JP4455818B2 - セラミックハニカム構造体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、内燃機関、ボイラー、化学反応機器及び燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担体又は排ガス中の微粒子捕集フィルター等に用いられるセラミックハニカム構造体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のセラミックハニカム構造体１００は、図９に示すように、多孔質ハニカムセグメント２が接着剤層３を介して複数個結束されて構成されている（例えば、特許文献１参照）。接着剤層３中には、複数の間隔保持部材１０１が設けられており、多孔質ハニカムセグメント２間に挟持されている。間隔保持部材１０１は、多孔質ハニカムセグメント２間の間隔を一定にするために設けられている。
【０００３】
何となれば、セラミックハニカム構造体１００の接着剤層３に厚さのばらつきが存在すると、その厚さが薄い部分では、該部分を挟持している多孔質ハニカムセグメント２間の熱伝導率が高くなり、一方その厚さが厚い部分では、該部分を挟持している多孔質ハニカムセグメント２間の熱伝導率が低くなる。このため、セラミックス構造体１００に加熱、冷却が繰り返されると、セラミックハニカム構造体１００内の温度の不均一に起因してセラミックハニカム構造体１００内に熱応力が発生しクラックが生じる虞があるからである。さらには、接着剤層３が薄い部分は、その接着力が弱く、多孔質ハニカムセグメント２間の接着力に差が生じ、セラミックハニカム構造体１００が破損する虞があるからである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０２６２７号公報 （段落番号[０００９]、[００２０]、[００２２]参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミックハニカム構造体１００は、更に接着剤層３に関して次のような課題を有している。
【０００６】
すなわち、セラミックハニカム構造体１００の過酷な使用環境に起因して、ハニカムセグメント２と接着剤層３との界面に、ひび割れが発生する場合があり、そのときひび割れは、図１０に示すように、初期の小さいひび割れａが進展して大きな割れ目Ａを形成することになり、ひいては接着強度の低下を招く、という課題を有している。
【０００７】
また、セラミックハニカム構造体１００の製造における接着工程は、図１１に示すように、相互に対向する２個のハニカムセグメント２、２の各接着面２ａ、２ｂの内、一方の接着面２ｂに接着剤を施与して接着剤層３を形成した後、他方の接着面２ａを接着剤層３の表面に押し当てて２個のハニカムセグメント２、２を接着することにより成り立っている。
【０００８】
ところで、この接着工程において、ハニカムセグメント２が多孔質であることに起因して接着剤層３から接着面２ｂを介してのハニカムセグメント２への水分移動ｗが発生し、この水分移動ｗにより接着剤層３と接着面２ｂとの間に高接着力界面Ｂ（図面上、斜線を付して示している）が形成されるが、他側の接着剤層３と接着面２ａとの間には水分不足により低接着力界面ｂが形成される。この低強度界面ｂの形成により、接着剤層３の全体の接着強度は、低下する、という課題を有している。
【０００９】
そこで、この発明は、ひび割れの進展、および接着剤層の水分移動を極力抑制して、以て接着剤層の接着強度の向上を図ることができるセラミックハニカム構造体およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、隔壁により仕切られ軸方向に貫通する多数の流通孔を有する多孔質ハニカムセグメントが、接着剤層を介して複数個結束されて構成されるセラミックハニカム構造体であって、前記接着剤層を挟んで対向する２個のハニカムセグメントの各被接着面に固設された突起部が複数個形成されており、一方のハニカムセグメントの被接着面に形成された突起部は、他方のハニカムセグメントの被接着面に接しておらず、前記他方のハニカムセグメントの被接着面に形成された突起部は、前記一方のハニカムセグメントの被接着面に接していないことを要旨とする。
【００１１】
このため請求項１の発明では、接着剤層に生じたひび割れは、突起部に突き当たることによってその進展が阻まれるので、大きな割れ目に成長するのを未然に防ぐことができる。
【００１２】
また、突起部は、接着剤層に埋設されているので、突起部とハニカムセグメントの被接着面との間にも接着剤層が介在することになる。したがって接着剤層は、２個のハニカムセグメントの各被接着面間に形成される厚肉部分と、突起部とハニカムセグメントの被接着面との間に形成される薄肉部分とが連続して形成されることになる。この接着剤層の内、厚肉部分では、接着剤層が形成される一方のハニカムセグメントの被接着面との界面に高接着力界面が現出し、薄肉部分では、突起部に対向する他方のハニカムセグメントの被接着面との界面に高接着力界面が現出することになる。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のセラミックハニカム構造体であって、
前記突起部は、無機材あるいは有機材から選ばれた１種または２種以上の組み合わせで形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このため請求項２の発明では、突起部は、セラミックハニカム構造体の使用環境によって材質を適宜選択することができる。
【００１５】
すなわち、セラミックハニカム構造体の使用環境が穏和条件のときは、突起部の材質に特に制限はなく、例えば、プラスチック、ゴム等の有機材、ハニカムセグメントやその接着剤と同材質のものや、その他のセラミックスを含めた無機材、金属等を用いることができる。
【００１６】
セラミックハニカム構造体の使用環境が過酷条件（加熱／冷却の繰り返し使用）のときは、突起部は、ハニカムセグメントと同材質のもので高密度に形成される。これにより、加熱と冷却の繰り返し環境下においても、セラミックハニカム構造体内の熱応力の発生を極力抑制することができる。その上、突起部は、高密度に形成することにより突起部を介しての接着剤層の水分移動を阻止することができる。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載のセラミックハニカム構造体であって、
前記突起部は、厚さ０．１〜３．０ｍｍであり、前記接着剤層の接着幅は、前記突起部の固設箇所の接着剤層と突起部の各厚みの合計が０．２〜４．０ｍｍになるように形成されていることを特徴とする。
【００１８】
このため請求項３の発明では、接着剤層と突起部の各厚みの合計が厚すぎると、ハニカム構造体の圧力損失が大きくなり、薄すぎると本発明の効果が得られにくくなり好ましくない。突起部は、ひび割れの進展を阻止するには、その厚さが少なくとも０．１ｍｍあることが必要である。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法であって、相互に接着される２個のハニカムセグメントの対向する両面に突起部を埋没させながら接着剤を施与して前記接着剤層を形成し、その後前記接着剤層を介在させて前記被接着面の対向間隔が狭まる方向に押圧して前記２個のハニカムセグメントを接着するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
このため請求項４の発明では、突起部の固設箇所に対応する部分にある接着剤層は、接着剤層が形成される一方のハニカムセグメントへの水分移動が突起部により阻まれ、他方のハニカムセグメントの接着時に他方のハニカムセグメント側へ水分移動が生じるので、他方のハニカムセグメントの被接着面との間に高接着力界面が形成される。これに対して突起部の無い箇所にある接着剤層は、接着剤層が形成される一方のハニカムセグメントへの水分移動が生じるので、一方のハニカムセグメントの被接着面との間に高接着力界面が形成される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、図９〜図１１に示す構成要素と同一のものは、同一符号を付してその説明を簡略にすることにする。
【００２６】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１および２実施形態としてのセラミックハニカム構造体１および１０を示す。このセラミックハニカム構造体１および１０は、隔壁により仕切られ軸方向に貫通する多数の流通孔を有する多孔質ハニカムセグメント２が、接着剤層３を介して複数個結束されて構成される。
【００２７】
このとき、接着剤層３には、接着剤層３を挟んで対向する２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面２ａ、２ｂのいずれかに固設された突起部４が複数個埋設されている。
【００２８】
具体的には、多孔質ハニカムセグメント２は、強度、耐熱性等の観点から、主成分が、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタニア及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣとからなることが好ましい。ここて、主成分とは成分の８０質量％以上を占め、主結晶相となるものを意味する。
【００２９】
また、本発明において、ハニカムセグメント２が金属ＳｉとＳｉＣからなる場合、Ｓｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が５〜５０質量％であることが好ましく、１０〜４０質量％であることが更に好ましい。５質量％未満ではＳｉ添加の効果が得られにくく、５０質量％を超えるとＳｉＣの特徴である耐熱性、高熱伝導性の効果が得られにくいからである。
【００３０】
また、接着剤層３を形成する接着剤は、特に制限はないが、ハニカムセグメント２の材質に合った公知の接着剤を用いることができる。ハニカムセグメント２が金属ＳｉとＳｉＣからなる場合、接着剤も金属ＳｉかＳｉＣの一方もしくは両方からなるものを含むことが好ましい。例えば、セラミックファイバー等の無機繊維、セラミック粉等の無機粉体、および有機・無機のバインダー等を混合したセラミック接着剤等が好ましい。更に、Ｓｉゾルなどのゾル状物質を含む接着剤から形成されることも好ましい。また、複数の種類の接着剤を用いてもよく、この場合に、接着剤層３を複数の層とすることも好ましい。このように接着剤層３を複数の層とする場合には、例えば、ハニカムセグメント２と接する接着層の組成をハニカムセグメント２の組成に近いものとし、傾斜的に接着層の組成を変化させることも好ましい。
【００３１】
また、突起部４は、ハニカムセグメント２や接着剤層３と略同一材料を用いて高密度に形成される。セラミックハニカム構造体１および１０が、使用時に高温に晒されることを考慮すれば、有機物と金属は、高温で燃焼もしくは融解もしくは蒸発するので好ましくなく、ハニカムセグメント２や接着剤層３と略同一材料は、例えば熱膨張率、熱伝導率等も略同一となるので、加熱と冷却の繰り返し環境下においても熱応力の発生を極力抑制することができるので好ましい。その上、突起部４は、高密度に形成することにより突起部４を介しての接着剤層３の水分移動を阻止することができる。
【００３２】
突起部４は、ハニカム構造体１では一方のハニカムセグメント２の被接着面２ｂに固設されており（図１（ａ）参照）、ハニカム構造体１０では２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面２ａ、２ｂにそれぞれ固設されている（図１（ｂ）参照）。
【００３３】
具体的には、突起部４は、ハニカムセグメント２の被接着面２ｂ（あるいは２ａ）に下地層を形成し、その下地層の上に、後に塗布される接着剤層３と同様のものを所望する厚みで、かつ所望する場所に塗布した後、加熱乾燥することによって固設することができる。
【００３４】
また、突起部４は、ハニカムセグメント２の被接着面上に次のようにして配置される。図２および図３は、その配置例を示すもので、２個のハニカムセグメント２、２のいずれの被接着面に固設されるかには無関係に平面的な形状および位置関係を示すものである。図中、突起部４は、斜線を付して示している。
【００３５】
すなわち、図２（ａ）では、突起部４は、平面形状が円形に形成されており、ハニカムセグメント２の長手方向の両側部分に２個づつ固設されている。図２（ｂ）では、突起部４は、平面形状がハニカムセグメント２の幅と同一長さを有する矩形に形成されており、ハニカムセグメント２の長手方向の両側部分に固設されている。図２（ｃ）では、突起部４は、平面形状がハニカムセグメント２の幅と同一長さを有する矩形に形成されており、ハニカムセグメント２の長手方向に略等間隔で、多数個固設（本例では、７個）されている。
【００３６】
さらに、図３（ａ）では、突起部４は、平面形状がハニカムセグメント２の長手方向の長さと同一長さを有する帯形状に形成されており、ハニカムセグメント２の幅方向の両側部分に固設されている。この場合、ハニカムセグメント２の幅方向に進展しようとするひび割れをハニカムセグメント２の幅方向の両側部分で止める効果が期待できる。
【００３７】
図３（ｂ）では、突起部４は、平面形状がハニカムセグメント２の長手方向の長さと同一長さを有する帯形状に形成されており、ハニカムセグメント２の幅方向に略等間隔で、多数個固設（本例では、４個）されている。この場合、ハニカムセグメント２の幅方向に進展しようとするひび割れをハニカムセグメント２の幅方向の両側部分とハニカムセグメント２の幅方向内で止める効果が期待できる。
【００３８】
図３（ｃ）では、突起部４は、平面形状が小四角形に形成されており、ハニカムセグメント２の被接着面の全面に亘って千鳥模様状に多数個固設（本例では、３０個）されている。この場合、ハニカムセグメント２内で進展しようとするひび割れを幅方向と長手方向の両方向で止める効果が期待できる。
【００３９】
このように構成されたセラミックハニカム構造体１０（１）は、図４（ａ）に示すように、接着剤層３に生じたひび割れａは、突起部４に突き当たることによってその進展が阻まれるので、大きな割れ目に成長するのを未然に防ぐことができる。
【００４０】
また、突起部４は、図４（ｂ）に示すように、接着剤層３に埋設されているので、突起部４とハニカムセグメント２の被接着面との間にも接着剤層３が介在することになる。したがって接着剤層３は、２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面間に形成される厚肉部分３ａと、突起部４とハニカムセグメント２の被接着面との間に形成される薄肉部分３ｂとが連続して形成されることになる。この接着剤層３の内、厚肉部分３ａでは、接着剤層３が形成される一方のハニカムセグメント２の被接着面との界面に高接着力界面Ｂ（図面上、斜線を付して示している）が現出し、薄肉部分３ｂでは、突起部４に対向する他方のハニカムセグメント２の被接着面との界面に高接着力界面Ｂが現出することになる。
【００４１】
このようにセラミックハニカム構造体１、１０は、突起部４によるひび割れａの進展の阻止、および突起部４による２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面への高接着力界面Ｂの現出により、総じて接着剤層３の接着強度の向上を図ることができる。
【００４２】
また好ましくは、セラミックハニカム構造体１（１０）は、図１（ａ）に示すように、突起部４の厚さｔ１が０．１〜３．０ｍｍであり、接着剤層３の接着幅Ｔが、突起部４の固設箇所の接着剤層３の厚み（薄肉部分３ｂの厚み）ｔ２と突起部４の厚みｔ１の合計で、０．２〜４．０ｍｍになるように形成される。
【００４３】
この構成では、セラミックハニカム構造体１（１０）の使用時の圧力損失の増大を避けることができると共に、接着剤層３の接着強度の向上を図ることができる。接着剤層３と突起部４の各厚みの合計が厚すぎると、ハニカム構造体１（１０）の圧力損失が大きくなり、薄すぎると本発明の効果が得られにくくなり好ましくない。
【００４４】
次にセラミックハニカム構造体１（１０）の製造方法について説明する。
【００４５】
本発明のハニカム構造体の製造方法において、まず、ハニカムセグメント２を製造する。ハニカムセグメント２の製造工程に特に制限はなく、一般的にセラミックハニカム構造体を有するものを製造する方法を用いることができるが、例えば次のような工程で製造することができる。
【００４６】
原料として、例えば炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタニア及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣ等を用い、これにメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロース等のバインダー、界面活性剤及び水等を添加して、可塑性の坏土を作製する。
【００４７】
この坏土を、例えば押出成形し、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔１０２を有する形状のハニカム成形体を成形する（図９参照）。
【００４８】
これを、例えばマイクロ波及び熱風などで乾燥した後、焼成することにより、図９に示すようなハニカムセグメント２を製造することができる。
【００４９】
本発明において、ハニカムセグメント２を製造した後、これらのハニカムセグメント２の被接着面に突起部４を固設し、その後突起部４を固設したハニカムセグメント２を接着一体化する。この突起部４の固設工程から接着一体化工程までが、本発明の製造方法の重要な特徴をなしている。
【００５０】
まず、突起部４の固設工程を説明する。このときの突起部４の配置は、前述した図２および図３の中から適宜選択される。この工程では、被接着面２ｂ（あるいは／および２ａ）上に突起部４を固着する工程であり、例えば、突起部４の形成剤を、突起部４を形成すべき所定の位置に所定量配置し、加熱や乾燥することにより突起部４を被接着面２ｂ（あるいは／および２ａ）上に固着することができる。突起部４の形成剤は、流動性であることが好ましく、流動性の形成剤を所定位置に配置した後、固化させて被接着面上に固着することが好ましい。突起部４の形成剤を所定位置に配置する方法としては、例えば、一定量だけ排出することができるポンプを用いて、被接着面上の所定位置に所定量配置する方法が好ましい。配置された突起部４の形成剤を被接着面上に固着して突起部４を形成する方法としては、突起部４の形成材料を加熱や乾燥することにより固着する方法が好ましく、このためには、一般に用いられる種々の加熱装置、乾燥装置、加熱、乾燥装置を用いることができる。ここで、突起部４が所定の厚さとなるように、突起部４の形成剤を加圧しながら加熱及び／又は乾燥することが好ましい。なお、場合により、突起部４の形成剤を配置する前に、被接着面２ｂ（あるいは／および２ａ）に下地剤をスプレーなどで塗布してもよい。下地剤を塗布することにより、突起部４を被接着面との接着強度を向上させることができる。
【００５１】
次に、接着一体化工程を説明する。この工程では、図５に示すように、相互に接着される２個のハニカムセグメント２、２の対向する被接着面２ａ、２ｂの内、突起部４が固設されている被接着面２ａ、２ｂに突起部４を埋没させながら接着剤を施与して接着剤層３を形成し、その後接着剤層３を介在させて被接着面２ａ、２ｂの対向間隔が狭まる方向に押圧（図中、矢印Ｐで示している）して２個のハニカムセグメント２、２を接着するようにした。また、接着剤の種類によっては、更に乾燥及び／又は焼成することによりより強固な接着力を得ることができる。
【００５２】
図５（ａ）に示す製造方法では、一方のハニカムセグメント２の被接着面２ｂに突起部４が形成されており、他方のハニカムセグメント２の被接着面２ａは平坦面に形成されている。このとき接着剤層３は、被接着面２ｂ側にのみ形成される。このときの接着剤層３の接着剤は、前述したセラミック接着剤を用いることができる。接着剤層３は、形成後他方のハニカムセグメント２が接着されるまでの間、突起部４の固設されていない箇所では被接着面２ｂを介しての水分移動ｗが生じている。このとき突起部４の固設箇所では、突起部４に阻まれて水分移動ｗが生じていない。その後、被接着面２ａを接着剤層３に当接させて他方のハニカムセグメント２を接着すると、突起部４の固設箇所に対応する接着剤層３から被接着面２ａを介しての水分移動ｗが生じる。そして製造されたセラミックハニカム構造体１は、前記した水分移動ｗに起因して、両被接着面２ａ、２ｂにそれぞれ高接着力界面Ｂ（図面上、斜線を付して示している）が現出する。
【００５３】
また、図５（ａ）に示す製造方法では、両方のハニカムセグメント２、２の被接着面２ａ、２ｂに突起部４が形成されている。このとき接着剤層３は、突起部４を埋没させながら接着剤を施与して、被接着面２ａ、２ｂの両側に形成される。接着剤層３は、形成後両方のハニカムセグメント２、２が接着されるまでの間、突起部４の固設されていない箇所では被接着面２ａ、あるいは２ｂを介しての水分移動ｗが生じている。このとき突起部４の固設箇所では、突起部４に阻まれて水分移動ｗが生じていない。その後、両接着剤層３同士を当接させて両方のハニカムセグメント２、２を接着する。製造されたセラミックハニカム構造体１０は、前記した水分移動ｗに起因して、両被接着面２ａ、２ｂにそれぞれ高接着力界面Ｂ（図面上、斜線を付して示している）が現出する。
【００５４】
このように構成された本発明に係る製造方法では、突起部４の固設箇所に対応する部分にある接着剤層３は、接着剤層３が形成される一方のハニカムセグメント２への水分移動ｗが突起部４により阻まれ、他方のハニカムセグメント２の接着時に他方のハニカムセグメント２側へ水分移動ｗが生じるので、他方のハニカムセグメント２の被接着面２ａ（あるいは２ｂ）との間に高接着力界面Ｂが形成される。これに対して突起部４の無い箇所にある接着剤層３は、接着剤層３が形成される一方のハニカムセグメント２への水分移動ｗが生じるので、一方のハニカムセグメント２の被接着面２ｂ（あるいは２ａ）との間に高接着力界面Ｂが形成される。
【００５５】
このように本発明に係る製造方法によれば、接着される２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面２ａ、２ｂに、突起部４による高接着力界面Ｂを現出することができ、これにより接着剤層３の接着強度の向上を図ることができる。
【００５６】
次に接着剤層３の接着強度についての実験例を示す。
【００５７】
【実験例１】
供試ハニカム構造体Ｓは、図６に示すように、突起部４が、一方のハニカムセグメント２にのみ、前述した図２（ｃ）の配置例にしたがって固設されており、他方のハニカムセグメント２の被接着面は平坦面に形成されており、突起部４の固設側の被接着面に接着剤層３を１ｍｍの厚さに塗布した後、他方のハニカムセグメント２を貼り合わせて、１．０ｋｇｆ／ｃｍで加圧し、１００℃、３０分乾燥して形成した。供試ハニカム構造体Ｓは、長さＬ１＝１５０ｍｍ、幅Ｌ２＝３５ｍｍの矩形平面からなる被接着面を有して形成されている。突起部４は、長さＬ２＝３５ｍｍ、幅Ｌ３＝１０ｍｍの矩形平面を有して形成されており、離間距離Ｌ４＝１０ｍｍを保って８個設けられている。
【００５８】
そして供試ハニカム構造体Ｓは、突起部４の厚さを０．１ｍｍ（実施例１）、０．５ｍｍ（実施例２）、１．０ｍｍ（実施例３）にしたものを構成した。このとき比較例は、突起部の無いもので、他は実施例と同一条件で形成したものを用いた。
【００５９】
実験方法：図７に示すように、一方のハニカムセグメント２をチャック部Ｇ、Ｇ間に挟持し、他方のハニカムセグメント２を加圧Ｐすることにより、剪断強度を測定した。
【００６０】
実験結果：表１に示す。
【００６１】
【表１】
表１から明らかなように、突起部４の厚さが実施例２の場合に十分な強度を発現し、突起部４の無いもの（比較例）では突起部４を設けたもの（実施例１、３）よりも低い強度であった。よって、突起部４がない場合よりもあるほうが高強度になることが理解できる。
【００６２】
【実験例２】
供試ハニカム構造体Ｓ１は、図８（ａ）に示すように、７１×３０×１５ｍｍの試験片ｓ１、ｓ２を接着層３を介して接合して構成されている。この供試ハニカム構造体Ｓ１において、符号Ｃは塗布側界面を示し、符号Ｄは接着側界面を示している。
【００６３】
供試ハニカム構造体Ｓ２は、図８（ｂ）に示すように、７１×３０×１５ｍｍの試験片ｓ１、ｓ２を用い、試験片ｓ１側に突起部４を固設し、突起部４と他の試験片ｓ２との間に接着層３を介在して接合することによって構成されている。この供試ハニカム構造体Ｓ２において、符号Ｄは接着剤−セグメント界面を、符号Ｅはセグメント−突起界面を、符号Ｆは突起−接着剤界面を示している。
【００６４】
実験方法：３点曲げ強度測定法で、図８（ａ）に示すものをは、接着層３の中央部分に荷重Ｐを掛けて測定し（水準１）、図８（ｂ）に示すものは、突起−接着剤界面Ｆの部分に荷重Ｐを掛けて測定した（水準２）。
【００６５】
実験結果：表２に示す。
【００６６】
【表２】
表２から明らかなように、突起部４を含まない水準１（図８（ａ））での接着強度は接着側界面Ｄで破断しており、突起部４を含んだ水準２（図８（ｂ））では高接着力界面が存在するため突起―接着剤界面Ｆが相対的に弱くなり破断する場合がある。水準１と水準２を比較すると突起部４を含んだ水準２が強度が発現している。よって接着強度を上げるには突起部４を設ける事が望ましいことが理解できる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、ひび割れの進展、および接着剤層の水分移動を極力抑制して、以て接着剤層の接着強度の向上を図ることができるセラミックハニカム構造体を提供することができる。
【００６８】
請求項２の発明によれば、突起材質を最適化することができ、これにより請求項１の発明の効果に加えて、セラミックハニカム構造体と接着剤の欠陥や高温物性に影響しないものが得られる。
【００６９】
請求項３の発明によれば、ハニカムセグメント間に突起が配置されると共に、ハニカムセグメント間の接着層の厚さを所望の厚さとすることができるので、請求項１または２の発明の効果に加えて、圧力損失が高くなるのを抑制して接着剤層の接着強度の向上を図ることができる。
【００７０】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明のセラミックハニカム構造体を確実に製造することができる。
【００７１】
請求項５の発明によれば、接着剤層の内、突起部の固設箇所に対応する部分にあるものは、他の被接着面との界面に高接着力界面を形成することができ、突起部の無い箇所にあるものは、一の被接着面との界面に高接着力界面を形成することができると共に、突起によりひびの進展を阻止することができるので、請求項４の発明の効果に加えて、接着剤層の接着強度の向上したセラミックハニカム構造体を確実に製造することができる。
【００７２】
請求項６の発明によれば、接着剤層との間に形成される高接着力界面は、突起部の固設箇所では突起部に対向する被接着面側となり、突起部の無い箇所では接着剤が施与される被接着面側となると共に、突起によりひびの進展を阻止することができるので、請求項４の発明の効果に加えて、接着剤層の接着強度の向上したセラミックハニカム構造体を確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態としてのセラミックハニカム構造体の断面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態としてのセラミックハニカム構造体の断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のハニカムセグメントの被接着面上の突起部の配置例を示す平面模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のハニカムセグメントの被接着面上の突起部の他の配置例を示す平面模式図である。
【図４】（ａ）は本発明のセラミックハニカム構造体のひび割れの進展を説明する断面模式図であり、（ｂ）は本発明のセラミックハニカム構造体の高接着力界面を説明する断面模式図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明のセラミックハニカム構造体の高接着力界面の形成を説明する断面模式図である。
【図６】剪断強度測定方法に用いた供試ハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの平面模式図である。
【図７】剪断強度測定方法を説明する断面模式図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、３点曲げ強度測定方法を説明する断面模式図である。
【図９】従来のセラミックハニカム構造体の説明図である。
【図１０】従来のセラミックハニカム構造体のひび割れの進展を説明する断面模式図である。
【図１１】従来のセラミックハニカム構造体の高接着力界面の形成を説明する断面模式図である。
【符号の説明】
１、１０ セラミックハニカム構造体（ハニカム構造体）
２ ハニカムセグメント
２ａ、２ｂ 被接着面
３ 接着剤層
４ 突起部
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、内燃機関、ボイラー、化学反応機器及び燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担体又は排ガス中の微粒子捕集フィルター等に用いられるセラミックハニカム構造体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のセラミックハニカム構造体１００は、図９に示すように、多孔質ハニカムセグメント２が接着剤層３を介して複数個結束されて構成されている（例えば、特許文献１参照）。接着剤層３中には、複数の間隔保持部材１０１が設けられており、多孔質ハニカムセグメント２間に挟持されている。間隔保持部材１０１は、多孔質ハニカムセグメント２間の間隔を一定にするために設けられている。
【０００３】
何となれば、セラミックハニカム構造体１００の接着剤層３に厚さのばらつきが存在すると、その厚さが薄い部分では、該部分を挟持している多孔質ハニカムセグメント２間の熱伝導率が高くなり、一方その厚さが厚い部分では、該部分を挟持している多孔質ハニカムセグメント２間の熱伝導率が低くなる。このため、セラミックス構造体１００に加熱、冷却が繰り返されると、セラミックハニカム構造体１００内の温度の不均一に起因してセラミックハニカム構造体１００内に熱応力が発生しクラックが生じる虞があるからである。さらには、接着剤層３が薄い部分は、その接着力が弱く、多孔質ハニカムセグメント２間の接着力に差が生じ、セラミックハニカム構造体１００が破損する虞があるからである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０２６２７号公報 （段落番号[０００９]、[００２０]、[００２２]参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミックハニカム構造体１００は、更に接着剤層３に関して次のような課題を有している。
【０００６】
すなわち、セラミックハニカム構造体１００の過酷な使用環境に起因して、ハニカムセグメント２と接着剤層３との界面に、ひび割れが発生する場合があり、そのときひび割れは、図１０に示すように、初期の小さいひび割れａが進展して大きな割れ目Ａを形成することになり、ひいては接着強度の低下を招く、という課題を有している。
【０００７】
また、セラミックハニカム構造体１００の製造における接着工程は、図１１に示すように、相互に対向する２個のハニカムセグメント２、２の各接着面２ａ、２ｂの内、一方の接着面２ｂに接着剤を施与して接着剤層３を形成した後、他方の接着面２ａを接着剤層３の表面に押し当てて２個のハニカムセグメント２、２を接着することにより成り立っている。
【０００８】
ところで、この接着工程において、ハニカムセグメント２が多孔質であることに起因して接着剤層３から接着面２ｂを介してのハニカムセグメント２への水分移動ｗが発生し、この水分移動ｗにより接着剤層３と接着面２ｂとの間に高接着力界面Ｂ（図面上、斜線を付して示している）が形成されるが、他側の接着剤層３と接着面２ａとの間には水分不足により低接着力界面ｂが形成される。この低強度界面ｂの形成により、接着剤層３の全体の接着強度は、低下する、という課題を有している。
【０００９】
そこで、この発明は、ひび割れの進展、および接着剤層の水分移動を極力抑制して、以て接着剤層の接着強度の向上を図ることができるセラミックハニカム構造体およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、隔壁により仕切られ軸方向に貫通する多数の流通孔を有する多孔質ハニカムセグメントが、接着剤層を介して複数個結束されて構成されるセラミックハニカム構造体であって、前記接着剤層を挟んで対向する２個のハニカムセグメントの各被接着面に固設された突起部が複数個形成されており、一方のハニカムセグメントの被接着面に形成された突起部は、他方のハニカムセグメントの被接着面に接しておらず、前記他方のハニカムセグメントの被接着面に形成された突起部は、前記一方のハニカムセグメントの被接着面に接していないことを要旨とする。
【００１１】
このため請求項１の発明では、接着剤層に生じたひび割れは、突起部に突き当たることによってその進展が阻まれるので、大きな割れ目に成長するのを未然に防ぐことができる。
【００１２】
また、突起部は、接着剤層に埋設されているので、突起部とハニカムセグメントの被接着面との間にも接着剤層が介在することになる。したがって接着剤層は、２個のハニカムセグメントの各被接着面間に形成される厚肉部分と、突起部とハニカムセグメントの被接着面との間に形成される薄肉部分とが連続して形成されることになる。この接着剤層の内、厚肉部分では、接着剤層が形成される一方のハニカムセグメントの被接着面との界面に高接着力界面が現出し、薄肉部分では、突起部に対向する他方のハニカムセグメントの被接着面との界面に高接着力界面が現出することになる。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のセラミックハニカム構造体であって、
前記突起部は、無機材あるいは有機材から選ばれた１種または２種以上の組み合わせで形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このため請求項２の発明では、突起部は、セラミックハニカム構造体の使用環境によって材質を適宜選択することができる。
【００１５】
すなわち、セラミックハニカム構造体の使用環境が穏和条件のときは、突起部の材質に特に制限はなく、例えば、プラスチック、ゴム等の有機材、ハニカムセグメントやその接着剤と同材質のものや、その他のセラミックスを含めた無機材、金属等を用いることができる。
【００１６】
セラミックハニカム構造体の使用環境が過酷条件（加熱／冷却の繰り返し使用）のときは、突起部は、ハニカムセグメントと同材質のもので高密度に形成される。これにより、加熱と冷却の繰り返し環境下においても、セラミックハニカム構造体内の熱応力の発生を極力抑制することができる。その上、突起部は、高密度に形成することにより突起部を介しての接着剤層の水分移動を阻止することができる。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載のセラミックハニカム構造体であって、
前記突起部は、厚さ０．１〜３．０ｍｍであり、前記接着剤層の接着幅は、前記突起部の固設箇所の接着剤層と突起部の各厚みの合計が０．２〜４．０ｍｍになるように形成されていることを特徴とする。
【００１８】
このため請求項３の発明では、接着剤層と突起部の各厚みの合計が厚すぎると、ハニカム構造体の圧力損失が大きくなり、薄すぎると本発明の効果が得られにくくなり好ましくない。突起部は、ひび割れの進展を阻止するには、その厚さが少なくとも０．１ｍｍあることが必要である。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法であって、相互に接着される２個のハニカムセグメントの対向する両面に突起部を埋没させながら接着剤を施与して前記接着剤層を形成し、その後前記接着剤層を介在させて前記被接着面の対向間隔が狭まる方向に押圧して前記２個のハニカムセグメントを接着するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
このため請求項４の発明では、突起部の固設箇所に対応する部分にある接着剤層は、接着剤層が形成される一方のハニカムセグメントへの水分移動が突起部により阻まれ、他方のハニカムセグメントの接着時に他方のハニカムセグメント側へ水分移動が生じるので、他方のハニカムセグメントの被接着面との間に高接着力界面が形成される。これに対して突起部の無い箇所にある接着剤層は、接着剤層が形成される一方のハニカムセグメントへの水分移動が生じるので、一方のハニカムセグメントの被接着面との間に高接着力界面が形成される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、図９〜図１１に示す構成要素と同一のものは、同一符号を付してその説明を簡略にすることにする。
【００２６】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１および２実施形態としてのセラミックハニカム構造体１および１０を示す。このセラミックハニカム構造体１および１０は、隔壁により仕切られ軸方向に貫通する多数の流通孔を有する多孔質ハニカムセグメント２が、接着剤層３を介して複数個結束されて構成される。
【００２７】
このとき、接着剤層３には、接着剤層３を挟んで対向する２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面２ａ、２ｂのいずれかに固設された突起部４が複数個埋設されている。
【００２８】
具体的には、多孔質ハニカムセグメント２は、強度、耐熱性等の観点から、主成分が、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタニア及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣとからなることが好ましい。ここて、主成分とは成分の８０質量％以上を占め、主結晶相となるものを意味する。
【００２９】
また、本発明において、ハニカムセグメント２が金属ＳｉとＳｉＣからなる場合、Ｓｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が５〜５０質量％であることが好ましく、１０〜４０質量％であることが更に好ましい。５質量％未満ではＳｉ添加の効果が得られにくく、５０質量％を超えるとＳｉＣの特徴である耐熱性、高熱伝導性の効果が得られにくいからである。
【００３０】
また、接着剤層３を形成する接着剤は、特に制限はないが、ハニカムセグメント２の材質に合った公知の接着剤を用いることができる。ハニカムセグメント２が金属ＳｉとＳｉＣからなる場合、接着剤も金属ＳｉかＳｉＣの一方もしくは両方からなるものを含むことが好ましい。例えば、セラミックファイバー等の無機繊維、セラミック粉等の無機粉体、および有機・無機のバインダー等を混合したセラミック接着剤等が好ましい。更に、Ｓｉゾルなどのゾル状物質を含む接着剤から形成されることも好ましい。また、複数の種類の接着剤を用いてもよく、この場合に、接着剤層３を複数の層とすることも好ましい。このように接着剤層３を複数の層とする場合には、例えば、ハニカムセグメント２と接する接着層の組成をハニカムセグメント２の組成に近いものとし、傾斜的に接着層の組成を変化させることも好ましい。
【００３１】
また、突起部４は、ハニカムセグメント２や接着剤層３と略同一材料を用いて高密度に形成される。セラミックハニカム構造体１および１０が、使用時に高温に晒されることを考慮すれば、有機物と金属は、高温で燃焼もしくは融解もしくは蒸発するので好ましくなく、ハニカムセグメント２や接着剤層３と略同一材料は、例えば熱膨張率、熱伝導率等も略同一となるので、加熱と冷却の繰り返し環境下においても熱応力の発生を極力抑制することができるので好ましい。その上、突起部４は、高密度に形成することにより突起部４を介しての接着剤層３の水分移動を阻止することができる。
【００３２】
突起部４は、ハニカム構造体１では一方のハニカムセグメント２の被接着面２ｂに固設されており（図１（ａ）参照）、ハニカム構造体１０では２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面２ａ、２ｂにそれぞれ固設されている（図１（ｂ）参照）。
【００３３】
具体的には、突起部４は、ハニカムセグメント２の被接着面２ｂ（あるいは２ａ）に下地層を形成し、その下地層の上に、後に塗布される接着剤層３と同様のものを所望する厚みで、かつ所望する場所に塗布した後、加熱乾燥することによって固設することができる。
【００３４】
また、突起部４は、ハニカムセグメント２の被接着面上に次のようにして配置される。図２および図３は、その配置例を示すもので、２個のハニカムセグメント２、２のいずれの被接着面に固設されるかには無関係に平面的な形状および位置関係を示すものである。図中、突起部４は、斜線を付して示している。
【００３５】
すなわち、図２（ａ）では、突起部４は、平面形状が円形に形成されており、ハニカムセグメント２の長手方向の両側部分に２個づつ固設されている。図２（ｂ）では、突起部４は、平面形状がハニカムセグメント２の幅と同一長さを有する矩形に形成されており、ハニカムセグメント２の長手方向の両側部分に固設されている。図２（ｃ）では、突起部４は、平面形状がハニカムセグメント２の幅と同一長さを有する矩形に形成されており、ハニカムセグメント２の長手方向に略等間隔で、多数個固設（本例では、７個）されている。
【００３６】
さらに、図３（ａ）では、突起部４は、平面形状がハニカムセグメント２の長手方向の長さと同一長さを有する帯形状に形成されており、ハニカムセグメント２の幅方向の両側部分に固設されている。この場合、ハニカムセグメント２の幅方向に進展しようとするひび割れをハニカムセグメント２の幅方向の両側部分で止める効果が期待できる。
【００３７】
図３（ｂ）では、突起部４は、平面形状がハニカムセグメント２の長手方向の長さと同一長さを有する帯形状に形成されており、ハニカムセグメント２の幅方向に略等間隔で、多数個固設（本例では、４個）されている。この場合、ハニカムセグメント２の幅方向に進展しようとするひび割れをハニカムセグメント２の幅方向の両側部分とハニカムセグメント２の幅方向内で止める効果が期待できる。
【００３８】
図３（ｃ）では、突起部４は、平面形状が小四角形に形成されており、ハニカムセグメント２の被接着面の全面に亘って千鳥模様状に多数個固設（本例では、３０個）されている。この場合、ハニカムセグメント２内で進展しようとするひび割れを幅方向と長手方向の両方向で止める効果が期待できる。
【００３９】
このように構成されたセラミックハニカム構造体１０（１）は、図４（ａ）に示すように、接着剤層３に生じたひび割れａは、突起部４に突き当たることによってその進展が阻まれるので、大きな割れ目に成長するのを未然に防ぐことができる。
【００４０】
また、突起部４は、図４（ｂ）に示すように、接着剤層３に埋設されているので、突起部４とハニカムセグメント２の被接着面との間にも接着剤層３が介在することになる。したがって接着剤層３は、２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面間に形成される厚肉部分３ａと、突起部４とハニカムセグメント２の被接着面との間に形成される薄肉部分３ｂとが連続して形成されることになる。この接着剤層３の内、厚肉部分３ａでは、接着剤層３が形成される一方のハニカムセグメント２の被接着面との界面に高接着力界面Ｂ（図面上、斜線を付して示している）が現出し、薄肉部分３ｂでは、突起部４に対向する他方のハニカムセグメント２の被接着面との界面に高接着力界面Ｂが現出することになる。
【００４１】
このようにセラミックハニカム構造体１、１０は、突起部４によるひび割れａの進展の阻止、および突起部４による２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面への高接着力界面Ｂの現出により、総じて接着剤層３の接着強度の向上を図ることができる。
【００４２】
また好ましくは、セラミックハニカム構造体１（１０）は、図１（ａ）に示すように、突起部４の厚さｔ１が０．１〜３．０ｍｍであり、接着剤層３の接着幅Ｔが、突起部４の固設箇所の接着剤層３の厚み（薄肉部分３ｂの厚み）ｔ２と突起部４の厚みｔ１の合計で、０．２〜４．０ｍｍになるように形成される。
【００４３】
この構成では、セラミックハニカム構造体１（１０）の使用時の圧力損失の増大を避けることができると共に、接着剤層３の接着強度の向上を図ることができる。接着剤層３と突起部４の各厚みの合計が厚すぎると、ハニカム構造体１（１０）の圧力損失が大きくなり、薄すぎると本発明の効果が得られにくくなり好ましくない。
【００４４】
次にセラミックハニカム構造体１（１０）の製造方法について説明する。
【００４５】
本発明のハニカム構造体の製造方法において、まず、ハニカムセグメント２を製造する。ハニカムセグメント２の製造工程に特に制限はなく、一般的にセラミックハニカム構造体を有するものを製造する方法を用いることができるが、例えば次のような工程で製造することができる。
【００４６】
原料として、例えば炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタニア及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣ等を用い、これにメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロース等のバインダー、界面活性剤及び水等を添加して、可塑性の坏土を作製する。
【００４７】
この坏土を、例えば押出成形し、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔１０２を有する形状のハニカム成形体を成形する（図９参照）。
【００４８】
これを、例えばマイクロ波及び熱風などで乾燥した後、焼成することにより、図９に示すようなハニカムセグメント２を製造することができる。
【００４９】
本発明において、ハニカムセグメント２を製造した後、これらのハニカムセグメント２の被接着面に突起部４を固設し、その後突起部４を固設したハニカムセグメント２を接着一体化する。この突起部４の固設工程から接着一体化工程までが、本発明の製造方法の重要な特徴をなしている。
【００５０】
まず、突起部４の固設工程を説明する。このときの突起部４の配置は、前述した図２および図３の中から適宜選択される。この工程では、被接着面２ｂ（あるいは／および２ａ）上に突起部４を固着する工程であり、例えば、突起部４の形成剤を、突起部４を形成すべき所定の位置に所定量配置し、加熱や乾燥することにより突起部４を被接着面２ｂ（あるいは／および２ａ）上に固着することができる。突起部４の形成剤は、流動性であることが好ましく、流動性の形成剤を所定位置に配置した後、固化させて被接着面上に固着することが好ましい。突起部４の形成剤を所定位置に配置する方法としては、例えば、一定量だけ排出することができるポンプを用いて、被接着面上の所定位置に所定量配置する方法が好ましい。配置された突起部４の形成剤を被接着面上に固着して突起部４を形成する方法としては、突起部４の形成材料を加熱や乾燥することにより固着する方法が好ましく、このためには、一般に用いられる種々の加熱装置、乾燥装置、加熱、乾燥装置を用いることができる。ここで、突起部４が所定の厚さとなるように、突起部４の形成剤を加圧しながら加熱及び／又は乾燥することが好ましい。なお、場合により、突起部４の形成剤を配置する前に、被接着面２ｂ（あるいは／および２ａ）に下地剤をスプレーなどで塗布してもよい。下地剤を塗布することにより、突起部４を被接着面との接着強度を向上させることができる。
【００５１】
次に、接着一体化工程を説明する。この工程では、図５に示すように、相互に接着される２個のハニカムセグメント２、２の対向する被接着面２ａ、２ｂの内、突起部４が固設されている被接着面２ａ、２ｂに突起部４を埋没させながら接着剤を施与して接着剤層３を形成し、その後接着剤層３を介在させて被接着面２ａ、２ｂの対向間隔が狭まる方向に押圧（図中、矢印Ｐで示している）して２個のハニカムセグメント２、２を接着するようにした。また、接着剤の種類によっては、更に乾燥及び／又は焼成することによりより強固な接着力を得ることができる。
【００５２】
図５（ａ）に示す製造方法では、一方のハニカムセグメント２の被接着面２ｂに突起部４が形成されており、他方のハニカムセグメント２の被接着面２ａは平坦面に形成されている。このとき接着剤層３は、被接着面２ｂ側にのみ形成される。このときの接着剤層３の接着剤は、前述したセラミック接着剤を用いることができる。接着剤層３は、形成後他方のハニカムセグメント２が接着されるまでの間、突起部４の固設されていない箇所では被接着面２ｂを介しての水分移動ｗが生じている。このとき突起部４の固設箇所では、突起部４に阻まれて水分移動ｗが生じていない。その後、被接着面２ａを接着剤層３に当接させて他方のハニカムセグメント２を接着すると、突起部４の固設箇所に対応する接着剤層３から被接着面２ａを介しての水分移動ｗが生じる。そして製造されたセラミックハニカム構造体１は、前記した水分移動ｗに起因して、両被接着面２ａ、２ｂにそれぞれ高接着力界面Ｂ（図面上、斜線を付して示している）が現出する。
【００５３】
また、図５（ａ）に示す製造方法では、両方のハニカムセグメント２、２の被接着面２ａ、２ｂに突起部４が形成されている。このとき接着剤層３は、突起部４を埋没させながら接着剤を施与して、被接着面２ａ、２ｂの両側に形成される。接着剤層３は、形成後両方のハニカムセグメント２、２が接着されるまでの間、突起部４の固設されていない箇所では被接着面２ａ、あるいは２ｂを介しての水分移動ｗが生じている。このとき突起部４の固設箇所では、突起部４に阻まれて水分移動ｗが生じていない。その後、両接着剤層３同士を当接させて両方のハニカムセグメント２、２を接着する。製造されたセラミックハニカム構造体１０は、前記した水分移動ｗに起因して、両被接着面２ａ、２ｂにそれぞれ高接着力界面Ｂ（図面上、斜線を付して示している）が現出する。
【００５４】
このように構成された本発明に係る製造方法では、突起部４の固設箇所に対応する部分にある接着剤層３は、接着剤層３が形成される一方のハニカムセグメント２への水分移動ｗが突起部４により阻まれ、他方のハニカムセグメント２の接着時に他方のハニカムセグメント２側へ水分移動ｗが生じるので、他方のハニカムセグメント２の被接着面２ａ（あるいは２ｂ）との間に高接着力界面Ｂが形成される。これに対して突起部４の無い箇所にある接着剤層３は、接着剤層３が形成される一方のハニカムセグメント２への水分移動ｗが生じるので、一方のハニカムセグメント２の被接着面２ｂ（あるいは２ａ）との間に高接着力界面Ｂが形成される。
【００５５】
このように本発明に係る製造方法によれば、接着される２個のハニカムセグメント２、２の各被接着面２ａ、２ｂに、突起部４による高接着力界面Ｂを現出することができ、これにより接着剤層３の接着強度の向上を図ることができる。
【００５６】
次に接着剤層３の接着強度についての実験例を示す。
【００５７】
【実験例１】
供試ハニカム構造体Ｓは、図６に示すように、突起部４が、一方のハニカムセグメント２にのみ、前述した図２（ｃ）の配置例にしたがって固設されており、他方のハニカムセグメント２の被接着面は平坦面に形成されており、突起部４の固設側の被接着面に接着剤層３を１ｍｍの厚さに塗布した後、他方のハニカムセグメント２を貼り合わせて、１．０ｋｇｆ／ｃｍで加圧し、１００℃、３０分乾燥して形成した。供試ハニカム構造体Ｓは、長さＬ１＝１５０ｍｍ、幅Ｌ２＝３５ｍｍの矩形平面からなる被接着面を有して形成されている。突起部４は、長さＬ２＝３５ｍｍ、幅Ｌ３＝１０ｍｍの矩形平面を有して形成されており、離間距離Ｌ４＝１０ｍｍを保って８個設けられている。
【００５８】
そして供試ハニカム構造体Ｓは、突起部４の厚さを０．１ｍｍ（実施例１）、０．５ｍｍ（実施例２）、１．０ｍｍ（実施例３）にしたものを構成した。このとき比較例は、突起部の無いもので、他は実施例と同一条件で形成したものを用いた。
【００５９】
実験方法：図７に示すように、一方のハニカムセグメント２をチャック部Ｇ、Ｇ間に挟持し、他方のハニカムセグメント２を加圧Ｐすることにより、剪断強度を測定した。
【００６０】
実験結果：表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【実験例２】
供試ハニカム構造体Ｓ１は、図８（ａ）に示すように、７１×３０×１５ｍｍの試験片ｓ１、ｓ２を接着層３を介して接合して構成されている。この供試ハニカム構造体Ｓ１において、符号Ｃは塗布側界面を示し、符号Ｄは接着側界面を示している。
【００６３】
供試ハニカム構造体Ｓ２は、図８（ｂ）に示すように、７１×３０×１５ｍｍの試験片ｓ１、ｓ２を用い、試験片ｓ１側に突起部４を固設し、突起部４と他の試験片ｓ２との間に接着層３を介在して接合することによって構成されている。この供試ハニカム構造体Ｓ２において、符号Ｄは接着剤−セグメント界面を、符号Ｅはセグメント−突起界面を、符号Ｆは突起−接着剤界面を示している。
【００６４】
実験方法：３点曲げ強度測定法で、図８（ａ）に示すものをは、接着層３の中央部分に荷重Ｐを掛けて測定し（水準１）、図８（ｂ）に示すものは、突起−接着剤界面Ｆの部分に荷重Ｐを掛けて測定した（水準２）。
【００６５】
実験結果：表２に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、ひび割れの進展、および接着剤層の水分移動を極力抑制して、以て接着剤層の接着強度の向上を図ることができるセラミックハニカム構造体を提供することができる。
【００６８】
請求項２の発明によれば、突起材質を最適化することができ、これにより請求項１の発明の効果に加えて、セラミックハニカム構造体と接着剤の欠陥や高温物性に影響しないものが得られる。
【００６９】
請求項３の発明によれば、ハニカムセグメント間に突起が配置されると共に、ハニカムセグメント間の接着層の厚さを所望の厚さとすることができるので、請求項１または２の発明の効果に加えて、圧力損失が高くなるのを抑制して接着剤層の接着強度の向上を図ることができる。
【００７０】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明のセラミックハニカム構造体を確実に製造することができる。
【００７１】
請求項５の発明によれば、接着剤層の内、突起部の固設箇所に対応する部分にあるものは、他の被接着面との界面に高接着力界面を形成することができ、突起部の無い箇所にあるものは、一の被接着面との界面に高接着力界面を形成することができると共に、突起によりひびの進展を阻止することができるので、請求項４の発明の効果に加えて、接着剤層の接着強度の向上したセラミックハニカム構造体を確実に製造することができる。
【００７２】
請求項６の発明によれば、接着剤層との間に形成される高接着力界面は、突起部の固設箇所では突起部に対向する被接着面側となり、突起部の無い箇所では接着剤が施与される被接着面側となると共に、突起によりひびの進展を阻止することができるので、請求項４の発明の効果に加えて、接着剤層の接着強度の向上したセラミックハニカム構造体を確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態としてのセラミックハニカム構造体の断面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態としてのセラミックハニカム構造体の断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のハニカムセグメントの被接着面上の突起部の配置例を示す平面模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のハニカムセグメントの被接着面上の突起部の他の配置例を示す平面模式図である。
【図４】（ａ）は本発明のセラミックハニカム構造体のひび割れの進展を説明する断面模式図であり、（ｂ）は本発明のセラミックハニカム構造体の高接着力界面を説明する断面模式図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明のセラミックハニカム構造体の高接着力界面の形成を説明する断面模式図である。
【図６】剪断強度測定方法に用いた供試ハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの平面模式図である。
【図７】剪断強度測定方法を説明する断面模式図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、３点曲げ強度測定方法を説明する断面模式図である。
【図９】従来のセラミックハニカム構造体の説明図である。
【図１０】従来のセラミックハニカム構造体のひび割れの進展を説明する断面模式図である。
【図１１】従来のセラミックハニカム構造体の高接着力界面の形成を説明する断面模式図である。
【符号の説明】
１、１０ セラミックハニカム構造体（ハニカム構造体）
２ ハニカムセグメント
２ａ、２ｂ 被接着面
３ 接着剤層
４ 突起部
Claims (4)
- 隔壁により仕切られ軸方向に貫通する多数の流通孔を有する多孔質ハニカムセグメントが、接着剤層を介して複数個結束されて構成されるセラミックハニカム構造体であって、
前記接着剤層を挟んで対向する２個のハニカムセグメントの各被接着面には突起部が複数個形成されており、
一方のハニカムセグメントの被接着面に形成された突起部は、他方のハニカムセグメントの被接着面に接しておらず、
前記他方のハニカムセグメントの被接着面に形成された突起部は、前記一方のハニカムセグメントの被接着面に接していない
ことを特徴とするセラミックハニカム構造体。 - 請求項１に記載のセラミックハニカム構造体であって、
前記突起部は、無機材あるいは有機材から選ばれた１種または２種以上の組み合わせで形成されていることを特徴とするセラミックハニカム構造体。 - 請求項１または２に記載のセラミックハニカム構造体であって、
前記突起部は、厚さ０．１〜３．０ｍｍであり、前記接着剤層の接着幅は、前記突起部の固設箇所の接着剤層と突起部の各厚みの合計が０．２〜４．０ｍｍになるように形成されていることを特徴とするセラミックハニカム構造体。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法であって、
相互に接着される２個のハニカムセグメントの対向する両面に突起部を埋没させながら接着剤を施与して前記接着剤層を形成し、その後前記接着剤層を介在させて前記被接着面の対向間隔が狭まる方向に押圧して前記２個のハニカムセグメントを接着するようにしたことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
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