JP6200404B2 - ハニカム成形体焼成用生トチ、及びハニカム成形体の焼成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハニカム成形体焼成用生トチ、及びハニカム成形体の焼成方法に関する。更に詳しくは、押出成形機を用いて押出成形された未焼成のハニカム成形体を焼成炉内で焼成するために使用されるハニカム成形体焼成用生トチ、及びハニカム成形体の焼成方法に関する。

従来、セラミックス製ハニカム構造体は自動車排ガス浄化用触媒担体、ディーゼル微粒子除去フィルタ、あるいは燃焼装置用蓄熱体等の広範な用途に使用されている。セラミックス製ハニカム構造体（以下、単に「ハニカム構造体」と称す。）は、成形材料（坏土）を調製し、押出成形機を用いて所望のハニカム形状に押出成形し、生切断、乾燥、仕上げ切断した後、高温で焼成する焼成工程を経て製造されている。

上記焼成工程において、ハニカム成形体は、一方の端面を下方に向けた状態で棚板の上に載置され、当該棚板とともに焼成炉内に投入される。このとき、ハニカム成形体が棚板に付着することを防止するために、棚板とハニカム成形体との間には、“トチ（栃）”と呼ばれる焼成用の敷板が介設されている。このトチは、ハニカム成形体を焼成したハニカム構造体を切断したものがハニカム成形体焼成用トチとして用いられてきたが、繰返し使用すると割れを生じるため、セラミックス原料をプレス成形して焼成した“プレストチ”と呼ばれるものが使用されるようになり、繰り返しの使用が可能となった（例えば、特許文献１参照）。これらのトチを総称して“焼トチ”と呼ぶ。本明細書において、押出成形から焼成前までをハニカム成形体と呼び、焼成後をハニカム構造体と呼ぶものとする。

押出成形されたハニカム成形体は、焼成工程において、セルの長手方向及びセルの長手方向に直交する方向に沿って焼成収縮する。そのため、ハニカム成形体を上記焼トチの上に載置して焼成炉内に投入した場合、ハニカム成形体の焼成収縮により焼トチ上面とハニカム成形体の下端面との間でズレを生じ、焼トチと接したハニカム構造体の下端面にセル隔壁の変形や切れ等の不良が発生することがあった。また、ハニカム成形体の下端面と焼トチ上面の間の引っ掛かりが生じ、ズレが均等に起こらず、ハニカム構造体の下端面の形状に歪みを生じることがあった。同歪みが発生した場合、円柱形状のハニカム構造体では端面の真円度不良となる。特に、複数のセルを区画するセル隔壁の隔壁厚さが薄いハニカム成形体を焼成する際に、上記不良の発生が顕著であった。

そこで、セル隔壁が薄いハニカム成形体を焼成する場合は、ハニカム成形体と同一素材で形成された未焼成のハニカム成形体を切断した焼成用生トチ（以下、単に「生トチ」と称す。）が焼成工程において用いられている。生トチは、焼成対象のハニカム成形体と焼成時において焼成収縮差が生じることがなく、ハニカム成形体と同一のタイミング及び同一の比率でセルの長手方向及びセルの長手方向に直交する断面方向に沿って焼成収縮することが可能である。これにより、焼成工程においてハニカム成形体と生トチの間で抵抗や拘束が生じることがなく、端面セル隔壁の欠陥や真円度不良等の形状不良の問題を解消することができる。更に、ハニカム成形体の下端面と接する生トチ上面の形状や表面粗さを調整することにより、僅かなズレが生じた場合でもハニカム成形体下端面への影響を軽減できることが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−２７４９５４号 国際公開番号第２００６／０３５６７４号

生トチを用いてハニカム成形体を焼成する場合であっても、生トチが棚板に拘束されて、生トチが等方的に焼成収縮しない現象が起こる。生トチが等方的に収縮しなければ、前述の焼トチの場合と同様に、ハニカム成形体下端面のセル隔壁の変形や切れやハニカム構造体の下端面の形状に歪みを生じる。近年、セル隔壁厚さがより薄いハニカム構造体が求められるようになり、上記の問題が顕在化した。そこで、生トチとハニカム成形体との接触面積を可能な限り小さくすると、ハニカム成形体が焼成収縮する際の生トチからの影響を小さくし、等方的な焼成収縮を行うことが可能となる。しかしながら、ハニカム成形体と接する生トチの接触面積が小さいと、未焼成のハニカム成形体の重量が小さな接触面積の部分に集中し、ハニカム成形体の自重によって端面が押し潰され、凹状に変形することがあった。そのため、ハニカム成形体と接する生トチの接触面積は、ある程度の大きさが必要であった。

加えて、生トチが載置される棚板に局所的に引っかかり、生トチの等方的な焼成収縮が妨げられる現象を軽減する必要があるが、棚板の生トチ載置面は不可避的にある程度の荒れを有しているために、生トチの棚板側表面にも拘束軽減策が必要になってきた。生トチの棚板側表面の平面度を改善することにより、生トチと棚板の接触が均一化され、生トチの焼成収縮に対する棚板からの拘束が軽減されることが期待できる。また、生トチのハニカム成形体に接する表面の平面度を改善することにより、生トチとハニカム成形体の接触が均一化され、ハニカム成形体の焼成収縮に対する生トチからの拘束が軽減されることが期待できる。そこで、生トチの接触面の平面度についても所定範囲に制限することで、ハニカム成形体を等方的に焼成収縮させることが期待される。

そこで、本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、ハニカム成形体を等方的に焼成収縮させることが可能な生トチ、及び当該生トチを使用したハニカム成形体の焼成方法が提供される。

本発明によれば、上記課題を解決した生トチ、及び生トチを使用したハニカム成形体の焼成方法が提供される。

［１］ ハニカム成形体を焼成するために用いられ、格子状のセル隔壁によって区画された複数のセルを備えるハニカム成形体焼成用生トチであって、板状を呈し、前記ハニカム成形体と同一素材で形成され、一方の端面及び他の端面の外周部がそれぞれ斜め方向に面取りされ、外径に対して前記端面が縮径した断面テーパー形状を呈する面取部を有し、前記端面から前記面取部を除いた平坦部の前記生トチの断面に対する面積比率Ｒが、１０〜８５％であり、前記平坦部及び前記面取部の間のなす角度θが、３〜５０°であり、前記他の端面が上記平坦部と平行な平坦部を有し、前記一方の端面の平坦部及び前記他の端面の平坦部のそれぞれの平面度が、０．３ｍｍ以下であり、前記セル隔壁の隔壁厚さが、０．１ｍｍ以下であり、前記生トチの外周部が載置される前記ハニカム成形体の外周部と同一の形状を有するハニカム成形体焼成用生トチ。

［２］ 前記平坦部及び前記面取部の間のなす角度θが、３〜４５°であり、前記一方の端面の前記平坦部の前記生トチの断面に対する面積比率Ｒが、１０〜７０％である前記［１］に記載の生トチ。

［３］ 前記一方の端面の前記平坦部の前記生トチの断面に対する面積比率Ｒが、１５〜５０％である前記［１］または［２］に記載の生トチ。

［４］ 前記平坦部及び前記面取部の間のなす角度θが、３〜１５°である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の生トチ。

［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム成形体焼成用生トチを用いて焼成するハニカム成形体の焼成方法であって、棚板に載置された前記生トチの上に、前記ハニカム成形体を直立させた状態で載置し、焼成を行うハニカム成形体の焼成方法。

［６］ 前記生トチは、前記ハニカム成形体と同一の格子状のセル隔壁によって区画された複数のセルを備えている、前記［５］に記載の焼成方法。

［７］ 前記生トチの前記セル隔壁の格子方向に対し、前記ハニカム成形体の成形体セル隔壁の格子方向が一致しないように前記生トチの上に前記ハニカム成形体を載置する前記［６］に記載の焼成方法。

本発明の生トチ、及びハニカム成形体の焼成方法によれば、棚板や生トチによる拘束の影響を受けずにハニカム成形体を焼成することができる。

本発明の生トチの概略構成を示す斜視図である。 本発明の生トチの構成を示す正面図である。 本発明の生トチの構成を示す断面図である。 本発明の生トチを用いた焼成の一例を示す、焼成炉投入前の状態の分解斜視図である。 本発明の生トチをハニカム成形体及び棚板の間に介設した状態を示す側方から視た説明図である。 ハニカム成形体及び生トチの接触の状態を示す拡大説明図である。 ハニカム成形体の成形体底面に対する生トチの上面部の接触面積を模式的に示す説明図である。 本発明の生トチの別例構成を示す正面図である。 生トチに対するハニカム成形体の成形体セルの格子角度の一例を模式的に示す説明図である。 生トチに対するハニカム成形体の成形体セルの格子角度の一例を模式的に示す拡大説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の生トチ、及びハニカム成形体の焼成方法の実施の形態について詳述する。なお、本発明の生トチ、及びハニカム成形体の焼成方法は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、種々の設計の変更、修正、及び改良等を加え得るものである。

本発明の一実施形態の生トチ１は、図１〜図１０に示すように、略板状を呈し、一方の端面１２の外周側面１１（外周部）近傍が斜め方向に面取りされ、外径に対して平坦部１２ａが縮径してなる断面テーパー形状を呈する面取部１０を一方の端面１２に有している。

本実施形態の生トチ１は、一方の端面１２の平坦部１２ａに載置されるハニカム成形体１００と同一の成形材料（図示しない）から形成され、当該成形材料を押出成形機内に導入し、成形用口金を介して押出成形し、生切断、乾燥、仕上げ切断したハニカム成形体から構成されている。焼成前であるので、生トチ１は簡易に加工することができる。

断面形状が円形の場合は、生トチ用ハニカム成形体の端面を、ろくろ等の回転台の上に載置し、円板面方向を回転軸方向と一致させて回転台を回転させる。係る状態で、成形材料の一部を削り取り可能なナイフ様の削り具をハニカム成形体の一方の端面１２の外周側面１１近傍に近接させる。このとき、削り具の切削角度を一方の端面１２の面取部１０の斜壁面１３の角度に合致した状態にする。これにより、ハニカム成形体の一部が削り具によって削り取られ、外周側面１１及び平坦部１２ａに対してそれぞれ斜め方向に面取りされた斜壁面１３を有する面取部１０が一方の端面１２に形成された生トチ１が完成する。

本実施形態の生トチ１は、四角形格子状のセル隔壁１４によって区画された複数のセル１５を備えている。すなわち、生トチ１の一方の端面１２の平坦部１２ａ及び面取部１０と、当該平坦部１２ａと平行に対向する他の端面１６との間が成形体セル１０２で連通するように形成されている（図３参照）。なお、生トチ１に載置されるハニカム成形体１００にも四角形状の成形体セル隔壁１０１によって区画された複数の成形体セル１０２が形成され、ハニカム成形体１００の成形体上面１０３及び成形体底面１０４の間が成形体セル１０２で連通している（図９または図１０参照）。生トチの外周側面１１は載置されるハニカム成形体１００の外周部と同一の形状を有する。ここで、生トチ１の高さは、載置するハニカム成形体１００の高さよりも低く設定されている。また、図１，２、及び、図４〜図７において、上記セル隔壁１４及びセル１５の構成について、簡略化のために図示を省略している。なお、セルの形状は四角形以外に、三角形や六角形等もある。

上記構成を有する生トチ１により、一方の端面１２の平坦部１２ａの上に、略柱状のハニカム成形体１００を、成形体底面１０４を下方に向けて直立した状態で載置することができる（図４参照）。このとき、生トチ１の成形体セル１０２の長手方向に垂直な方向の断面積Ａに対する平坦部１２ａの面積Ｂの面積比率Ｒ（＝Ｂ／Ａ×１００／％）が、１０〜８５％の範囲、更に好ましくは、１０〜７０％の範囲、特に好ましくは、１５〜５０％の範囲となるように設定されている（図７参照）。

更に、平坦部１２ａと面取部１０の斜壁面１３との間のなす角度θが、３〜５０°の範囲、更に好ましくは３〜４５°の範囲、特に好ましくは、３〜１５°の範囲となるように設定されている（図６参照）。

本実施形態の生トチ１の他の端面１６は平坦部１６ａを有し、一方の端面の平坦部１２ａ及び他の端面１６の平坦部１６ａは平行であり、それぞれの平面度は、いずれも０．３ｍｍ以下に設定されている。すなわち、生トチ１が成形体底面１０４及び棚板面１０６と当接する面には、凹凸がほとんどなく、それぞれの凹凸の最大差が０．３ｍｍ以下になっている。これにより、ハニカム成形体１００と生トチ１と棚板１０５との間の摩擦抵抗が小さくなっている。

更に、生トチ１の複数のセル１５を区画する四角形格子状のセル隔壁１４の隔壁厚さＴが、０．１ｍｍ以下となるように設定されている。これにより、本実施形態の生トチ１は、隔壁厚さＴが非常に薄い複数のセル１５を備える、平坦部１２ａ及び面取部１０におけるセル１５の開口率が高いものである。また、生トチ１に載置されるハニカム成形体１００の成形体セル隔壁１０１の隔壁厚さＴも同様に設定されている。

上記構成の生トチ１を使用して、ハニカム成形体１００の焼成工程が実施される。具体的に説明すると、予め用意した矩形平板状の棚板１０５の棚板面１０６上に、本実施形態の生トチ１を載置する。棚板１０５は、高耐熱性セラミックス質のものから構成され、高温の焼成温度においても収縮を生じることはない。また、生トチ１が載置される棚板１０５の棚板面１０６は、生トチ１の他の端面１６よりも大きな面積のものである。そのため、棚板１０５に載置された生トチ１は、当該棚板１０５の棚板面１０６からはみ出すことなく、換言すれば、生トチ１の他の端面１６の平坦部１６ａが全て棚板面１０６と当接した状態で載置されている。

その後、棚板１０５上の生トチ１の平坦部１２ａに、押出成形された未焼成の柱状のハニカム成形体１００を、成形体底面１０４を下方に向け、かつ、成形体底面１０４の中心と生トチ１の平坦部１２ａの中心位置とが一致するように、ハニカム成形体１００を直立させて載置する。これにより、生トチ１の平坦部１２ａがハニカム成形体１００の成形体底面１０４で覆われ、棚板１０５及びハニカム成形体１００の間に生トチ１が介設された状態となる（図４，図５参照）。

このとき、生トチ１の断面積Ａに対する平坦部１２ａの平坦部面積Ｂの面積比率Ｒが、１０〜８５％の範囲内であり、かつ、平坦部１２ａ及び面取部１０の斜壁面１３の間のなす角度θが、３〜５０°の範囲となる条件を満たして、ハニカム成形体１００の載置が行われている。ここで、平坦部１２ａの平坦部面積Ｂの面積比率Ｒが、上記範囲内にあることによって、ハニカム成形体１００の自重を、成形体底面１０４の小さな一点等で支える必要がなく、ハニカム成形体１００の重量を平坦部１２ａの全体で分散して支持することができる。これにより、焼成中にハニカム成形体１００の自重によって成形体底面１０４が凹状に凹むことがない。

図５に示すように、ハニカム成形体１００は、生トチ１が面取部１０を有することにより、成形体底面１０４の外周近傍の一部が生トチ１と当接することがなく、生トチ１及び棚板１０５から浮いた状態で生トチ１に載置されている。この状態で焼成炉内に投入され、焼成工程が行われる。これにより、ハニカム成形体１００の焼成が完了し、ハニカム構造体（図示しない）が形成される。焼成工程において、生トチ１の平坦部１２ａがハニカム成形体１００の成形体底面１０４よりも小さく、かつ平坦部１２ａの近傍に断面テーパー形状の面取部１０が形成されていることにより、焼成工程中のガス流の影響やトンネル窯焼成の場合は焼成台車の移動による振動によっても、生トチ１に対してハニカム成形体１００が僅かに揺動する。係る揺動によって、ハニカム成形体１００及び生トチ１の間の拘束を緩和することが可能となる。

ハニカム成形体１００は、上記焼成工程において、セラミックス原料の焼結により、成形体セル１０２の長手方向及び当該成形体セル１０２の長手方向に直交する断面方向に沿ってそれぞれ焼成収縮が発生する。本実施形態の生トチ１は、ハニカム成形体１００と同一素材で形成されたものであるため、ハニカム成形体１００の焼成収縮とほぼ同じタイミングで、かつ、ほぼ同じ比率で、セル１５の長手方向（図２における紙面上下方向に相当）及びセル１５の長手方向に直交する断面方向（図２における紙面左右方向に相当）に沿って等方的に焼成収縮する。その結果、生トチ１及びハニカム成形体１００の間に焼成収縮による拘束が発生する可能性が低くなる。これにより、ハニカム成形体１００の成形体底面１０４において、セル隔壁１４の変形や切れによる不良や、真円度不良等を生じることがない。その結果、焼成工程における不良等の問題を解消し、製品形状等の品質の整ったハニカム構造体を安定的に製造することができる。

特に、本実施形態の生トチ１は、面取部１０を備えることにより、ハニカム成形体１００の成形体底面１０４と接する平坦部１２ａの面積Ｂが小さくなっている。更に、ハニカム成形体１００の成形体底面１０４の外周近傍部分は、生トチ１と直に接することがなく、棚板面１０６から浮いた状態となっている。その結果、ハニカム成形体１００は、生トチ１との接触等の外部からの影響をほとんど受けることなく、等方的に焼成収縮することができる。したがって、焼成工程において焼成収縮に影響を及ぼす生トチ１との接触が可能な限り排除された生トチ１とすることができる。

生トチ１は、更に一方の端面１２の平坦部１２ａ及び他の端面１６の平坦部１６ａの各面における平面度が０．３ｍｍ以下に設定されている。したがって、ハニカム成形体１００の成形体底面１０４が生トチ１と接していても、平面度が０．３ｍｍ以下の滑らかな平面で形成された平坦部１２ａによって、成形体底面１０４及び平坦部１２ａの間の抵抗を可能な限り小さくすることができる。したがって、焼成収縮の際の成形体底面１０４の一部が平坦部１２ａに引っ掛かる等の不具合を解消し、焼成収縮を阻害（拘束）することがない。

他の端面１６の平坦部１６ａの平面度を一方の端面１２の平坦部１２ａと同様に０．３ｍｍ以下とすることにより、棚板１０５の棚板面１０６と平坦部１６ａとの間の抵抗を小さくすることができる。ここで、前述したように、棚板１０５は、焼成工程において焼成収縮することがない。一方、生トチ１はハニカム成形体１００と同様に焼成収縮する。そのため、焼成工程において、生トチ１及び棚板１０５の間で収縮差が生じる。このとき、平坦部１６ａの平面度が０．３ｍｍよりも大きい場合、すなわち、平坦部１６ａの凹凸が大きい場合、生トチ１が焼成収縮する際に、平坦部１６ａ及び棚板１０５の間に局所的な引っ掛かりが生じ、自由収縮が拘束される可能性が高くなる。これにより、生トチ１が等方的に焼成収縮することが妨げられ、生トチ１が変形することがある。その結果、焼成対象のハニカム成形体１００と生トチ１の焼成収縮に差異を生じる可能性がある。そこで、該平坦部１６ａの平面度を０．３ｍｍ以下とすることにより、上記不具合を未然に防止することができる。

なお、上記で言う一方の端面１２の平坦部１２ａの平面度とは、生トチ１を他の端面１６の平坦部１６ａを下面として平板上に置き、平板に対して垂直方向に平板に対する平坦部１２ａの高さを測定した、最大値と最小値の差を言う。他の端面１６の平坦部１６ａの平面度とは、生トチ１を一方の端面１２の平坦部１２ａを下面として平板上に置き、平板に対して垂直方向に平板に対する平坦部１６ａの高さを測定した、最大値と最小値の差を言う。他の端面１６には平坦部１６ａの高さの最大値よりも大きい高さを有する点はないものとし、生トチ１の製作時に平坦部１６ａの最大値高さを上回る部位（バリ等）が生じた場合は加工除去する。

本発明の別例構成として、図８に示す構成を有する生トチ１’を例示することができる。ここで、説明を簡略化するため、図８において、本実施形態の生トチ１’と同一構成のものについては同一符号を付し、詳細な説明は省略するものとする。

別例構成の生トチ１’は、図８に示すように、他の端面１６の外周側面１１近傍を斜め方向に面取りした面取部２０を更に有している。面取部２０の形成は、前述した面取部１０と同様の手法を用いることができる。上記構成の生トチ１’をハニカム成形体１００の焼成に使用することにより、棚板１０５と接する生トチ１’の他の端面１６の平坦部１６ａの面積を小さくすることができる。その結果、棚板１０５及び生トチ１’の間に生じる抵抗を低減することができる。ここで、平坦部１６ａと面取部２０の斜壁面２１との間のなす角度θ’は、前述した平坦部１２ａ及び面取部１０の斜壁面１３との間のなす角度θと同様に、３〜５０°の範囲で設定することができる。前述したように、焼成工程において、ハニカム成形体１００は生トチ１’に載置された状態で焼成される。したがって、ハニカム成形体１００は別例構成の生トチ１’によって焼成時における揺動が生じやすくなり、係る揺動による焼成収縮の拘束を緩和する効果が高くなる。

更に、本発明の生トチ１，１’の上にハニカム成形体１００を載置する場合、図９及び図１０に示すように、生トチ１，１’のセル隔壁１４の格子方向Ｘに対し、ハニカム成形体１００の成形体セル隔壁１０１の格子方向Ｙを一致しないようにすることができる。ここで、セル隔壁１４の格子方向Ｘに対する成形体セル隔壁１０１の格子方向Ｙは、４５±１５°の範囲で偏位するようにずらして載置することが好ましい。セル隔壁１４及び成形体セル隔壁１０１の格子方向が一致する場合、生トチ１，１’に対しハニカム成形体１００が焼成収縮して引っ掛かる箇所が増える。そこで、上記のように、格子方向Ｘ，Ｙを互いに一致することがないように、偏位させることにより、焼成収縮の拘束が生じる可能性を低く抑えることができる。

生トチ１，１’において一方の端面１２と他の端面１６を入れ替えても同様の効果が期待できる。すなわち、一方の端面１２の平坦部１２ａを棚板面１０６と当接させ、他の端面１６の平坦部１６ａをハニカム成形体１００の成形体底面１０４と当接させても、上記に述べた一方の端面１２の平坦部１２ａをハニカム成形体１００の成形体底面１０４と当接させ、他の端面１６の平坦部を棚板面１０６と当接した場合と同様な効果を期待することができる。

以下、本発明の生トチ、及び生トチを使用した焼成方法について、下記の実施例に基づいて説明するが、本発明の生トチ及び焼成方法は、これらの実施例に限定されるものではない。

（１）生トチの作製
成形体底面積に対する生トチの上面の平坦部の面積比率Ｒ％、成形体底面及び面取部の斜壁面の間のなす角度θが、それぞれ上記範囲に合致する複数の生トチを作製した（実施例１）。更に、上記パラメータのうち少なくとも一つが上記条件から逸脱する生トチ（比較例１〜７）、従来から使用されているプレストチ（比較例８）、及び参考例１〜９を、比較対象のために併せて作製した。なお、生トチの作製は、前述のように、ハニカム成形体と同一の成形材料を用い、これを押出成形機から水平方向に押出し、所定の長さにカットした後、上側面取部を所定角度に削り取ることによって形成した。生トチの寸法は直径１４０ｍｍ、厚さ２０ｍｍとした。プレストチは直径１１５ｍｍ、厚さ８ｍｍとした。なお、上記パラメータ以外の条件については、各実施例及び比較例において同一の条件とした。また、比較例１〜７、及び参考例１〜９において、下側近傍に下側面取部は設けていない。実施例１は下面と上面とに同じテーパー形状を設けた。また、生トチの上面の平坦部及び下面の平坦部の平面度は比較例７を除いて０．２ｍｍに設定され、比較例７の平面度は０．４ｍｍに設定されている。セル隔壁の隔壁厚さは０．０６４ｍｍ（２．５ｍｉｌ）に、セル密度は９３セル／ｃｍ２（６００ｃｐｓｉ）に設定されている。

（２）ハニカム成形体の載置
上記（１）によって作製された生トチの上に、ハニカム成形体を載置する際の成形体セル隔壁の格子方向を、生トチのセル隔壁の格子方向と一致（表１における“０°”）させた場合（実施例１、参考例１〜８）、及び、互いの格子方向を４５°偏位（表１における“４５°”）させた場合（参考例９）の違いについて評価した。ハニカム成形体の直径は１４０ｍｍ、高さは１２０ｍｍ、隔壁厚さは０．０６４ｍｍ（２．５ｍｉｌ）、セル密度は９３セル／ｃｍ２（６００ｃｐｓｉ）に設定されている。焼成後のハニカム構造体の寸法は直径１３２ｍｍ、高さ１１４ｍｍである。なお、上記生トチおよびハニカム成形体の隔壁厚さおよびセル密度は焼成後の値である。

（３）焼成工程
作製した生トチをセラミックス質の棚板の棚板面に載置し、更に生トチの上面平坦部にハニカム成形体の成形体底面が当接するように、ハニカム成形体を載置した。ここで、ハニカム成形体の成形体底面の中心位置と生トチの上面平坦部の中心位置が略一致するように載置した。上記状態のハニカム成形体を棚板及び生トチととも焼成炉に投入した。なお、焼成時間及び焼成温度等の焼成条件については各実施例１〜１０及び比較例１〜８において同一の条件とした。係る焼成工程によって得られたハニカム構造体、及び、焼成済トチについて下記の項目について評価した。

（４）評価項目（セル隔壁変形）
焼成後のハニカム構造体の底面（端面）の形状を目視によって確認し、焼成収縮の際によってハニカム構造体のセル隔壁変形の有無を目視で判定した。なお、セル隔壁変形の判定基準は、隔壁の変位量が認められない場合は良好な状態として“Ａ”とし、変形量が僅かなものは許容可能として “Ｂ”とし、大きな変形が認められ許容範囲外であるものを“Ｃ”として三段階の評価を行った。係る評価項目により、本発明の生トチとセル隔壁変形との相関関係を把握することができる。

（５）評価項目（ハニカム構造体底面の真円度）
ハニカム構造体底面における真円度を評価した。真円度とは、円形形体の幾何学的円からの差（狂い）の大きさを表すものであり、最大の直径と最小の直径の差で示している。ここでは、ノギスでハニカム構造体底面における最大径と最小径の測定を行い、真円度の値を算出している。真円度の評価基準は、真円度の値が０．５８以下のものを“Ａ”、０．５９〜０．６０の範囲のものを“Ｂ”、０．６１以上のものを“Ｃ”として三段階評価を行った。これにより、ハニカム成形体の一部が焼成収縮の際に拘束され、等方的な収縮が行われなかったかの有無を確認することができる。

（６）評価項目（真円度の焼成前後の変化量）
焼成前のハニカム成形体底面と、焼成後のハニカム構造体底面とのそれぞれの真円度を算出し、焼成前後におけるハニカム構造体底面真円度の差を評価した。なお、真円度の差の値が、０．０４以下のものを“Ａ”、０．０５〜０．０６のものを“Ｂ”、０．０７以上のものを“Ｃ”として三段階の評価を行った。これにより、焼成の前後における真円度の差に基づいて、ハニカム成形体の一部が焼成収縮の際に拘束され、等方的な収縮が行われなかったかの有無の確認することができる。

（７）評価項目（セル隔壁の切れ、底面の凹み）
焼成後のハニカム構造体の底面を目視によって確認し、焼成工程においてセル隔壁の“切れ”や“凹み”等の不良の有無を判定した。なお、これらの判定基準は、切れや凹みが認められないものを“Ａ”、僅かな切れや凹みがあるものの許容範囲内であるものを“Ｂ”、大きなまたは多くの切れや深い凹みが認められ許容範囲外であるものを“Ｃ”として三段階の評価を行った。これにより、実際に焼成工程を経て得られるハニカム構造体の品質・形状と本発明の生トチとの相関関係を把握することができる。

実施例１、比較例１〜８、及び参考例１〜９の生トチ及びプレストチを用いてハニカム成形体を焼成し、焼成後の焼成済トチ及びハニカム構造体に対する評価項目をまとめたものを下記表１に示す。

（考察：実施例１、参考例１〜９）
表１に示されるように、面積比率Ｒ、及び、角度θの各パラメータがいずれも本発明の生トチにおいて規定した範囲内の場合、セル隔壁の変形、ハニカム構造体底面の真円度、焼成前後のハニカム構造体底面の真円度の差、セル隔壁の切れ、及び、凹みのいずれの評価項目においても良好な評価を得た（実施例１）。これにより、本発明の生トチに載置されたハニカム成形体が、焼成工程において等方的な焼成収縮を行うことができ、ハニカム成形体の成形体底面と生トチとの間、及び、生トチと棚板との間において焼成収縮による拘束を生じることがないことが確認された。特に、接触面積の比率を１５〜７０％、角度θを３〜４５°の範囲とすることにより、いずれの評価項目において高い評価を得ることができた（実施例１）。

一方、面積比率Ｒが規定範囲の上限値（＝８５％）となるように設定した生トチを用いてハニカム成形体を焼成した場合（参考例４，５）、ハニカム構造体底面の真円度及び焼成前後のハニカム構造体底面の真円度の差において僅かに低い評価となった。面積比率Ｒが大きくなることにより、ハニカム成形体の成形体底面が焼成収縮する際に拘束されやすくなり、上記ハニカム構造体底面の真円度の値に影響を与えたものと推察される。更に、角度θが規定範囲の上限値（＝５０°）の場合（参考例６）及び規定範囲の下限値（＝３°）の場合（参考例７）、いずれもハニカム構造体底面の真円度及び焼成前後のハニカム構造体底面の真円度の差において僅かに低い評価となった。焼成工程における移動の際の揺動が大きくなり過ぎ、あるいは、揺動がほとんど得られなかったことにより、このような結果が得られたものと考えられる。更に、面積比率Ｒが規定範囲の下限値（＝１０％）の場合、ハニカム構造体底面の真円度及び焼成前後のハニカム構造体底面の真円度の差とともに、底面に凹みが確認された。面積比率Ｒが小さくなることにより、ハニカム成形体を小さな平坦部で支持する必要があり、支持部分にハニカム成形体の荷重が集中するものと考えられ、凹みが発生したと思われる。なお、参考例４〜参考例８は、僅かに評価が下がるものの、いずれも許容範囲内である。

一方、生トチのセル隔壁の格子方向に対し、ハニカム成形体の成形体セル隔壁の格子方向を４５°偏位させたものは（参考例９）、面積比率Ｒが上限値（＝８５％）であるにも関わらず、いずれの評価項目においても良好な結果が得られた。すなわち、格子方向を変化させることにより、ハニカム成形体と生トチとの間の引っ掛かりが少なくなり、焼成収縮における拘束が生じにくくなる。したがって、格子方向を偏位させてハニカム成形体を載置することの有効性が示された。

実施例１は棚板に対向する生トチの面にもテーパーを設けたものであり、テーパー形状は生トチ両面で参考例３のテーパー面と同様である。参考例３と比較してハニカム構造体底面の真円度が良化しており、棚板面及び生トチの間の干渉を軽減した効果が見られる。

（考察：比較例１〜８）
一方、面積比率Ｒが１００％の生トチ（比較例１）の場合、換言すれば、本発明の生トチにおいて面取部の構成を有さない、従来の生トチの場合、凹み以外の評価項目において“Ｃ”または“Ｂ”の評価が示された。更に、面積比率Ｒが８５％、かつ、面取部を有さない断面階段状の生トチ（比較例２）の場合、セル隔壁の切れ及び凹み以外の評価項目において“Ｃ”または“Ｂ”の評価が示された。

また、面積比率Ｒが規定範囲の上限値（＝８５％）であり、かつ角度θも規定範囲の上限値（＝５０°）または上限値の近傍（＝４５°）である場合（比較例３，４）及び面積比率Ｒが規定範囲の下限値（＝１０％）の場合（比較例５）には、ハニカム構造体底面の真円度及び焼成前後のハニカム構造体底面の真円度の差において“Ｃ”の評価が示された。特に、比較例５においては、支持面積が小さいため、凹みの評価が僅かに低下した。更に、面積比率Ｒが規定範囲の下限値を下回る場合（比較例６）、特に凹みが大きくなることが示された。一方、従来のプレストチの場合（比較例８）、特にセル隔壁の変形が顕著に確認された。

比較例７は平坦部の平面度を０．４ｍｍとしたもので、その他の生トチ形状は実施例４と同じである。実施例４と比較して、ハニカム構造体底面の真円度および焼成前後の真円度変化が悪化している。平面度が０．３ｍｍを超えると、ハニカム成形体底面が生トチの平坦部から受ける拘束が増すことが確認された。

上記実施例１、比較例１〜８、及び参考例１〜９において示されたように、面積比率Ｒが１０〜８５％、更に好ましくは１０〜７０％であり、特に好ましくは１５〜５０％であり、角度θが３〜５０°であり、更に好ましくは３〜４５°であり、特に好ましくは３〜１５°のパラメータを満たす条件で作製され、かつ、上面及び下面の両面に面取部を有する生トチを用いてハニカム成形体を焼成することにより、セル隔壁の変形がなく真円度の高く、セル隔壁の切れや端面の凹みのないハニカム構造体を製造することができる。

本発明の生トチ、及びハニカム成形体の焼成方法は、自動車排ガス浄化用触媒担体、ディーゼル微粒子除去フィルタ、あるいは燃焼装置用蓄熱体等に利用可能なハニカム構造体の製造に使用することができる。

１，１’：生トチ（ハニカム成形体焼成用生トチ）、１０：一方の端面の面取部、１１：外周側面（外周部）、１２：一方の端面、１２ａ：一方の端面の平坦部、１３，２１：斜壁面、１４：セル隔壁、１５：セル、１６：他の端面、１６ａ：他の端面の平坦部、２０：他の端面の面取部、１００：ハニカム成形体、１０１：成形体セル隔壁、１０２：成形体セル、１０３：成形体上面、１０４：成形体底面、１０５：棚板、１０６：棚板面、Ｔ：隔壁厚さ、θ，θ’：平坦部と面取部のなす角度、Ａ：断面積、Ｂ：平坦部面積。

Claims (7)

1. ハニカム成形体を焼成するために用いられ、格子状のセル隔壁によって区画された複数のセルを備えるハニカム成形体焼成用生トチであって、板状を呈し、前記ハニカム成形体と同一素材で形成され、一方の端面及び他の端面の外周部がそれぞれ斜め方向に面取りされ、外径に対して前記端面が縮径した断面テーパー形状を呈する面取部を有し、前記端面から前記面取部を除いた平坦部の前記生トチの断面に対する面積の比率Ｒが、１０〜８５％であり、前記平坦部及び前記面取部の間のなす角度θが、３〜５０°であり、前記他の端面が上記平坦部と平行な平坦部を有し、前記一方の端面の平坦部及び前記他の端面の平坦部のそれぞれの平面度が、０．３ｍｍ以下であり、前記セル隔壁の隔壁厚さが、０．１ｍｍ以下であり、前記生トチの外周部が載置される前記ハニカム成形体の外周部と同一の形状を有するハニカム成形体焼成用生トチ。
2. 前記平坦部及び前記面取部の間のなす角度θが、３〜４５°であり、前記一方の端面の前記平坦部の前記生トチの断面に対する面積の比率Ｒが、１０〜７０％である請求項１に記載の生トチ。
3. 前記一方の端面の前記平坦部の前記生トチの断面に対する面積の比率Ｒが、１５〜５０％である請求項１または２に記載の生トチ。
4. 前記平坦部及び前記面取部の間のなす角度θが、３〜１５°である請求項１〜３のいずれか一項に記載の生トチ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム成形体焼成用生トチを用いて焼成するハニカム成形体の焼成方法であって、棚板に載置された前記生トチの上に、前記ハニカム成形体を直立させた状態で載置し、焼成を行うハニカム成形体の焼成方法。
6. 前記生トチは、前記ハニカム成形体と同一の格子状のセル隔壁によって区画された複数のセルを備えている、請求項５に記載の焼成方法。
7. 前記生トチの前記セル隔壁の格子方向に対し、前記ハニカム成形体の成形体セル隔壁の格子方向が一致しないように前記生トチの上に前記ハニカム成形体を載置する請求項６に記載の焼成方法。

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