部材の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより上記材料塊を変形させる成形工程と、
上記材料塊から上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することを特徴とするハニカム成形体の成形方法にある（請求項１５）。
【００２５】
本発明のハニカム成形体の成形方法は、上記のごとく、材料作製工程と材料配置工程と成形工程と成形完了工程とを行う。
そして、上記成形工程では、上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、上記ピンを上記材料塊の一方の端面から挿入して押圧前進させる。そのため、上記シリンダ、上記ピストン及び上記当接部材によって、上記材料塊の外周面及び両端面の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、上記材料塊を軸方向に精度良く変形させることができる。
その他は、上述した第３の発明と同様の作用効果を得ることができ、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００２６】
第５の発明は、請求項１７に記載のハニカム成形体の成形方法により成形してなるハニカム成形体であって、
上記外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた上記隔壁と該隔壁により仕切られた上記複数のセルとを有し、
該セルの一方の端部には、その部分を栓詰めする栓部が設けられており、該栓部と上記外周壁及び上記隔壁とは一体的に形成されていることを特徴とするハニカム成形体にある（請求項２２）。
【００２７】
本発明のハニカム成形体は、上記セルの一方の端部を栓詰めする上記栓部を予め設けたものである。そのため、従来のように栓部を別工程で設ける必要がなく、生産性に優れたものとなる。また、上記ハニカム成形体は、上記栓部と上記外周壁及び上記隔壁とが一体的に形成された、寸法精度の高い、均質なものである。そのため、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質を維持することができる。
このように、本発明のハニカム成形体は、品質及び生産性を向上させたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
上記第１の発明においては、上記一対のセル形成治具の相対移動限は、上記ピンが対向する上記ピストンの表面から所定距離手前の位置に設定することができる（請求項２）。
この場合には、上記ピンの前進を所定距離に制御することにより、上記材料塊内において上記ピンを押圧前進させずに残した部分、つまり上記セルの一方の端部に、その部分を栓詰めする栓部を形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。そのため、従来のように栓部を別工程で設ける必要がなくなり、生産性の向上を図ることができる。
また、成形した上記ハニカム成形体は、上記栓部と上記外周壁及び上記隔壁とが一体的に形成された均質なものとなる。そのため、成形後において乾燥・焼成しても、上記栓部付近における割れ等の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、上記一対のセル形成治具の相対移動限は、上記ピンが対向する上記ピストンの表面に当接する位置に設定することができる（請求項３）。
この場合には、上記ピンを上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、上記ピンを上記材料塊に貫通させることができる。そして、上記ピンを上記材料塊から引き抜くことにより、上記セルを軸方向に貫通させて形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。
なお、ここでいう貫通とは、上記ピンが上記材料塊を完全に貫通する状態のみをいうのではなく、一部貫通している状態や、上記ピンと上記ピストンとの間に上記材料塊が少量残留しているがほぼ貫通していて、実質的に貫通しているとみなされる状態をも含む。以下、同様の意味で用いる。
【００３０】
また、上記成形装置は、上記材料塊の両端面を上記両ピストンにより挟持して上記材料塊に与圧を加えながら、上記ピンを引き抜くことができるよう構成されていることが好ましい。
この場合には、上記ピンを引き抜く際の上記材料塊の変形・破損等を抑制することができる。
【００３１】
また、上記一対のセル形成治具は、上記ピンを互い違いに対向させていることが好ましい（請求項４）。すなわち、一方のセル形成治具に設けたピンと、他方に設けたピンとが、軸方向に直交する方向において交互に配置されるよう構成されていることが好ましい。
この場合には、上記ピンを上記材料塊の両端面から円滑に挿入して押圧前進させることができる。これにより、上記材料塊を軸方向にさらに精度良く、均質な状態で変形させることができる。
【００３２】
また、上記成形装置は、上記シリンダと上記ピストンとの間のクリアランスを上記材料塊が通り抜けできないように、上記シリンダの内周形状及びその寸法と、上記ピストンの外周形状及びその寸法とを設定してあることが好ましい。また、上記ピストンの上記貫通穴と上記ピンとの間のクリアランスを上記材料塊が通り抜けできないように、上記貫通穴の内周形状及びその寸法と、上記ピンの外周形状及びその寸法とを設定してあることが好ましい。
この場合には、上記材料塊を上記両ピストンにより挟持しながら、上記両ピストンの間において軸方向に精度良く変形させることができる。
【００３３】
上記第２の発明においては、上記成形装置を用いて成形を行い、上記ピンを上記ピストンに当接する位置まで押圧前進させることにより、上記ピンを上記材料塊に貫通させることができる。そして、上記ピンを上記材料塊から引き抜くことにより、上記セルを軸方向に貫通させて形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。
【００３４】
また、上記成形装置は、上記材料塊の両端面を上記ピストンと上記当接部材とにより挟持して上記材料塊に与圧を加えながら、上記ピンを引き抜くことができるよう構成されていることが好ましい。
この場合には、上記ピンを引き抜く際の上記材料塊の変形・破損等を抑制することができる。
【００３５】
また、上記成形装置は、上記シリンダと上記ピストン及び上記当接部材との間のクリアランスを上記材料塊が通り抜けできないように、上記シリンダの内周形状及びその寸法と、上記ピストン及び上記当接部材の外周形状及びその寸法とを設定してあることが好ましい。また、上記ピストンの上記貫通穴と上記ピンとの間のクリアランスを上記材料塊が通り抜けできないように、上記貫通穴の内周形状及びその寸法と、上記ピンの外周形状及びその寸法とを設定してあることが好ましい。
この場合には、上記材料塊を上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、両者の間において軸方向に精度良く変形させることができる。
【００３６】
上記第１及び第２の発明においては、上記ピンの断面形状は、四角形又は六角形であることが好ましい（請求項５、１１）。
この場合には、上記材料塊に断面形状が四角形又は六角形の上記セルを形成することができる。
さらに、上記ピンの外周面は、対向する面が略平行であることが好ましい。これにより、上記ピンの曲がりをさらに抑制しながら、上記材料塊に挿入することができる。
【００３７】
また、上記ピンの表面には、硬質クロムめっきが施されていることが好ましい（請求項６、１２）。
この場合には、上記ピンの挿入・引き抜きを容易にすることができる。これにより、上記セルをより一層精度良く形成することができる。
【００３８】
また、上記硬質クロムめっきの厚みは、２〜２０μｍであることが好ましい（請求項７、１３）。
上記硬質クロムめっきの厚みが２μｍ未満の場合には、上記ピンの挿入・引き抜きを容易にするという効果を充分に発揮することができないおそれがある。一方、２０μｍを超える場合には、上記ピンの形状精度が低下し、形成する上記セルに歪みが生じるおそれがある。また、上記ピンの強度が不足し、挿入・引き抜き時に折損するおそれがある。
【００３９】
また、上記シリンダの内側の断面形状は、円形、楕円形又は多角形であることが好ましい（請求項８、１４）。
この場合には、断面形状が円形、楕円形又は多角形のハニカム成形体を成形することができる。なお、ここでいう楕円とは、幾何学上の楕円に限らず、半円と直線とを組み合わせたいわゆるレーストラック形状を含む概念である。また、多角形としては、三角形、四角形、六角形、八角形等がある。
【００４０】
また、上記シリンダは、径方向に複数に分割できるよう構成されていることが好ましい（請求項９、１５）。
この場合には、成形したハニカム成形体を上記シリンダ内から取り出し易くすることができる。また、取り出す際にハニカム成形体の外周面に変形や破損等が生じることを抑制することができる。
【００４１】
上記第３の発明においては、上記成形工程では、上記ピンを対向する上記ピストンの表面から所定距離手前の位置まで押圧前進させることができる（請求項１７）。
この場合には、上記成形工程において上記ピンの前進を所定距離に制御することにより、上記材料塊内において上記ピンを押圧前進させずに残した部分、つまり上記セルの一方の端部に、その部分を栓詰めする栓部を形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。そのため、従来のように栓部を別工程で設ける必要がなくなり、生産性の向上を図ることができる。
また、成形した上記ハニカム成形体は、上記栓部と上記外周壁及び上記隔壁とが一体的に形成された均質なものとなる。そのため、成形後において乾燥・焼成しても、上記栓部付近における割れ等の発生を抑制することができる。
【００４２】
また、上記成形工程では、上記ピンを対向する上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることができる（請求項１８）。
この場合には、上記成形工程において上記ピンを上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、上記ピンを上記材料塊に貫通させることができる。そして、上記成形完了工程において上記ピンを上記材料塊から引き抜くことにより、上記セルを軸方向に貫通させて形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。
【００４３】
また、上記成形工程は、上記第１の発明のハニカム成形体の成形装置を用いて行うことが好ましい（請求項１９）。
この場合には、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体を成形することができ、品質の向上を図ることができる。また、上記材料塊を最終的な形状のハニカム成形体に成形することができるため、生産性の向上を図ることができる。
【００４４】
上記第４の発明においては、上記成形方法を用いて成形を行い、上記成形工程において上記ピンを上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、上記ピンを上記材料塊に貫通させることができる。そして、上記成形完了工程において上記ピンを上記材料塊から引き抜くことにより、上記セルを軸方向に貫通させて形成した上記ハニカム成形体を得ることができる。
【００４５】
また、上記成形工程は、上記第２の発明のハニカム成形体の成形装置を用いて行うことが好ましい（請求項２１）。
この場合には、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体を成形することができ、品質の向上を図ることができる。また、上記材料塊を最終的な形状のハニカム成形体に成形することができるため、生産性の向上を図ることができる。
【００４６】
上記第１〜第４の発明においては、上記シリンダの内側の断面積は、４００〜９００００ｍｍ2であることが好ましい。
上記シリンダの内側の断面積が４００ｍｍ2未満の場合には、上記材料塊の変形時において圧力及び流速に分布が生じ、成形する上記隔壁に破断が生じるおそれがある。一方、９００００ｍｍ2を超える場合には、形成する上記セルに歪みが生じ、形状精度を充分に得ることができないおそれがある。
【００４７】
また、上記ピンの断面積は、０．０１〜１２ｍｍ2であることが好ましい。
上記ピンの断面積が０．０１ｍｍ2未満の場合には、形成する上記セルに歪みが生じ、形状精度を充分に得ることができないおそれがある。一方、１２ｍｍ2を超える場合には、上記材料塊の変形時において抵抗が大きくなり、成形する上記隔壁に破断が生じるおそれがある。
【００４８】
また、上記ピンの長さは、１０〜３５０ｍｍであることが好ましい。
上記ピンの長さが１０ｍｍ未満の場合には、上記材料塊の変形時において変形のばらつきが大きく、上記セルの歪みや上記セル壁の破断が生じるおそれがある。一方、３５０ｍｍを超える場合には、形成する上記セルに歪みが生じ、形状精度を充分に得ることができないおそれがある。
【００４９】
また、上記ハニカム成形体の材料となる上記材料塊は、上記ピンを挿入して押圧前進させることによって容易に変形可能な粘度を有していることが好ましい。
また、上記材料塊を構成する上記セラミック材料としては、少なくともセラミック粒子、樹脂成分及び溶媒を含有したものを用いることができる。
【００５０】
また、上記セラミック粒子としては、チタン酸アルミニウム、ムライト、チタン酸カリウム、リチウムアルミノシリケート、コーディエライト、ＰＺＴ、酸化チタン、酸化スズ、ガリウム砒素、炭化ケイ素、酸化クロム、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化繊維、ケイ酸カルシウム、ＦＲＣ、結晶化ガラス、無定形炭素、炭化タングステン、炭化チタン、ケイ化鉄、黒鉛、チタニア、炭素繊維、シリカ、窒化アルミニウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、ガリウム燐、酸化タングステン、硫化カドミウム、ＩＴＯ等のうち、１種又は２種以上、又は焼成によりこれらの材質となる原料粒子を用いることができる。特に、焼成によりコーディエライト化する粒子を用いることが好ましい。
【００５１】
また、上記樹脂成分としては、メチルセルロース、ヒドロキシルプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、澱粉、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド等のうち、１種又は２種以上を用いることができる。特に、メチルセルロース、ヒドロキシルプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールを用いることが好ましい。
また、上記溶媒としては、高い表面張力を有する水が好ましい。
【００５２】
また、成形した上記ハニカム成形体において、上記セルの一方の端部を栓詰めする上記栓部を設けた上記ハニカム成形体については、その後乾燥・焼成することによって、ディーゼルエンジン用排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）として適用することができる。
また、上記セルを軸方向に貫通させて設けた上記ハニカム成形体については、その後乾燥・焼成することによって、排ガス浄化用触媒担体として適用することができる。
【実施例】
【００５３】
（実施例１）
本発明の実施例について、図を用いて説明する。
本例において成形するハニカム成形体１は、図１、図２に示すごとく、外周壁１３と、該外周壁１３の内側においてハニカム状に設けられた隔壁１２と、該隔壁１２により仕切られた断面形状が四角形である複数のセル１１とを有する。ハニカム成形体１は、コーディエライト化原料を含むセラミック材料より構成されており、円筒形状を呈している。
【００５４】
また、同図に示すごとく、セル１１は、一方の端部をハニカム成形体１のどちらか一方の端面１０１、１０２において開口させており、もう一方の端部を栓部１４によって閉塞させている。本例においては、セル１１の端部を開口する開口部１９と閉塞する栓部１４とは交互に配置されており、いわゆる市松模様を形成している。また、栓部１４と隔壁１２及び外周壁１３とは、一体的に設けられている。
また、本例のハニカム成形体１のサイズは、直径１６０ｍｍ、長さ１００ｍｍであり、セルサイズは、隔壁厚さ０．３ｍｍ、セルピッチ１．４ｍｍである。
【００５５】
なお、本例のハニカム成形体１は、その後の乾燥、焼成によって、多孔質の隔壁を有するコーディエライトセラミック製のハニカム構造体となるものである。また、このハニカム構造体は、自動車等の排ガスの浄化を行うディーゼルエンジン用排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）として適用されるものである。
【００５６】
次に、本例のハニカム成形体１の成形に用いる成形装置について説明する。
本例の成形装置２は、図５に示すごとく、円筒状のシリンダ３と該シリンダ３内を軸方向に移動可能に設けられた一対のセル形成治具４、５とを有している。また、各セル形成治具４、５は、本体４１、５１と複数のピン４２、５２とピストン４３、５３とを有している。
【００５７】
シリンダ３は、図６に示すごとく、ハニカム成形体１の材料となる後述の材料塊１０及び最終的に得ようとするハニカム成形体１の外形に合致する内形形状を呈しており、その断面形状は円形である。また、シリンダ３は、径方向に分割することができる４つの分割部材３１を組み合わせて構成されている。
【００５８】
セル形成治具４、５の基体４１、５１は、図５に示すごとく、シリンダ３内を軸方向に同期させて移動できるように、図示しない移動装置に連結されて設けられている。
また、複数のピン４２、５２は、他方のセル形成治具４、５に対向させて、基体４１、５１から軸方向に互い違いに立設されている。すなわち、セル形成治具４に設けたピン４２とセル形成治具５に設けたピン５２とが、軸方向に直交する方向において交互に配置されている。また、ピン４２、５２は、断面形状が軸方向に同一であり、最終的に得ようとするハニカム成形体１のセル１１に対応する四角形状を呈している。また、ピン４２、５２は、表面に厚み２μｍの硬質クロムめっきが施されている。
【００５９】
また、ピストン４３、５３は、同図に示すごとく、各ピン４２、５２に対応する複数の貫通穴４３１、５３１を有している。そして、貫通穴４３１、５３１にピン４２、５２を摺動可能に貫通させている。また、ピストン４３、５３は、シリンダ３内を摺動可能に設けられている。
また、基体４１、５１とピストン４３、５３との間には、リング状のストッパー３２、３３がシリンダ３の内周面全周に渡って固定して取り付けられている。
【００６０】
なお、本例の成形装置２は、シリンダ３とピストン４３、５３との間のクリアランスを材料塊１０が通り抜けできないように、シリンダ３の内径とピストン４３、５３の外径とを設定してある。また、ピストン４３、５３の貫通穴４３１、５３１とピン４２、５２との間のクリアランスを材料塊１０が通り抜けできないように、貫通穴４３１、５３１の内周形状及びその寸法とピン４２、５２の外周形状及びその寸法とを設定してある。
【００６１】
また、シリンダ３のサイズは、内径１６０ｍｍである。また、シリンダ３の内側の断面積は２００９６ｍｍ2である。
また、セル形成治具４、５の各部材のサイズは、基体４１、５１：外径１６０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、ピン４２、５２：長さ１６０ｍｍ、ピストン４３、５３：外径１６０ｍｍ、長さ１０ｍｍである。また、ピン４２、５２の断面積は１．２１ｍｍ2である。
また、ストッパー３２、３３のサイズは、外径１６０ｍｍ、内径１５４ｍｍ、厚み１０ｍｍである。
【００６２】
次に、成形装置２を用いたハニカム成形体１の成形方法について説明する。
本例の成形方法は、図３〜図１１に示すごとく、材料作製工程、材料配置工程、成形工程、及び成形完了工程を行う。
【００６３】
材料作製工程は、セラミック材料よりなる材料塊１０を作製する工程である。
材料配置工程は、シリンダ３内に材料塊１０を配置する工程である。
成形工程は、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２を一対のピストン４３、５３により挟持しながら、ピン４２、５２を材料塊１０の両端面１０１、１０２から挿入し、押圧前進させることにより材料塊１０を変形させる工程である。
成形完了工程は、材料塊１０からピン４２、５２を引き抜くことにより材料塊１０内にセル１１を形成する工程である。
以下、これを詳説する。
【００６４】
＜材料作製工程＞
まず、カオリン、溶融シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、タルク等を含有するコーディエライト化原料を水に混合し、バインダ樹脂としてのメチルセルロース、焼成により焼失して細孔を形成する造孔材としてのカーボン等を添加して混練し、所定の粘度を有する粘土質のセラミック材料よりなる円柱状の材料塊１０を得た。なお、材料塊１０のサイズは、直径１６０ｍｍ、長さ４０ｍｍである。
【００６５】
＜材料配置工程＞
次いで、図３、図４に示すごとく、４つの分割部材３１を組み合わせて円筒状のシリンダ３を形成し、そのシリンダ３内に一対のセル形成治具４、５をセットすると共に、セル形成治具４、５の間に材料塊１０を配置した。このとき、セル形成治具４、５を互いのピン４２、５２が対向するようにセットした。
【００６６】
これにより、図５、図６に示すごとく、シリンダ３内に材料塊１０を配置した。なお、シリンダ３の内形形状と材料塊１０の外形形状とは合致しているため、シリンダ３と材料塊１０の外周面１００との間に大きなクリアランスを形成することなく、材料塊１０が配置される。
【００６７】
＜成形工程＞
次いで、図７に示すごとく、ピン４２、５２の先端にピストン４３、５３を配置した状態で、セル形成治具４、５を上記移動装置により材料塊１０の両端面１０１、１０２に向けて移動させ、ピストン４３、５３を材料塊１０の両端面１０１、１０２に当接させた。そして、材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３、５３により挟持した。
【００６８】
次いで、図８に示すごとく、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３、５３により挟持した状態で、セル形成治具４、５の基体４１、５１を互いに接近するように移動させた。それと共に、ピン４２、５２をピストン４３、５３の貫通穴４３１、５３１を貫通させて材料塊１０の両端面１０１、１０２から挿入した。
【００６９】
次いで、同図に示すごとく、ピン４２、５２を材料塊１０内において押圧前進させ、ピン４２、５２が挿入された体積分だけ材料塊１０を軸方向に変形させた。このとき、材料塊１０の両端面１０１、１０２を挟持しているピストン４３、５３は、材料塊１０の軸方向への変形と共に、材料塊１０の軸方向寸法の増大に追従するよう挟持状態を維持したまま移動した。
【００７０】
次いで、図９に示すごとく、ピン４２、５２を対向するピストン４３、５３の表面から所定距離手前の位置まで、すなわち材料塊１０に貫通させずに途中まで押圧前進させた後、その前進を停止させた。そして、材料塊１０の変形を終了した。
【００７１】
＜成形完了工程＞
次いで、同図に示すごとく、変形させた材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３、５３により挟持した状態で、基体４１、５１を互いに遠ざかる方向に移動させ、材料塊１０からピン４２、５２を引き抜いた。このとき、ピストン４３、５３は、ストッパー３２、３３によってピン４２、５２の引き抜き方向への移動を規制されている。そのため、材料塊１０に与圧を加えながら、ピン４２、５２の引き抜きを行った。
【００７２】
そして、図１０、図１１に示すごとく、ピン４２、５２を完全に引き抜き、材料塊１０内にセル１１を形成してなるハニカム成形体１（図１、図２参照）を成形した。その後、シリンダ３を４つの分割部材３１に分割し、材料塊１０の外周面１００から取り外した。
以上により、ハニカム成形体１の成形を終了した。
【００７３】
次に、本例のハニカム成形体１の成形方法における作用効果について説明する。
本発明の成形方法において、成形工程及び成形完了工程では、断面形状が軸方向に同一であり、セル１１に対応する形状を呈する複数のピン４２、５２を材料塊１０に挿入して押圧前進させた後、引き抜く。これにより、材料塊１０内に所望の形状のセル１１を形成することができる。
【００７４】
また、複数のピン４２、５２をそれぞれピストン４３、５３に設けた貫通穴４３１、５３１に貫通させて材料塊１０に挿入する。そのため、複数のピン４２、５２の互いの位置関係を維持したまま、ピン４２、５２を材料塊１０に挿入することができる。これにより、ピン４２、５２の位置精度を確保した状態で、ピン４２、５２の曲がりを抑制しながら、挿入・引き抜きを行うことができる。それ故に、セル１１を精度良く形成することができる。
【００７５】
また、成形工程では、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２を一対のピストン４３，５３により挟持しながら、ピン４２、５２を材料塊１０の両端面１０１、１０２から挿入して押圧前進させる。そのため、シリンダ３及びピストン４３、５３によって、材料塊１０の外周面１００及び両端面１０１、１０２の形状を形成すると共にその形状を維持しながら、材料塊１０を軸方向に精度良く変形させることができる。
【００７６】
また、材料塊１０を変形させるに当たっては、従来のように押出成形等の方法を用いた場合に比べて小さい圧力しか必要ないため、材料塊１０に密度のばらつきを生じさせることなく、均質な状態で変形させることができる。
よって、本例の成形方法を用いることにより、寸法精度の高い、均質なハニカム成形体１を成形することができる。また、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質を維持することができる。それ故に、ハニカム成形体１の品質の向上を図ることができる。
【００７７】
また、本例の成形方法を用いることにより、材料塊１０を最終的な形状のハニカム成形体１に成形することができる。つまり、従来の押出成形等の方法を用いて成形した場合のように、成形後にハニカム成形体を最終的な形状（長さ）に加工（切断）する工程を必ずしも必要とせず、省略することが可能である。これにより、ハニカム成形体１の生産性の向上を図ることができる。
【００７８】
また、本例の成形方法においては、成形工程では、ピン４２、５２を対向するピストン４３、５３の表面から所定距離手前の位置まで押圧前進させる。すなわち、成形工程においてピン４２、５２の前進を所定距離に制御することにより、材料塊１０内においてピン４２、５２を押圧前進させずに残した部分、つまりセル１１の一方の端部に、その部分を栓詰めする栓部１４を形成したハニカム成形体１を得ることができる。そのため、従来のように栓部を別工程で設ける必要がなくなり、生産性の向上を図ることができる。
また、成形したハニカム成形体１は、栓部１４と外周壁１３及び隔壁１２とが一体的に形成された均質なものとなる。そのため、成形後において乾燥・焼成しても、栓部１４付近における割れ等の発生を抑制することができる。
【００７９】
また、本例の成形装置２においては、一対のセル形成治具４、５は、ピン４２、５２を互い違いに対向させている。そのため、ピン４２、５２を材料塊１０の両端面１０１、１０２から円滑に挿入して押圧前進させることができる。これにより、材料塊１０を軸方向にさらに精度良く、均質な状態で変形させることができる。
【００８０】
また、ピン４２、５２の表面には、厚み２μｍの硬質クロムめっきが施されている。そのため、ピン４２、５２の挿入・引き抜きを容易にすることができる。これにより、セル１１をより一層精度良く形成することができる。
【００８１】
また、成形装置２は、材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３、５３により挟持した状態で、かつ、ストッパー３２、３３によってピン４２、５２の引き抜き方向へのピストン４３、５３の移動を規制した状態で、材料塊１０からピン４２、５２を引き抜くことができるように構成されている。そのため、材料塊１０に与圧を加えながら、ピン４２、５２を引き抜くことができる。これにより、ピン４２、５２を引き抜く際の材料塊１０の変形・破損等を抑制することができる。
【００８２】
また、シリンダ３は、径方向に複数に分割できるように構成されている。そのため、成形したハニカム成形体１をシリンダ３内から取り出し易くすることができる。また、取り出しの際にハニカム成形体１の外周面１００に変形や破損等が生じることを抑制することができる。
【００８３】
このように、本例の成形方法によれば、ハニカム成形体の品質及び生産性を向上させることができる。
【００８４】
（実施例２）
本例は、実施例１の成形方法における成形工程において、ピン４２、５２を材料塊１０に挿入して押圧前進させる距離を変更し、異なる構造のハニカム成形体１を成形した例である。
【００８５】
本例において成形するハニカム成形体１は、図１２、図１３に示すごとく、外周壁１３と、該外周壁１３の内側においてハニカム状に設けられた隔壁１２と、該隔壁１２により仕切られていると共に軸方向に貫通する複数のセル１１とを有する。セル１１は、両方の端部をハニカム成形体１の両端面１０１、１０２において開口部１９により開口させている。
その他は、実施例１と同様の構造である。
【００８６】
なお、本例のハニカム成形体１は、その後の乾燥、焼成によって、コーディエライトセラミック製のハニカム構造体となるものである。このハニカム構造体は、自動車等の排ガスの浄化を行う排ガス浄化用触媒担体として適用されるものである。
【００８７】
次に、本例の成形方法について説明する。
本例では、成形工程において、図１４に示すごとく、ピン４２、５２を対向するピストン４３、５３の表面に当接する位置まで押圧前進させた後、その前進を停止させた。そして、材料塊１０の変形を終了した。
その他は、実施例１と同様の工程を行う。
【００８８】
この場合には、成形工程において、ピン４２、５２をピストン４３、５３の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、ピン４２、５２を材料塊１０にほぼ貫通させた状態とすることができる。そして、その後の成形完了工程において、ピン４２、５２を材料塊１０から引き抜くことにより、セル１１を軸方向に貫通させて形成してなる、図１２、図１３に示したハニカム成形体１を得ることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００８９】
（実施例３）
本例は、実施例１の成形装置２において、一方のセル形成治具５を他の部材に変更し、構造の異なるハニカム成形体１を成形した例である。
なお、本例において成形するハニカム成形体１は、実施例２と同様の構造である。
【００９０】
まず、本例の成形装置２について説明する。
成形装置２は、図１５に示すごとく、円筒状のシリンダ３と該シリンダ３内を軸方向に移動可能に設けられたセル形成治具４とシリンダ３内の一端を閉塞する当接部材６とを有している。
セル形成治具４に設けられた複数のピン４２は、当接部材６に対向させて、本体４１から軸方向に立設されている。また、基体４１とピストン４３との間には、リング状のストッパー３２がシリンダ３の内周面全周に渡って固定して取り付けられている。また、当接部材６は、シリンダ３内において固定されている。
【００９１】
また、成形装置２は、シリンダ３とピストン４３及び当接部材６との間のクリアランスを材料塊１０が通り抜けできないように、シリンダ３の内径とピストン４３及び当接部材６との外径とを設定してある。
その他は、実施例１と同様の構成である。
【００９２】
次に、本例の成形方法について説明する。
本例では、材料配置工程において、図１５に示すごとく、円筒状のシリンダ３内にセル形成治具４及び当接部材６をセットすると共に、セル形成治具４と当接部材６との間に材料塊１０を配置した。このとき、セル形成治具４のピン４２と当接部材６とが対向するようにセットした。
【００９３】
また、成形工程において、図１６に示すごとく、材料塊１０をシリンダ３により径方向に拘束すると共に、材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３及び当接部材６により挟持した状態で、セル形成治具４の基体４１を当接部材６に接近するように移動させた。それと共に、ピン４２をピストン４３の貫通穴４３１を貫通させて材料塊１０の一方の端面１０１から挿入した。
【００９４】
次いで、同図に示すごとく、ピン４２を材料塊１０内において押圧前進させ、ピン４２が挿入された体積分だけ材料塊１０を軸方向のセル形成治具４側に変形させた。このとき、材料塊１０の軸方向への変形と共に、材料塊１０の一方の端面１０１に当接しているピストン４３も、その状態を維持したまま移動する。
次いで、図１７に示すごとく、ピン４２を対向する当接部材６の表面に当接する位置まで押圧前進させた後、その前進を停止させた。そして、材料塊１０の変形を終了した。
【００９５】
また、成形完了工程において、同図に示すごとく、変形させた材料塊１０の両端面１０１、１０２をピストン４３及び当接部材６により挟持した状態で、材料塊１０からピンを引き抜いた。このとき、ピストン４３は、ストッパー３２によってピン４２の引き抜き方向へ移動を規制されている。また。当接部材６は、シリンダ３内に固定されている。そのため、材料塊１０に与圧を加えながら、ピン４２の引き抜きを行った。そして、ピン４２を完全に引き抜き、材料塊１０内にセル１１を形成した。
その他は、実施例１と同様の工程を行う。
【００９６】
この場合には、成形工程において、ピン４２を当接部材６の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより、ピン４２を材料塊１０にほぼ貫通させた状態とすることができる。そして、その後の成形完了工程において、ピン４２を材料塊１０から引き抜くことにより、セル１１を軸方向に貫通させて形成してなる、図１２、図１３に示したハニカム成形体１を得ることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００９７】
（実施例４）
本例は、実施例１の成形方法を用いて成形したハニカム成形体１を評価した例である。
本例では、実施例１の成形装置・成形方法により成形したハニカム成形体を乾燥・焼成した焼成体（試料Ｅ）について、内部クラック発生率、栓高さ及び外径寸法を測定した。
【００９８】
なお、成形したハニカム成形体は、１００℃で４分間乾燥させた後、室温から５００℃まで１５℃／時間で昇温して脱脂し、次いで１４００℃まで８０℃／時間で昇温し、次いで１４００℃で１０時間保持し、次いで７０℃／時間で降温することにより焼成し、これを焼成体とした。
【００９９】
また、比較例として、従来のように押出成形装置を用いて押出成形した後、栓詰め工程を行って作製したハニカム成形体を準備し、これを乾燥・焼成した焼成体（試料Ｃ）についても同様の評価を行った。
なお、ハニカム成形体の構造・サイズ、乾燥・焼成の条件等は、試料Ｅと同様である。
【０１００】
次に、内部クラック発生率、栓高さ及び外径寸法の測定方法について説明する。
内部クラック発生率は、焼成後のハニカム成形体（焼成体）の一方の端面から軸方向に光を当て、もう一方の端面から目視により観察した。内部クラックが発生している場合、内部クラック発生箇所のセル壁が他のセル壁よりも厚みが大きく透過されることを利用して、内部クラックの検出を行い、その発生率を求めた。なお、試料Ｅ及び試料ＣのＮ数は、それぞれ１００、１０００である。
【０１０１】
また、栓高さは、焼成体において、栓高さを測定する栓部が形成されたセルの中心を通るように軸方向に切断し、栓部の切断面の最大高さ（長さ）を測定することによって求めた。なお、試料Ｅ及び試料ＣのＮ数は、それぞれ１０である。
また、外径寸法は、焼成体の一方の端面から軸方向に５０ｍｍ入った位置の直径を、径方向に４５°ずつ位置をずらしながら合計４箇所測定し、それらの値を平均することによって求めた。なお、試料Ｅ及び試料ＣのＮ数は、それぞれ１００、１０００である。
【０１０２】
次に、測定結果を示す。
図１８は、内部クラック発生率の測定結果を示したものである。同図から知られるように、試料Ｃでは内部クラック発生率が７．６％であったのに対して、試料Ｅではほぼ０％と内部クラックの発生がほとんどみられなかった。
図１９は、栓高さの測定結果を示したものである。同図から知られるように、試料Ｅは、試料Ｃに比べて栓部の栓高さのばらつきが小さい。
図２０は、外径寸法の測定結果を示したものである。同図から知られるように、試料Ｅは、試料Ｃに比べてハニカム成形体の焼成品の外径寸法のばらつきが小さい。
【０１０３】
以上により、本例の成形方法を用いて成形したハニカム成形体は、寸法精度の高い、均質なものであることがわかる。また、成形後において乾燥・焼成しても、割れ等の不具合の発生を抑制し、優れた品質が維持されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】実施例１における、ハニカム成形体の斜視図。
【図２】実施例１における、ハニカム成形体の断面説明図。
【図３】実施例１における、材料配置工程を示す説明図。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図。
【図５】実施例１における、材料配置工程を示す説明図。
【図６】図５のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図７】実施例１における、成形工程を示す説明図。
【図８】実施例１における、成形工程を示す説明図。
【図９】実施例１における、成形工程を示す説明図。
【図１０】実施例１における、成形完了工程を示す説明図。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ矢視断面図。
【図１２】実施例２における、ハニカム成形体の斜視図。
【図１３】実施例２における、ハニカム成形体の断面説明図。
【図１４】実施例２における、成形工程を示す説明図。
【図１５】実施例３における、成形工程を示す説明図。
【図１６】実施例３における、成形工程を示す説明図。
【図１７】実施例３における、成形工程を示す説明図。
【図１８】実施例４における、内部クラック発生率の測定結果を示す説明図。
【図１９】実施例４における、栓高さの測定結果を示す説明図。
【図２０】実施例４における、外径寸法の測定結果を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ハニカム成形体
１０ 材料塊
１０１、１０２ 端面
３ シリンダ
４、５ セル形成治具
４２、５２ ピン
４３、５３ ピストン
４３１、５３１ 貫通穴
６ 当接部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する成形装置であって、
セラミック材料よりなる材料塊の外形に合致する内形形状を呈する筒状のシリンダと、
該シリンダ内を軸方向に相対移動可能に設けられた一対のセル形成治具とを有し、
上記各セル形成治具は、上記シリンダ内を移動可能な基体と、該基体から立設された断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンと、該各ピンに対応する複数の貫通穴にそれぞれ上記ピンを摺動可能に貫通させると共に上記シリンダ内を摺動可能なピストンとを有し、
上記材料塊を上記シリンダ内に配置して径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を互いに対向する上記一対のセル形成治具の上記両ピストンにより挟持しながら、互いの上記基体が接近するよう相対移動させ、上記ピンを上記材料塊の両端面から挿入して押圧前進させることにより上記材料塊を変形させ、その後、上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項２】
請求項１において、上記一対のセル形成治具の相対移動限は、上記ピンが対向する上記ピストンの表面から所定距離手前の位置に設定されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項３】
請求項１において、上記一対のセル形成治具の相対移動限は、上記ピンが対向する上記ピストンの表面に当接する位置に設定されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記一対のセル形成治具は、上記ピンを互い違いに対向させていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記ピンの断面形状は、四角形又は六角形であることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記ピンの表面には、硬質クロムめっきが施されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項７】
請求項６において、上記硬質クロムめっきの厚みは、２〜２０μｍであることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記シリンダの内側の断面形状は、円形、楕円形又は多角形であることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、上記シリンダは、径方向に複数に分割できるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１０】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する成形装置であって、
セラミック材料よりなる材料塊の外形に合致する内形形状を呈する筒状のシリンダと、
該シリンダ内を軸方向に移動可能に設けられたセル形成治具と、
上記シリンダ内の一端を閉塞する当接部材とを有し、
上記セル形成治具は、上記シリンダ内を移動可能な基体と、該基体から立設された断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンと、該各ピンに対応する複数の貫通穴にそれぞれ上記ピンを摺動可能に貫通させると共に上記シリンダ内を摺動可能なピストンとを有し、
上記材料塊を上記シリンダ内に配置して径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を互いに対向する上記セル形成治具の上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、上記基体と上記当接部材とが接近するよう相対移動させ、上記ピンを上記材料塊の一方の端面から挿入して上記当接部材の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより上記材料塊を変形させ、その後、上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１１】
請求項１０において、上記ピンの断面形状は、四角形又は六角形であることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１のいずれか１項において、上記ピンの表面には、硬質クロムめっきが施されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１３】
請求項１２において、上記硬質クロムめっきの厚みは、２〜２０μｍであることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項において、上記シリンダの内側の断面形状は、円形、楕円形又は多角形であることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１項において、上記シリンダは、径方向に複数に分割できるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１６】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する方法であって、
セラミック材料よりなる材料塊を作製する材料作製工程と、
上記材料塊の外形に合致する内形形状を有するシリンダ内に上記材料塊を配置する材料配置工程と、
上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を一対のピストンにより挟持しながら、断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴に貫通させて上記材料塊の両端面から挿入し、押圧前進させることにより上記材料塊を変形させる成形工程と、
上記材料塊から上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成する成形完了工程とを有することを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項１７】
請求項１６において、上記成形工程では、上記ピンを対向する上記ピストンの表面から所定距離手前の位置まで押圧前進させることを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項１８】
請求項１６において、上記成形工程では、上記ピンを対向する上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項１９】
請求項１６において、上記成形工程は、請求項１〜９のいずれか１項に記載のハニカム成形体の成形装置を用いて行うことを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項２０】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する方法であって、
セラミック材料よりなる材料塊を作製する材料作製工程と、
上記材料塊の外形に合致する内形形状を有するシリンダ内に上記材料塊を配置する材料配置工程と、
上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面をピストンと上記シリンダ内の一端を閉塞する当接部材とにより挟持しながら、断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴を貫通させて上記材料塊の一方の端面から挿入し、上記当接部材の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより上記材料塊を変形させる成形工程と、
上記材料塊から上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項２１】
請求項２０において、上記成形工程は、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のハニカム成形体の成形装置を用いて行うことを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載のハニカム成形体の成形方法により成形してなるハニカム成形体であって、
上記外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた上記隔壁と該隔壁により仕切られた上記複数のセルとを有し、
該セルの一方の端部には、その部分を栓詰めする栓部が設けられており、該栓部と上記外周壁及び上記隔壁とは、一体的に形成されていることを特徴とするハニカム成形体。
【請求項１】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する成形装置であって、
セラミック材料よりなる材料塊の外形に合致する内形形状を呈する筒状のシリンダと、
該シリンダ内を軸方向に相対移動可能に設けられた一対のセル形成治具とを有し、
上記各セル形成治具は、上記シリンダ内を移動可能な基体と、該基体から立設された断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンと、該各ピンに対応する複数の貫通穴にそれぞれ上記ピンを摺動可能に貫通させると共に上記シリンダ内を摺動可能なピストンとを有し、
上記材料塊を上記シリンダ内に配置して径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を互いに対向する上記一対のセル形成治具の上記両ピストンにより挟持しながら、互いの上記基体が接近するよう相対移動させ、上記ピンを上記材料塊の両端面から挿入して押圧前進させることにより上記材料塊を変形させ、その後、上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項２】
請求項１において、上記一対のセル形成治具の相対移動限は、上記ピンが対向する上記ピストンの表面から所定距離手前の位置に設定されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項３】
請求項１において、上記一対のセル形成治具の相対移動限は、上記ピンが対向する上記ピストンの表面に当接する位置に設定されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記一対のセル形成治具は、上記ピンを互い違いに対向させていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記ピンの断面形状は、四角形又は六角形であることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記ピンの表面には、硬質クロムめっきが施されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項７】
請求項６において、上記硬質クロムめっきの厚みは、２〜２０μｍであることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記シリンダの内側の断面形状は、円形、楕円形又は多角形であることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、上記シリンダは、径方向に複数に分割できるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１０】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する成形装置であって、
セラミック材料よりなる材料塊の外形に合致する内形形状を呈する筒状のシリンダと、
該シリンダ内を軸方向に移動可能に設けられたセル形成治具と、
上記シリンダ内の一端を閉塞する当接部材とを有し、
上記セル形成治具は、上記シリンダ内を移動可能な基体と、該基体から立設された断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンと、該各ピンに対応する複数の貫通穴にそれぞれ上記ピンを摺動可能に貫通させると共に上記シリンダ内を摺動可能なピストンとを有し、
上記材料塊を上記シリンダ内に配置して径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を互いに対向する上記セル形成治具の上記ピストンと上記当接部材とにより挟持しながら、上記基体と上記当接部材とが接近するよう相対移動させ、上記ピンを上記材料塊の一方の端面から挿入して上記当接部材の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより上記材料塊を変形させ、その後、上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１１】
請求項１０において、上記ピンの断面形状は、四角形又は六角形であることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１のいずれか１項において、上記ピンの表面には、硬質クロムめっきが施されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１３】
請求項１２において、上記硬質クロムめっきの厚みは、２〜２０μｍであることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項において、上記シリンダの内側の断面形状は、円形、楕円形又は多角形であることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１項において、上記シリンダは、径方向に複数に分割できるよう構成されていることを特徴とするハニカム成形体の成形装置。
【請求項１６】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する方法であって、
セラミック材料よりなる材料塊を作製する材料作製工程と、
上記材料塊の外形に合致する内形形状を有するシリンダ内に上記材料塊を配置する材料配置工程と、
上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面を一対のピストンにより挟持しながら、断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴に貫通させて上記材料塊の両端面から挿入し、押圧前進させることにより上記材料塊を変形させる成形工程と、
上記材料塊から上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成する成形完了工程とを有することを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項１７】
請求項１６において、上記成形工程では、上記ピンを対向する上記ピストンの表面から所定距離手前の位置まで押圧前進させることを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項１８】
請求項１６において、上記成形工程では、上記ピンを対向する上記ピストンの表面に当接する位置まで押圧前進させることを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項１９】
請求項１６において、上記成形工程は、請求項１〜９のいずれか１項に記載のハニカム成形体の成形装置を用いて行うことを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項２０】
外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた隔壁と該隔壁により仕切られた複数のセルとを有するハニカム成形体を成形する方法であって、
セラミック材料よりなる材料塊を作製する材料作製工程と、
上記材料塊の外形に合致する内形形状を有するシリンダ内に上記材料塊を配置する材料配置工程と、
上記材料塊を上記シリンダにより径方向に拘束すると共に、上記材料塊の両端面をピストンと上記シリンダ内の一端を閉塞する当接部材とにより挟持しながら、断面形状が軸方向に同一で上記セルに対応する形状を呈する複数のピンをそれぞれ上記ピストンに設けた貫通穴を貫通させて上記材料塊の一方の端面から挿入し、上記当接部材の表面に当接する位置まで押圧前進させることにより上記材料塊を変形させる成形工程と、
上記材料塊から上記ピンを引き抜くことにより上記材料塊内に上記セルを形成することを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項２１】
請求項２０において、上記成形工程は、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のハニカム成形体の成形装置を用いて行うことを特徴とするハニカム成形体の成形方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載のハニカム成形体の成形方法により成形してなるハニカム成形体であって、
上記外周壁と該外周壁の内側においてハニカム状に設けられた上記隔壁と該隔壁により仕切られた上記複数のセルとを有し、
該セルの一方の端部には、その部分を栓詰めする栓部が設けられており、該栓部と上記外周壁及び上記隔壁とは、一体的に形成されていることを特徴とするハニカム成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−１４３１４０（Ｐ２００８−１４３１４０Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３６１２２（Ｐ２００６−３３６１２２）
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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