ハニカム構造体成形用金型及びこれを用いたハニカム構造体の製造方法
【課題】正方形配置のセル構造を有するハニカム構造体の成形時において、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる金型、及び、当該金型を用いたハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】金型２０は、多数の貫通孔が略平行に配置され且つ端面から見て当該複数の貫通孔７０ｃが正方形配置されたセル構造７０ｂを有するとともに側面が外周スキン７０ａで覆われたハニカム構造体７０を押出成形するためのものである。金型２０に装着されたスペーサー２４は、その内径を縮径して外周スキン７０ａ付近のセル構造７０ｂをなす原料組成物の量を減らす開口縮小部２４ｂを有する。
【解決手段】金型２０は、多数の貫通孔が略平行に配置され且つ端面から見て当該複数の貫通孔７０ｃが正方形配置されたセル構造７０ｂを有するとともに側面が外周スキン７０ａで覆われたハニカム構造体７０を押出成形するためのものである。金型２０に装着されたスペーサー２４は、その内径を縮径して外周スキン７０ａ付近のセル構造７０ｂをなす原料組成物の量を減らす開口縮小部２４ｂを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体の製造技術に関するものであり、より詳細にはハニカム構造体成形用金型及びこれを用いたハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハニカムフィルタ構造体が、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel particulate filter）用等として広く知られている。このハニカムフィルタ構造体は、多数の貫通孔を有するハニカム構造体の一部の貫通孔の一端側を封口材で封じると共に、残りの貫通孔の他端側を封口材で封じた構造を有する。特許文献１には、ハニカム構造体の製造に使用される金型が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６６３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の金型を用いて図１の（ａ）に示すハニカム構造体７０を押出成形した場合、側面を覆う外周スキン７０ａが均一に形成されずに内部のセル構造７０ｂが露出した欠陥品が生じることが多かった。また、外周スキン７０ａが十分均一に形成された場合でも、図１の（ｂ）に示すように、外周スキン７０ａ近傍のセルが変形することも多かった。なお、図１に示すハニカム構造体７０は、多数の貫通孔７０ｃが略平行に配置された円柱体からなり、ハニカム構造体７０の端面から見て、複数の貫通孔７０ｃが正方形配置、すなわち、貫通孔７０ｃの中心軸が正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、正方形配置のセル構造を有するハニカム構造体の成形時において、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる金型を提供することを目的とする。また本発明は、当該金型を用いたハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、外周スキン近傍のセル変形の原因について検討したところ、セル変形が生じる箇所は他の箇所と比較して原料組成物の供給量が過剰であり、これがセル変形の主因であるとの知見を得た。かかる知見に基づき、金型に装着するスペーサーという部材の形状を工夫することによって上記課題を解決すべく、種々のスペーサーを試作して評価を行い、以下の本発明を完成させるに至った。
【０００７】
本発明のハニカム構造体成形用金型は、多数の貫通孔が略平行に配置され且つ端面から見て当該複数の貫通孔が正方形配置されたセル構造を有するとともに側面が外周スキンで覆われたハニカム構造体を押出成形するためのものであり、ペースト状の原料組成物が供給される供給穴及び当該供給穴に連通しておりセル構造を形成するための格子状のスリット溝を有する金型本体と、金型本体のスリット溝が形成されている側の面の周縁部を覆うように配置され、ハニカム構造体の外径に対応する内径の開口を有するカバーリングと、金型本体とカバーリングとの間に配置され、カバーリングの開口よりも大きい略円形の開口を有するスペーサーと、金型本体に対してカバーリング及びスペーサーを固定するホルダーとを備え、スペーサーは該スペーサーの内径を縮小して外周スキン付近のセル構造をなす原料組成物の量を減らす開口縮小部を有する。
【０００８】
円柱状のハニカム構造体を押出成形する場合、従来、外周スキンを形成するため、円形の開口を有するスペーサーが使用されている（図５参照）。スペーサーは厚さ０．３〜１．０ｍｍ程度のシート状の材料からなり、カバーリングの開口よりも一回り大きい開口を有する。かかる構成のスペーサーを金型本体とカバーリングの間に配置することで、金型本体とカバーリングの間を通過した原料組成物が外周スキンとなる。本発明に係る金型によれば、原料組成物の量を減らすための開口縮小部を有するスペーサーを使用することで、外周スキン近傍のセルをなす原料組成物の過剰供給を十分に抑制でき、当該箇所におけるセル変形を十分に抑制できる。
【０００９】
上記スペーサーの開口縮小部は、スペーサーの開口の中心を原点とし金型本体の格子状のスリット溝の延びる方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする円座標系を設定したとき（図５参照）、中心角すなわち角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にそれぞれ設けられており、これらの位置においてスペーサーの内周がそれぞれ中心方向に隆起していることが好ましい。
【００１０】
本発明者らの検討によると、正方形配置のセル構造を有するハニカム構造体にあっては外周スキン近傍のセル変形が、角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置に生じやすい。これは正方形配置のセル構造は中心から外周への方向によって原料組成物の使用量が異なり、かかる非対称性が上記位置にセル変形を生じさせる主因と推察される。スペーサーの特定の位置に開口縮小部を設けたことで、これらの位置において原料組成物の押出量を減少させることができる。このため、単に円形の開口を有するスペーサーが装着された従来の金型を使用する場合と比較し、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる。
【００１１】
本発明は上記金型を用いたハニカム構造体の製造方法を提供する。すなわち、本発明に係るハニカム構造体の製造方法は、上記金型を押出成形装置に装着する工程と、押出成形装置にペースト状の原料組成物を供給し、金型から押し出されるハニカム構造体を得る工程とを備える。この方法によれば、金型の作用により、外周スキン近傍のセル変形が十分に少ないハニカム構造体を十分に高い歩留まりで製造できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、正方形配置のセル構造を有するハニカム構造体の成形時において、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）はハニカム構造体の一例を示す斜視図、（ｂ）は外周スキン近傍であってセル変形が認められる箇所を示す部分拡大図である。
【図２】金型の周縁部の構成を示す部分端面図である。
【図３】本発明に係る金型が備えるスペーサーの一例を示す平面図である。
【図４】本発明に係る金型が備えるスペーサーの他の例を示す平面図である。
【図５】金型本体及び従来の金型に装着されるスペーサーを示す平面図である。
【図６】本発明に係る金型が装着された押出成形装置の一例を示す概略断面図である。
【図７】押出成形装置が備える整流板の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。まず、本発明に係る金型の説明に先立ち、焼成前のハニカム構造体（グリーン成形体）について説明する。
【００１５】
＜ハニカム構造体＞
図１に示すハニカム構造体７０は、原料組成物を押出成形することによって得られたものである。図１の（ａ）に示すように、ハニカム構造体７０は側面をなす外周スキン７０ａを有し、格子状のセル構造７０ｂによって画成される多数の貫通孔７０ｃが略平行に配置された円柱体である。貫通孔７０ｃの断面形状は、図１の（ｂ）に示すように正方形である。これらの複数の貫通孔７０ｃは、ハニカム構造体７０において、端面から見て、正方形配置、すなわち、貫通孔７０ｃの中心軸が、正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている。貫通孔７０ｃの断面の正方形のサイズは、例えば、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。なお、図１の（ｂ）には、本発明の課題を説明するため、セル構造７０ｂの一部が変形したハニカム構造体７０を示したが、このような変形がなるべく生じていないものが好ましい。
【００１６】
ハニカム構造体７０の貫通孔７０ｃが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜３５０ｍｍとすることができる。また、ハニカム構造体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１００〜３２０ｍｍとすることできる。
【００１７】
ハニカム構造体７０をなす原料組成物は特に限定されないが、ＤＰＦ用のハニカム構造体を製造する場合にあっては、セラミクス原料である無機化合物源粉末、及び、メチルセルロース等の有機バインダ、及び、必要に応じて添加される添加剤を含む。ハニカム構造体の高温耐性の観点から、好適なセラミクス材料として、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、更に、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。
【００１８】
例えば、チタン酸アルミニウムのハニカム構造体を製造する場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、更に、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末及び／又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。
【００１９】
有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩を例示できる。
【００２０】
添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤及び可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。
【００２１】
造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料；氷；及びドライアイス等などが挙げられる。
【００２２】
潤滑剤及び可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸アルミニウムなどのステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（ＰＯＡＡＥ）などが挙げられる。
【００２３】
分散剤としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウムなどの界面活性剤などが挙げられる。
【００２４】
溶媒としては、アルコール類及び水などを用いることができる。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどの２価アルコール類；などが挙げられる。
【００２５】
＜金型＞
図２に示す金型２０は、図１に示す態様のハニカム構造体を成形するためのものである。金型２０は、原料供給穴２１ａ及びスリット溝２１ｂを有する金型本体２１と、カバーリング２２と、スペーサー２４と、ホルダー２８とを備える。
【００２６】
金型本体２１は、押出成形装置に装着された際、上流側に配置される面Ｓ１と下流側に配置される面Ｓ２を有する。面Ｓ１には複数の原料供給穴２１ａが形成されており、面Ｓ２には原料供給穴２１ａに連通した格子状のスリット溝２１ｂが形成されている。金型本体２１の面Ｓ１側から供給される原料組成物は、原料供給穴２１ａ及びスリット溝２１ｂを通じて面Ｓ２側に至り、正方形配置されたセル構造となって押し出される。金型本体２１の材質としては、炭素鋼；ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼等が挙げられる。
【００２７】
カバーリング２２は、金型本体２１の面Ｓ２の周縁部を覆うように配置されている。カバーリング２２は、成形すべきハニカム構造体の外径に対応する内径の開口を有する。言い換えれば、金型本体２１の外形に関わらず、所定の内径を有するカバーリング２２を使用することによって所望の外径のハニカム構造体を得ることができる。なお、カバーリング２２の材質としては、炭素鋼；ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼等が挙げられる。
【００２８】
図２に示すように、ホルダー２８は金型本体２１に対してカバーリング２２及びスペーサー２４を固定するためのものである。ホルダー２８の材質としては、炭素鋼；ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼等が挙げられる。
【００２９】
（スペーサーの一例）
スペーサー２４は、金型本体２１とカバーリング２２との間に配置されている。スペーサー２４は厚さ０．３〜１．０ｍｍ程度のシート状の材料からなる。スペーサー２４の材質の具体例としては、銅などの金属、紙、樹脂などが挙げられる。スペーサー２４は、カバーリング２２の開口よりも一回り大きい開口２４ａを有する。カバーリング２２の開口よりも一回り大きい開口を有するスペーサー２４を金型本体２１とカバーリング２２の間に配置することで、両者の間に隙間が設けられる。この隙間を通過した原料組成物が外周スキンとなる。
【００３０】
スペーサー２４は、その開口２４ａがカバーリング２２の開口の半径よりも長い半径ｒ１を基準としたサイズを有し、図３に示すとおり、所定の位置に４つの開口縮小部２４ｂが設けられている。４つの開口縮小部２４ｂは、開口２４ａの中心を原点Ｏ１とし金型本体２１のスリット溝２１ｂの延びる方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする円座標系を設定したとき（図５参照）、角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にそれぞれ設けられている。なお、スペーサー２４は、開口２４ａが所定のサイズ及び形状を有していることが重要であって、金型本体２１とカバーリング２２の間に適切に配置可能である限り、全体の大きさ及び形状は制限されない。
【００３１】
スペーサー２４の開口２４ａは、角度θが０°〜９０°の部分の形状が角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分でそれぞれ繰り返される形状を有する。ここでは、開口２４ａを画成する角度θが０°〜９０°の部分の形状について詳細に説明し、角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分については説明を省略する。
【００３２】
スペーサー２４の開口の角度θが０°〜９０°の部分は、以下の部分によって画成されている。（１）原点Ｏ１を中心とする半径ｒ１の円弧からなる角度θが０°〜θ１の部分ａ１。（２）原点Ｏ１を中心とする半径ｒ１の円弧からなる角度θが（９０°−θ１）〜９０°の部分ａ２。（３）原点Ｏ１を角度θが２２５°の径方向にずらした点Ｏ２を中心とする半径ｒ２の円弧からなる角度θが（４５°−θ２）〜（４５°＋θ２）の部分ａ３。
【００３３】
上記３つの部分ａ１，ａ２，ａ３によって角度θが４５°の位置にピークを有する開口縮小部２４ｂが形成される。外径が１００〜３２０ｍｍ程度のハニカム構造体を成形する場合にあっては、角度θが４５°における開口縮小部２４ｂの中心方向への隆起の幅（図３におけるＷａ）は、好ましくは１〜３ｍｍ程度である。ここでいう隆起の幅は、半径ｒ１の円を基準（図３に示す破線）としたものである。上記３つの部分ａ１，ａ２，ａ３の接合部はなるべくなめらかに連続していることが好ましい。隆起の幅を十分に確保すると共になめらかな接合部を実現する観点から、θ１は好ましくは１０〜３０°であり、θ２は好ましくは０〜３５°である。なお、半径ｒ１及び半径ｒ２は成形すべきハニカム構造体の外径及び隆起の幅Ｗａに応じて適宜設定すればよい。
【００３４】
（スペーサーの他の例）
上記スペーサー２４の代わりに図４に示すスペーサー２５を使用してもよい。スペーサー２５は、その開口２５ａがカバーリング２２の開口の半径よりも長い半径ｒ１を基準としたサイズを有し、図４に示すとおり、所定の位置に４つの開口縮小部２５ｂが設けられている。４つの開口縮小部２５ｂは、開口２５ａの中心を原点Ｏ１とし金型本体２１のスリット溝２１ｂの延びる方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする円座標系を設定したとき（図５参照）、角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にそれぞれ設けられている。なお、スペーサー２５は、開口２５ａが所定のサイズ及び形状を有していることが重要であって、金型本体２１とカバーリング２２の間に適切に配置可能である限り、全体の大きさ及び形状は制限されない。
【００３５】
スペーサー２５の開口２５ａは、角度θが０°〜９０°の部分の形状が角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分でそれぞれ繰り返される形状を有する。ここでは、開口２５ａを画成する角度θが０°〜９０°の部分の形状について詳細に説明し、角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分については説明を省略する。
【００３６】
スペーサー２５の開口の角度θが０°〜９０°の部分は、以下の部分によって画成されている。（１）原点Ｏ１を角度θが０°の径方向にずらした点Ｏ３を中心とする半径ｒ３の円弧からなる角度θが０°〜θ３の部分ｂ１。（２）原点Ｏ１を角度θが９０°の径方向にずらした点Ｏ４を中心とする半径ｒ３の円弧からなる角度θが（９０°−θ３）〜９０°の部分ｂ２。（３）原点Ｏ１を角度θが２２５°の径方向にずらした点Ｏ５を中心とする半径ｒ４の円弧からなる角度θが（４５°−θ４）〜（４５°＋θ４）の部分ｂ３。
【００３７】
上記３つの部分ｂ１，ｂ２，ｂ３によって角度θが４５°の位置にピークを有する開口縮小部２５ｂが形成される。外径が１００〜３２０ｍｍ程度のハニカム構造体を成形する場合にあっては、角度θが４５°における開口縮小部の中心方向への隆起の幅（図４におけるＷｂ）は、好ましくは１〜３ｍｍ程度である。ここでいう隆起の幅は、半径ｒ１の円を基準（図４に示す破線）としたものである。上記３つの部分ｂ１，ｂ２，ｂ３の接合部はなるべくなめらかに連続していることが好ましい。隆起の幅を十分に確保すると共になめらかな接合部を実現する観点から、θ３は好ましくは１０〜４０°であり、θ４は好ましくは１〜４０°である。なお、半径ｒ１、半径ｒ３及び半径ｒ４は成形すべきハニカム構造体の外径及び隆起の幅Ｗｂに応じて適宜設定すればよい。
【００３８】
本例に係るスペーサー２５は、部分ｂ１と部分ｂ２の接合部分において両円弧の接線が一致し且つ部分ｂ２と部分ｂ３の接合部分において両円弧の接線が一致する。このため、より高度になめらかな曲線で開口２５ａが画成され、これにより外周スキン付近のセル変形をより一層十分に抑制できる。
【００３９】
図３，４に示すような態様のスペーサーを備えた金型２０によれば、開口縮小部２４ｂ，２５ｂが設けられた箇所において外周スキン近傍のセルをなす原料組成物の押出量を適度に減らすことができる。このため、図５に示す従来のスペーサー２７を使用する場合と比較し、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる。
【００４０】
＜押出成形装置＞
図６に示す押出成形装置１０は、上述の金型２０が装着されており、粉末状又はペースト状の原料組成物からハニカム構造体７０を製造するためのものである。
【００４１】
押出成形装置１０は、ハウジング１内の上段に設けられたスクリュー２Ａ及び下段に設けられたスクリュー２Ｂを備える。スクリュー２Ａ，２Ｂは、入口１ａから供給された原料組成物を混錬すると共に流路１ｂを通じて下流側へと移送するためのものである。スクリュー２Ａ，２Ｂの間には、真空室３が設けられており、真空室３内を減圧することによって原料組成物を脱気処理できるようになっている。真空室３内の原料組成物はローラ３ａによって下段のスクリュー２Ｂに導入される。
【００４２】
押出成形装置１０は、スクリュー２Ｂの下流側に設けられた整流板５と、原料組成物からなる成形体７０Ａが押し出される金型２０と、流路１ｂと金型２０を連通する抵抗管９とを更に備える。抵抗管９は、内部の流路がテーパ状になっており、上流側から下流側に向けて流路断面積が徐々に小さくなっている。なお、スクリュー２Ｂの径よりも径が大きい成形体７０Ａを製造する場合などになっては、抵抗管９は上流から下流に向けて流路断面が大きくなる拡大部を有してもよい。金型２０から押し出された成形体７０Ａが変形しないように、押出成形装置１０の隣には成形体７０Ａを支持するための支持台１５が設置されている。整流板５は、金型２０に原料組成物を導入するに先立ち、その流速分布の均一化を図るためのものである。
【００４３】
整流板５は、ハウジング１に対して着脱自在に設けられており、スクリュー２Ｂと金型２０の間に配置されている。整流板５は厚さ方向に貫通する複数の開口５ａを有する。整流板５は、流量調整の効果を高めるために網状の抵抗体（図示せず）を有していてもよい。図７の（ａ）は整流板５の正面図であり、図７の（ｂ）は整流板５の断面図である。
【００４４】
整流板５は、上流側から圧力を受けてもほとんど歪みを起こさない構造体であることが好ましい。かかる観点から、整流板５の材質としては、例えば、炭素鋼等が好ましい。炭素鋼以外の好適な材質として、ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼を例示できる。整流板５の厚さは、十分の強度を確保する観点から、１０〜１００ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
整流板５は、厚さ方向に貫通する直径１〜１０ｍｍの開口５ａを複数有する。整流板５の開口率は３０〜８０％であることが好ましい。開口率が３０％未満の整流板５を使用した場合、上流側の圧力を過度に高くしないと、単位時間当たり十分な量の原料組成物を通過させることができず、圧力が装置の許容圧力以上となりやすい。他方、開口率が８０％を超える整流板５は強度が不十分となりやすい。整流板５の開口率は４０〜８０％であることが好ましく、５０〜８０％であることがより好ましい。
【００４６】
ここでいう「開口率」とは、整流板５の一方面における開口の面積の合計を当該一方面の面積（ハウジングによって覆われる周縁部を除く）で除すことによって算出される値を意味する。なお、開口の流路断面積が一定ではない整流板の場合、開口率は原料組成物の流れ方向に垂直な、すべての整流板の断面において最小の値をいう。
【００４７】
＜ハニカム構造体の製造方法＞
次に、押出成形装置１０を用いてハニカム構造体７０を製造する方法について説明する。まず、金型２０を押出成形装置１０に装着する。押出成形装置１０の準備が完了したら、原料組成物を入口１ａから流路１ｂ内に導入する。スクリュー２Ａ，２Ｂ及びローラ３ａを作動させることによって原料組成物を混練すると共に下流側に移送する。混練物を整流板５の開口５ａを通過させて流速分布を均一化させた後、抵抗管９を通じて金型２０に導入する。金型２０の下流側における原料組成物の線速度は１０〜１５０ｃｍ／分程度であることが好ましい。
【００４８】
流速分布の均一化が図られた原料組成物を金型２０から押し出し、支持台１５上に成形体７０Ａを回収する。成形体７０Ａを所定の長さに切断することによってハニカム構造体７０を得る。この方法によれば、金型２０の作用により、薄い外周スキンを有するハニカム構造体を十分に高い歩留まりで製造できる。
【００４９】
＜評価試験＞
本発明の効果を確認するため、本発明者らは図３に示す形状のスペーサーを用いて、図１に示す形状のハニカム構造体の押出成形を実施した。表１に本試験で準備したハニカム構造体の原料組成を示す。連続して作製した１０本のハニカム構造体のうち、外周スキン（厚さ：約５ｍｍ）付近のセル変形が認められたものは１本のみであった。
【００５０】
【表１】
【符号の説明】
【００５１】
２０…金型、２１…金型本体、２１ａ…原料供給穴、２１ｂ…スリット溝、２２…カバーリング、２４，２５…スペーサー、２４ａ，２５ａ…開口、２４ｂ，２５ｂ…開口縮小部、２７…従来のスペーサー、２８…ホルダー、７０…ハニカム構造体、７０ａ…外周スキン、７０ｂ…セル構造、７０ｃ…貫通孔、Ｓ１…金型本体の上流側の面、Ｓ２…金型本体の下流側の面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体の製造技術に関するものであり、より詳細にはハニカム構造体成形用金型及びこれを用いたハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハニカムフィルタ構造体が、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel particulate filter）用等として広く知られている。このハニカムフィルタ構造体は、多数の貫通孔を有するハニカム構造体の一部の貫通孔の一端側を封口材で封じると共に、残りの貫通孔の他端側を封口材で封じた構造を有する。特許文献１には、ハニカム構造体の製造に使用される金型が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６６３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の金型を用いて図１の（ａ）に示すハニカム構造体７０を押出成形した場合、側面を覆う外周スキン７０ａが均一に形成されずに内部のセル構造７０ｂが露出した欠陥品が生じることが多かった。また、外周スキン７０ａが十分均一に形成された場合でも、図１の（ｂ）に示すように、外周スキン７０ａ近傍のセルが変形することも多かった。なお、図１に示すハニカム構造体７０は、多数の貫通孔７０ｃが略平行に配置された円柱体からなり、ハニカム構造体７０の端面から見て、複数の貫通孔７０ｃが正方形配置、すなわち、貫通孔７０ｃの中心軸が正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、正方形配置のセル構造を有するハニカム構造体の成形時において、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる金型を提供することを目的とする。また本発明は、当該金型を用いたハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、外周スキン近傍のセル変形の原因について検討したところ、セル変形が生じる箇所は他の箇所と比較して原料組成物の供給量が過剰であり、これがセル変形の主因であるとの知見を得た。かかる知見に基づき、金型に装着するスペーサーという部材の形状を工夫することによって上記課題を解決すべく、種々のスペーサーを試作して評価を行い、以下の本発明を完成させるに至った。
【０００７】
本発明のハニカム構造体成形用金型は、多数の貫通孔が略平行に配置され且つ端面から見て当該複数の貫通孔が正方形配置されたセル構造を有するとともに側面が外周スキンで覆われたハニカム構造体を押出成形するためのものであり、ペースト状の原料組成物が供給される供給穴及び当該供給穴に連通しておりセル構造を形成するための格子状のスリット溝を有する金型本体と、金型本体のスリット溝が形成されている側の面の周縁部を覆うように配置され、ハニカム構造体の外径に対応する内径の開口を有するカバーリングと、金型本体とカバーリングとの間に配置され、カバーリングの開口よりも大きい略円形の開口を有するスペーサーと、金型本体に対してカバーリング及びスペーサーを固定するホルダーとを備え、スペーサーは該スペーサーの内径を縮小して外周スキン付近のセル構造をなす原料組成物の量を減らす開口縮小部を有する。
【０００８】
円柱状のハニカム構造体を押出成形する場合、従来、外周スキンを形成するため、円形の開口を有するスペーサーが使用されている（図５参照）。スペーサーは厚さ０．３〜１．０ｍｍ程度のシート状の材料からなり、カバーリングの開口よりも一回り大きい開口を有する。かかる構成のスペーサーを金型本体とカバーリングの間に配置することで、金型本体とカバーリングの間を通過した原料組成物が外周スキンとなる。本発明に係る金型によれば、原料組成物の量を減らすための開口縮小部を有するスペーサーを使用することで、外周スキン近傍のセルをなす原料組成物の過剰供給を十分に抑制でき、当該箇所におけるセル変形を十分に抑制できる。
【０００９】
上記スペーサーの開口縮小部は、スペーサーの開口の中心を原点とし金型本体の格子状のスリット溝の延びる方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする円座標系を設定したとき（図５参照）、中心角すなわち角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にそれぞれ設けられており、これらの位置においてスペーサーの内周がそれぞれ中心方向に隆起していることが好ましい。
【００１０】
本発明者らの検討によると、正方形配置のセル構造を有するハニカム構造体にあっては外周スキン近傍のセル変形が、角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置に生じやすい。これは正方形配置のセル構造は中心から外周への方向によって原料組成物の使用量が異なり、かかる非対称性が上記位置にセル変形を生じさせる主因と推察される。スペーサーの特定の位置に開口縮小部を設けたことで、これらの位置において原料組成物の押出量を減少させることができる。このため、単に円形の開口を有するスペーサーが装着された従来の金型を使用する場合と比較し、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる。
【００１１】
本発明は上記金型を用いたハニカム構造体の製造方法を提供する。すなわち、本発明に係るハニカム構造体の製造方法は、上記金型を押出成形装置に装着する工程と、押出成形装置にペースト状の原料組成物を供給し、金型から押し出されるハニカム構造体を得る工程とを備える。この方法によれば、金型の作用により、外周スキン近傍のセル変形が十分に少ないハニカム構造体を十分に高い歩留まりで製造できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、正方形配置のセル構造を有するハニカム構造体の成形時において、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）はハニカム構造体の一例を示す斜視図、（ｂ）は外周スキン近傍であってセル変形が認められる箇所を示す部分拡大図である。
【図２】金型の周縁部の構成を示す部分端面図である。
【図３】本発明に係る金型が備えるスペーサーの一例を示す平面図である。
【図４】本発明に係る金型が備えるスペーサーの他の例を示す平面図である。
【図５】金型本体及び従来の金型に装着されるスペーサーを示す平面図である。
【図６】本発明に係る金型が装着された押出成形装置の一例を示す概略断面図である。
【図７】押出成形装置が備える整流板の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。まず、本発明に係る金型の説明に先立ち、焼成前のハニカム構造体（グリーン成形体）について説明する。
【００１５】
＜ハニカム構造体＞
図１に示すハニカム構造体７０は、原料組成物を押出成形することによって得られたものである。図１の（ａ）に示すように、ハニカム構造体７０は側面をなす外周スキン７０ａを有し、格子状のセル構造７０ｂによって画成される多数の貫通孔７０ｃが略平行に配置された円柱体である。貫通孔７０ｃの断面形状は、図１の（ｂ）に示すように正方形である。これらの複数の貫通孔７０ｃは、ハニカム構造体７０において、端面から見て、正方形配置、すなわち、貫通孔７０ｃの中心軸が、正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている。貫通孔７０ｃの断面の正方形のサイズは、例えば、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。なお、図１の（ｂ）には、本発明の課題を説明するため、セル構造７０ｂの一部が変形したハニカム構造体７０を示したが、このような変形がなるべく生じていないものが好ましい。
【００１６】
ハニカム構造体７０の貫通孔７０ｃが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜３５０ｍｍとすることができる。また、ハニカム構造体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１００〜３２０ｍｍとすることできる。
【００１７】
ハニカム構造体７０をなす原料組成物は特に限定されないが、ＤＰＦ用のハニカム構造体を製造する場合にあっては、セラミクス原料である無機化合物源粉末、及び、メチルセルロース等の有機バインダ、及び、必要に応じて添加される添加剤を含む。ハニカム構造体の高温耐性の観点から、好適なセラミクス材料として、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、更に、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。
【００１８】
例えば、チタン酸アルミニウムのハニカム構造体を製造する場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、更に、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末及び／又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。
【００１９】
有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩を例示できる。
【００２０】
添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤及び可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。
【００２１】
造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料；氷；及びドライアイス等などが挙げられる。
【００２２】
潤滑剤及び可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸アルミニウムなどのステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（ＰＯＡＡＥ）などが挙げられる。
【００２３】
分散剤としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウムなどの界面活性剤などが挙げられる。
【００２４】
溶媒としては、アルコール類及び水などを用いることができる。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどの２価アルコール類；などが挙げられる。
【００２５】
＜金型＞
図２に示す金型２０は、図１に示す態様のハニカム構造体を成形するためのものである。金型２０は、原料供給穴２１ａ及びスリット溝２１ｂを有する金型本体２１と、カバーリング２２と、スペーサー２４と、ホルダー２８とを備える。
【００２６】
金型本体２１は、押出成形装置に装着された際、上流側に配置される面Ｓ１と下流側に配置される面Ｓ２を有する。面Ｓ１には複数の原料供給穴２１ａが形成されており、面Ｓ２には原料供給穴２１ａに連通した格子状のスリット溝２１ｂが形成されている。金型本体２１の面Ｓ１側から供給される原料組成物は、原料供給穴２１ａ及びスリット溝２１ｂを通じて面Ｓ２側に至り、正方形配置されたセル構造となって押し出される。金型本体２１の材質としては、炭素鋼；ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼等が挙げられる。
【００２７】
カバーリング２２は、金型本体２１の面Ｓ２の周縁部を覆うように配置されている。カバーリング２２は、成形すべきハニカム構造体の外径に対応する内径の開口を有する。言い換えれば、金型本体２１の外形に関わらず、所定の内径を有するカバーリング２２を使用することによって所望の外径のハニカム構造体を得ることができる。なお、カバーリング２２の材質としては、炭素鋼；ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼等が挙げられる。
【００２８】
図２に示すように、ホルダー２８は金型本体２１に対してカバーリング２２及びスペーサー２４を固定するためのものである。ホルダー２８の材質としては、炭素鋼；ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼等が挙げられる。
【００２９】
（スペーサーの一例）
スペーサー２４は、金型本体２１とカバーリング２２との間に配置されている。スペーサー２４は厚さ０．３〜１．０ｍｍ程度のシート状の材料からなる。スペーサー２４の材質の具体例としては、銅などの金属、紙、樹脂などが挙げられる。スペーサー２４は、カバーリング２２の開口よりも一回り大きい開口２４ａを有する。カバーリング２２の開口よりも一回り大きい開口を有するスペーサー２４を金型本体２１とカバーリング２２の間に配置することで、両者の間に隙間が設けられる。この隙間を通過した原料組成物が外周スキンとなる。
【００３０】
スペーサー２４は、その開口２４ａがカバーリング２２の開口の半径よりも長い半径ｒ１を基準としたサイズを有し、図３に示すとおり、所定の位置に４つの開口縮小部２４ｂが設けられている。４つの開口縮小部２４ｂは、開口２４ａの中心を原点Ｏ１とし金型本体２１のスリット溝２１ｂの延びる方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする円座標系を設定したとき（図５参照）、角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にそれぞれ設けられている。なお、スペーサー２４は、開口２４ａが所定のサイズ及び形状を有していることが重要であって、金型本体２１とカバーリング２２の間に適切に配置可能である限り、全体の大きさ及び形状は制限されない。
【００３１】
スペーサー２４の開口２４ａは、角度θが０°〜９０°の部分の形状が角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分でそれぞれ繰り返される形状を有する。ここでは、開口２４ａを画成する角度θが０°〜９０°の部分の形状について詳細に説明し、角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分については説明を省略する。
【００３２】
スペーサー２４の開口の角度θが０°〜９０°の部分は、以下の部分によって画成されている。（１）原点Ｏ１を中心とする半径ｒ１の円弧からなる角度θが０°〜θ１の部分ａ１。（２）原点Ｏ１を中心とする半径ｒ１の円弧からなる角度θが（９０°−θ１）〜９０°の部分ａ２。（３）原点Ｏ１を角度θが２２５°の径方向にずらした点Ｏ２を中心とする半径ｒ２の円弧からなる角度θが（４５°−θ２）〜（４５°＋θ２）の部分ａ３。
【００３３】
上記３つの部分ａ１，ａ２，ａ３によって角度θが４５°の位置にピークを有する開口縮小部２４ｂが形成される。外径が１００〜３２０ｍｍ程度のハニカム構造体を成形する場合にあっては、角度θが４５°における開口縮小部２４ｂの中心方向への隆起の幅（図３におけるＷａ）は、好ましくは１〜３ｍｍ程度である。ここでいう隆起の幅は、半径ｒ１の円を基準（図３に示す破線）としたものである。上記３つの部分ａ１，ａ２，ａ３の接合部はなるべくなめらかに連続していることが好ましい。隆起の幅を十分に確保すると共になめらかな接合部を実現する観点から、θ１は好ましくは１０〜３０°であり、θ２は好ましくは０〜３５°である。なお、半径ｒ１及び半径ｒ２は成形すべきハニカム構造体の外径及び隆起の幅Ｗａに応じて適宜設定すればよい。
【００３４】
（スペーサーの他の例）
上記スペーサー２４の代わりに図４に示すスペーサー２５を使用してもよい。スペーサー２５は、その開口２５ａがカバーリング２２の開口の半径よりも長い半径ｒ１を基準としたサイズを有し、図４に示すとおり、所定の位置に４つの開口縮小部２５ｂが設けられている。４つの開口縮小部２５ｂは、開口２５ａの中心を原点Ｏ１とし金型本体２１のスリット溝２１ｂの延びる方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする円座標系を設定したとき（図５参照）、角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にそれぞれ設けられている。なお、スペーサー２５は、開口２５ａが所定のサイズ及び形状を有していることが重要であって、金型本体２１とカバーリング２２の間に適切に配置可能である限り、全体の大きさ及び形状は制限されない。
【００３５】
スペーサー２５の開口２５ａは、角度θが０°〜９０°の部分の形状が角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分でそれぞれ繰り返される形状を有する。ここでは、開口２５ａを画成する角度θが０°〜９０°の部分の形状について詳細に説明し、角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分については説明を省略する。
【００３６】
スペーサー２５の開口の角度θが０°〜９０°の部分は、以下の部分によって画成されている。（１）原点Ｏ１を角度θが０°の径方向にずらした点Ｏ３を中心とする半径ｒ３の円弧からなる角度θが０°〜θ３の部分ｂ１。（２）原点Ｏ１を角度θが９０°の径方向にずらした点Ｏ４を中心とする半径ｒ３の円弧からなる角度θが（９０°−θ３）〜９０°の部分ｂ２。（３）原点Ｏ１を角度θが２２５°の径方向にずらした点Ｏ５を中心とする半径ｒ４の円弧からなる角度θが（４５°−θ４）〜（４５°＋θ４）の部分ｂ３。
【００３７】
上記３つの部分ｂ１，ｂ２，ｂ３によって角度θが４５°の位置にピークを有する開口縮小部２５ｂが形成される。外径が１００〜３２０ｍｍ程度のハニカム構造体を成形する場合にあっては、角度θが４５°における開口縮小部の中心方向への隆起の幅（図４におけるＷｂ）は、好ましくは１〜３ｍｍ程度である。ここでいう隆起の幅は、半径ｒ１の円を基準（図４に示す破線）としたものである。上記３つの部分ｂ１，ｂ２，ｂ３の接合部はなるべくなめらかに連続していることが好ましい。隆起の幅を十分に確保すると共になめらかな接合部を実現する観点から、θ３は好ましくは１０〜４０°であり、θ４は好ましくは１〜４０°である。なお、半径ｒ１、半径ｒ３及び半径ｒ４は成形すべきハニカム構造体の外径及び隆起の幅Ｗｂに応じて適宜設定すればよい。
【００３８】
本例に係るスペーサー２５は、部分ｂ１と部分ｂ２の接合部分において両円弧の接線が一致し且つ部分ｂ２と部分ｂ３の接合部分において両円弧の接線が一致する。このため、より高度になめらかな曲線で開口２５ａが画成され、これにより外周スキン付近のセル変形をより一層十分に抑制できる。
【００３９】
図３，４に示すような態様のスペーサーを備えた金型２０によれば、開口縮小部２４ｂ，２５ｂが設けられた箇所において外周スキン近傍のセルをなす原料組成物の押出量を適度に減らすことができる。このため、図５に示す従来のスペーサー２７を使用する場合と比較し、外周スキン近傍のセルの変形を十分に抑制できる。
【００４０】
＜押出成形装置＞
図６に示す押出成形装置１０は、上述の金型２０が装着されており、粉末状又はペースト状の原料組成物からハニカム構造体７０を製造するためのものである。
【００４１】
押出成形装置１０は、ハウジング１内の上段に設けられたスクリュー２Ａ及び下段に設けられたスクリュー２Ｂを備える。スクリュー２Ａ，２Ｂは、入口１ａから供給された原料組成物を混錬すると共に流路１ｂを通じて下流側へと移送するためのものである。スクリュー２Ａ，２Ｂの間には、真空室３が設けられており、真空室３内を減圧することによって原料組成物を脱気処理できるようになっている。真空室３内の原料組成物はローラ３ａによって下段のスクリュー２Ｂに導入される。
【００４２】
押出成形装置１０は、スクリュー２Ｂの下流側に設けられた整流板５と、原料組成物からなる成形体７０Ａが押し出される金型２０と、流路１ｂと金型２０を連通する抵抗管９とを更に備える。抵抗管９は、内部の流路がテーパ状になっており、上流側から下流側に向けて流路断面積が徐々に小さくなっている。なお、スクリュー２Ｂの径よりも径が大きい成形体７０Ａを製造する場合などになっては、抵抗管９は上流から下流に向けて流路断面が大きくなる拡大部を有してもよい。金型２０から押し出された成形体７０Ａが変形しないように、押出成形装置１０の隣には成形体７０Ａを支持するための支持台１５が設置されている。整流板５は、金型２０に原料組成物を導入するに先立ち、その流速分布の均一化を図るためのものである。
【００４３】
整流板５は、ハウジング１に対して着脱自在に設けられており、スクリュー２Ｂと金型２０の間に配置されている。整流板５は厚さ方向に貫通する複数の開口５ａを有する。整流板５は、流量調整の効果を高めるために網状の抵抗体（図示せず）を有していてもよい。図７の（ａ）は整流板５の正面図であり、図７の（ｂ）は整流板５の断面図である。
【００４４】
整流板５は、上流側から圧力を受けてもほとんど歪みを起こさない構造体であることが好ましい。かかる観点から、整流板５の材質としては、例えば、炭素鋼等が好ましい。炭素鋼以外の好適な材質として、ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼を例示できる。整流板５の厚さは、十分の強度を確保する観点から、１０〜１００ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
整流板５は、厚さ方向に貫通する直径１〜１０ｍｍの開口５ａを複数有する。整流板５の開口率は３０〜８０％であることが好ましい。開口率が３０％未満の整流板５を使用した場合、上流側の圧力を過度に高くしないと、単位時間当たり十分な量の原料組成物を通過させることができず、圧力が装置の許容圧力以上となりやすい。他方、開口率が８０％を超える整流板５は強度が不十分となりやすい。整流板５の開口率は４０〜８０％であることが好ましく、５０〜８０％であることがより好ましい。
【００４６】
ここでいう「開口率」とは、整流板５の一方面における開口の面積の合計を当該一方面の面積（ハウジングによって覆われる周縁部を除く）で除すことによって算出される値を意味する。なお、開口の流路断面積が一定ではない整流板の場合、開口率は原料組成物の流れ方向に垂直な、すべての整流板の断面において最小の値をいう。
【００４７】
＜ハニカム構造体の製造方法＞
次に、押出成形装置１０を用いてハニカム構造体７０を製造する方法について説明する。まず、金型２０を押出成形装置１０に装着する。押出成形装置１０の準備が完了したら、原料組成物を入口１ａから流路１ｂ内に導入する。スクリュー２Ａ，２Ｂ及びローラ３ａを作動させることによって原料組成物を混練すると共に下流側に移送する。混練物を整流板５の開口５ａを通過させて流速分布を均一化させた後、抵抗管９を通じて金型２０に導入する。金型２０の下流側における原料組成物の線速度は１０〜１５０ｃｍ／分程度であることが好ましい。
【００４８】
流速分布の均一化が図られた原料組成物を金型２０から押し出し、支持台１５上に成形体７０Ａを回収する。成形体７０Ａを所定の長さに切断することによってハニカム構造体７０を得る。この方法によれば、金型２０の作用により、薄い外周スキンを有するハニカム構造体を十分に高い歩留まりで製造できる。
【００４９】
＜評価試験＞
本発明の効果を確認するため、本発明者らは図３に示す形状のスペーサーを用いて、図１に示す形状のハニカム構造体の押出成形を実施した。表１に本試験で準備したハニカム構造体の原料組成を示す。連続して作製した１０本のハニカム構造体のうち、外周スキン（厚さ：約５ｍｍ）付近のセル変形が認められたものは１本のみであった。
【００５０】
【表１】
【符号の説明】
【００５１】
２０…金型、２１…金型本体、２１ａ…原料供給穴、２１ｂ…スリット溝、２２…カバーリング、２４，２５…スペーサー、２４ａ，２５ａ…開口、２４ｂ，２５ｂ…開口縮小部、２７…従来のスペーサー、２８…ホルダー、７０…ハニカム構造体、７０ａ…外周スキン、７０ｂ…セル構造、７０ｃ…貫通孔、Ｓ１…金型本体の上流側の面、Ｓ２…金型本体の下流側の面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の貫通孔が略平行に配置され且つ端面から見て複数の当該貫通孔が正方形配置されたセル構造を有するとともに側面が外周スキンで覆われたハニカム構造体を押出成形するための金型であって、
ペースト状の原料組成物が供給される供給穴及び当該供給穴に連通しており前記セル構造を形成するための格子状のスリット溝を有する金型本体と、
前記金型本体の前記スリット溝が形成されている側の面の周縁部を覆うように配置され、前記ハニカム構造体の外径に対応する内径の開口を有するカバーリングと、
前記金型本体と前記カバーリングとの間に配置され、前記カバーリングの開口よりも大きい略円形の開口を有するスペーサーと、
前記金型本体に対して前記カバーリング及び前記スペーサーを固定するホルダーと、を備え、
前記スペーサーは、該スペーサーの内径を縮小する開口縮小部を有する、金型。
【請求項２】
前記開口縮小部は、前記開口の中心を原点とし前記格子状のスリット溝の延びる方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする円座標系を設定したとき、角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にそれぞれ設けられており、これらの位置において前記スペーサーの内周がそれぞれ中心方向に隆起している、請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記スペーサーの開口は、角度θが０°〜９０°の部分の形状が、角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分でそれぞれ繰り返される形状を有し、
前記スペーサーの開口の角度θが０°〜９０°の部分は、
前記原点を中心とする半径ｒ１の円弧からなる角度θが０°〜θ１の部分と、
前記原点を中心とする半径ｒ１の円弧からなる角度θが（９０°−θ１）〜９０°の部分と、
前記原点を角度θが２２５°の径方向にずらした点を中心とする半径ｒ２の円弧からなる角度θが（４５°−θ２）〜（４５°＋θ２）の部分と、によって画成されており、
角度θが４５°における開口縮小部の中心方向への隆起の幅は１〜３ｍｍであり、θ１は１０〜３０°であり、θ２は０〜３５°である、請求項２に記載の金型。
【請求項４】
前記スペーサーの開口は、角度θが０°〜９０°の部分の形状が、角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分でそれぞれ繰り返される形状を有し、
前記スペーサーの開口の角度θが０°〜９０°の部分は、
前記原点を角度θが０°の径方向にずらした点を中心とする半径ｒ３の円弧からなる角度θが０°〜θ３の部分と、
前記原点を角度θが９０°の径方向にずらした点を中心とする半径ｒ３の円弧からなる角度θが（９０°−θ３）〜９０°の部分と、
前記原点を角度θが２２５°の径方向にずらした点を中心とする半径ｒ４の円弧からなる角度θが（４５°−θ４）〜（４５°＋θ４）の部分と、によって画成されており、
角度θが４５°における開口縮小部の中心方向への隆起の幅は１〜３ｍｍであり、θ３は１０〜４０°であり、θ４は１〜４０°である、請求項２に記載の金型。
【請求項５】
半径ｒ３の円弧と半径ｒ４の円弧の接合部分において両円弧の接線が一致している、請求項４に記載の金型。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の金型を押出成形装置に装着する工程と、
前記押出成形装置にペースト状の原料組成物を供給し、前記金型から押し出されるハニカム構造体を得る工程と、を備えるハニカム構造体の製造方法。
【請求項１】
多数の貫通孔が略平行に配置され且つ端面から見て複数の当該貫通孔が正方形配置されたセル構造を有するとともに側面が外周スキンで覆われたハニカム構造体を押出成形するための金型であって、
ペースト状の原料組成物が供給される供給穴及び当該供給穴に連通しており前記セル構造を形成するための格子状のスリット溝を有する金型本体と、
前記金型本体の前記スリット溝が形成されている側の面の周縁部を覆うように配置され、前記ハニカム構造体の外径に対応する内径の開口を有するカバーリングと、
前記金型本体と前記カバーリングとの間に配置され、前記カバーリングの開口よりも大きい略円形の開口を有するスペーサーと、
前記金型本体に対して前記カバーリング及び前記スペーサーを固定するホルダーと、を備え、
前記スペーサーは、該スペーサーの内径を縮小する開口縮小部を有する、金型。
【請求項２】
前記開口縮小部は、前記開口の中心を原点とし前記格子状のスリット溝の延びる方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする円座標系を設定したとき、角度θが４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にそれぞれ設けられており、これらの位置において前記スペーサーの内周がそれぞれ中心方向に隆起している、請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記スペーサーの開口は、角度θが０°〜９０°の部分の形状が、角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分でそれぞれ繰り返される形状を有し、
前記スペーサーの開口の角度θが０°〜９０°の部分は、
前記原点を中心とする半径ｒ１の円弧からなる角度θが０°〜θ１の部分と、
前記原点を中心とする半径ｒ１の円弧からなる角度θが（９０°−θ１）〜９０°の部分と、
前記原点を角度θが２２５°の径方向にずらした点を中心とする半径ｒ２の円弧からなる角度θが（４５°−θ２）〜（４５°＋θ２）の部分と、によって画成されており、
角度θが４５°における開口縮小部の中心方向への隆起の幅は１〜３ｍｍであり、θ１は１０〜３０°であり、θ２は０〜３５°である、請求項２に記載の金型。
【請求項４】
前記スペーサーの開口は、角度θが０°〜９０°の部分の形状が、角度θが９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°及び２７０°〜３６０°の部分でそれぞれ繰り返される形状を有し、
前記スペーサーの開口の角度θが０°〜９０°の部分は、
前記原点を角度θが０°の径方向にずらした点を中心とする半径ｒ３の円弧からなる角度θが０°〜θ３の部分と、
前記原点を角度θが９０°の径方向にずらした点を中心とする半径ｒ３の円弧からなる角度θが（９０°−θ３）〜９０°の部分と、
前記原点を角度θが２２５°の径方向にずらした点を中心とする半径ｒ４の円弧からなる角度θが（４５°−θ４）〜（４５°＋θ４）の部分と、によって画成されており、
角度θが４５°における開口縮小部の中心方向への隆起の幅は１〜３ｍｍであり、θ３は１０〜４０°であり、θ４は１〜４０°である、請求項２に記載の金型。
【請求項５】
半径ｒ３の円弧と半径ｒ４の円弧の接合部分において両円弧の接線が一致している、請求項４に記載の金型。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の金型を押出成形装置に装着する工程と、
前記押出成形装置にペースト状の原料組成物を供給し、前記金型から押し出されるハニカム構造体を得る工程と、を備えるハニカム構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３５２７６（Ｐ２０１３−３５２７６Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５４９２９（Ｐ２０１２−１５４９２９）
【出願日】平成２４年７月１０日（２０１２．７．１０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１０日（２０１２．７．１０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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