特許 6483468 ハニカム構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6483468

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】ハニカム構造体

(51)【国際特許分類】

   C04B 38/06 20060101AFI20190304BHJP

   C04B 35/565 20060101ALI20190304BHJP

   B01J 35/04 20060101ALI20190304BHJP

   B01D 46/00 20060101ALI20190304BHJP

   B01D 39/20 20060101ALI20190304BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20190304BHJP

【ＦＩ】

   C04B38/06 E

   C04B35/565

   B01J35/04 301J

   B01D46/00 302

   B01D39/20 D

   F01N3/28 301P

【請求項の数】4

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-30868(P2015-30868)

(22)【出願日】2015年2月19日

(65)【公開番号】特開2015-178445(P2015-178445A)

(43)【公開日】2015年10月8日

【審査請求日】2017年11月15日

(31)【優先権主張番号】61/954,770

(32)【優先日】2014年3月18日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(72)【発明者】

【氏名】宮入 由紀夫

(72)【発明者】

【氏名】菊池 芳郎

(72)【発明者】

【氏名】木俣 貴文

【審査官】 小川 武

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第０３／０８２７７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／１２８１４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００５／００９９２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−３５６３８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ３５／００−３５／８４，３８／００−３８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流路となる第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、
前記隔壁が、耐火物骨材と、当該耐火物骨材同士を結合するボンド材と、を有する多孔体からなり、
前記ボンド材が、金属Ｓｉ及び酸化物材料としてのコージェライトを含み、
前記隔壁を構成する前記多孔体の気孔率が２５％以上、７０％以下であり、
前記多孔体全体の質量に占める前記ボンド材の質量の比率が、３０質量％以上、５０質量％以下であり、
前記ボンド材の質量に占める前記コージェライトの質量の比率が、３０質量％以上、８０質量％以下であり、
前記多孔体全体の質量に占める前記コージェライトの質量の比率が２６質量％以上、４０質量％以下である、ハニカム構造体。

【請求項2】

前記多孔体の気孔率が２５％以上、５５％以下であり、
８００℃における熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である、請求項１に記載のハニカム構造体。

【請求項3】

前記多孔体の気孔率が２５％以上、３２％以下である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。

【請求項4】

８００℃における比熱容量が、２．５Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、高強度であり、熱容量、及び熱伝導率が大きいため、高温使用下でも破損しにくいハニカム構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

ハニカム構造体は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集し、排ガス中から除去するためのフィルタ、又は排ガス中の有害物質（ＮＯ_ｘ等）を浄化する触媒を担持するための触媒担体として、広く用いられている。また、このようなハニカム構造体を、高温の排ガスに曝される環境下で使用するために、ハニカム構造体の構成材料として炭化珪素粒子のような耐火性粒子を使用することが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末を出発材料とし、これを所望の形状に成形、乾燥後、１６００〜２２００℃の温度範囲で焼成して得られる触媒担体が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の触媒担体は、非常に高い焼成温度が必要であるため、コストが高く、また、熱膨張率の高い炭化珪素を高温焼成するため、焼成歩留まりが低い点等の問題を抱えていることがあった。また、特許文献２には、比較的低い焼成温度で安価に製造できるハニカム構造体として、炭化珪素粒子（ＳｉＣ）と金属珪素（Ｓｉ）とを含むハニカム構造体が開示されている。しかしながら、特許文献２に記載のハニカム構造体は、炭化珪素と金属珪素の濡れ性が不十分である点、ハニカム構造体を高強度にできない点、ハニカム構造体の熱伝導率が不十分であるため、熱応力によりハニカム構造体が破損する点等の問題を抱えていることがあった。

【0004】

また、特許文献３及び４には、上記のような触媒担体、及びハニカム構造体が抱える問題点の改善を図るための技術が開示されている。即ち、特許文献３には、炭化珪素粒子（ＳｉＣ）と金属珪素（Ｓｉ）とを含み、炭化珪素粒子及び／又は金属珪素の表面、又は周辺に、アルカリ土類金属等を含む炭化珪素多孔体が開示されている。また、特許文献４には、炭化珪素粒子（ＳｉＣ）と金属珪素（Ｓｉ）とが、細孔を保持した状態で結合されており、当該細孔のうちの微細孔の一部に酸化ストロンチウム等の相を有する炭化珪素多孔体が開示されている。そして、これらのように構成することで、珪素と炭化珪素の濡れ性を改善し、珪素界面と炭化珪素界面との接触面積を増加させ、炭化珪素多孔体の強度と熱伝導性の向上を図り、高温使用下においても、炭化珪素多孔体が破損しにくくなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６−１８２２２８号公報

【特許文献2】特開２００２−２０１０８２号公報

【特許文献3】特許第４３０７７８１号

【特許文献4】特許第４４２６４５９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、金属珪素を炭化珪素粒子−炭化珪素粒子間のボンド材料として使用している特許文献３、及び４に記載された発明においては、依然として、金属珪素の濡れ性が不十分であることがあった。そして、金属珪素の濡れ性が不十分であるため、ハニカム構造体を高強度にできない点、ハニカム構造体の熱伝導率が不十分であるため、熱応力によりハニカム構造体が破損する点等の問題が依然として解消されないことがあった。また、金属珪素は、炭化珪素に比して熱容量が約半分と小さいため、フィルタ（ハニカム構造体）に堆積した粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生する際に、フィルタの温度が高くなりすぎることがあった。更に、熱膨張率が大きいため、フィルタ再生時において、フィルタの温度が高くなった際に、フィルタに生じる熱応力が大きく、フィルタが破損し、破損した部分から粒子状物質が漏れることがあった。

【0007】

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものである。本発明によれば、高強度であり、熱容量、及び熱伝導率が大きいため、高温使用下でも破損しにくいハニカム構造体が提供される。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。

【0009】

［１］ 流体の流路となる第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、前記隔壁が、耐火物骨材と、当該耐火物骨材同士を結合するボンド材と、を有する多孔体からなり、前記ボンド材が、金属Ｓｉ及び酸化物材料としてのコージェライトを含み、前記隔壁を構成する前記多孔体の気孔率が２５％以上、７０％以下であり、前記多孔体全体の質量に占める前記ボンド材の質量の比率が、３０質量％以上、５０質量％以下であり、前記ボンド材の質量に占める前記コージェライトの質量の比率が、３０質量％以上、８０質量％以下であり、前記多孔体全体の質量に占める前記コージェライトの質量の比率が２６質量％以上、４０質量％以下である、ハニカム構造体。

【0010】

［２］ 前記多孔体の気孔率が２５％以上、５５％以下であり、８００℃における熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である、前記［１］に記載のハニカム構造体。

【0011】

［３］ 前記多孔体の気孔率が２５％以上、３２％以下である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

【0013】

［４］ ８００℃における比熱容量が、２．５Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）以上である、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【発明の効果】

【0014】

本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造体を粒子状物質（以下、単に「ＰＭ」ということがある）捕集用のフィルタとして用いた場合に、フィルタ再生時において、熱応力による破損を生じにくい。また、本発明のハニカム構造体は、従来のハニカム構造体に比して、耐火物骨材同士を結合する部分であるボンドネック部の強度が向上しているため、ハニカム構造体の強度が高い。更に、本発明のハニカム構造体は、耐火物骨材同士を結合する部分であるボンドネック部の強度が向上するために、従来のハニカム構造体よりも低い気孔率となっているが、排ガスが通過しない気孔が少ないため、圧力損失が低い。以下、「ＰＭ捕集用のフィルタとして用いる場合のハニカム構造体」を、単に「ハニカムフィルタ」ということがある。

【0015】

より具体的には、本発明のハニカム構造体は、隔壁を有するハニカム構造部を備え、当該隔壁が、耐火物骨材と、当該耐火物骨材同士を結合するボンド材とを有する多孔体からなる。そして、隔壁を構成する多孔体の気孔率が２５％以上、７０％以下である。また、ボンド材が、金属Ｓｉ及び酸化物材料としてのコージェライトを含み、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率が、３０質量％以上、５０質量％以下であり、ボンド材の質量に占めるコージェライトの質量の比率が、３０質量％以上、８０質量％以下である。また、このように構成することにより、ハニカムフィルタの再生時における、ハニカムフィルタの最高温度Ｔ_ｍａｘを従来のハニカムフィルタに比して、低温化することができる。即ち、多孔体のボンド材が上記のような構成であり、且つ、隔壁が上記のような気孔率であることにより、本発明のハニカム構造体は、熱容量、熱伝導率が共に大きい。一般に熱容量が大きくなるように構成する場合は、熱伝導率が小さくなる傾向にあるが、本発明のハニカム構造体は、上記のような構成とすることにより、熱容量を大きくしつつも、熱伝導率も大きく保っている。ハニカムフィルタ再生時において、本発明のハニカム構造体と、従来のハニカムフィルタとが同じ高温下におかれた場合には、熱容量が大きい本発明のハニカム構造体の最高温度は、従来のハニカムフィルタに比して低くなる。したがって、本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造体全体に生じる熱応力が小さく、ハニカム構造体が破損しにくい。また、本発明のハニカム構造体は、熱伝導率も大きいため、局所的な温度上昇によりハニカム構造体の一部にクラックが発生することも有効に抑止することができる。また、本発明のハニカム構造体は、多孔体の気孔率が上述のような値であり、且つ、ボンド材の比率が上述のような値であることにより、ボンドネック部が従来のハニカムフィルタに比べて太いため、ハニカム構造体の強度が高い。「ボンドネック部」とは、「耐火物骨材の粒子間の結合部分」のことを意味する。更に、本発明のハニカム構造体は、従来の高気孔率ハニカム構造体に比べて、気孔率が小さい。一般に、気孔率が小さいと圧力損失が高くなる傾向にあるが、本発明のハニカム構造体は、排ガスが通過しない非利用気孔が少なく、ほとんどすべての気孔が、排ガスが通過する利用気孔となるため、初期圧力損失、及びＰＭ堆積時圧力損失が小さい。利用気孔とは、気孔の少なくとも一部が隔壁の表面において開口している気孔のことであり、水銀ポロシメーターによる気孔率測定の際に、水銀が侵入する開気孔のことである。非利用気孔とは、気孔が隔壁の表面において開口していない気孔のことであり、水銀ポロシメーターによる気孔率測定の際に、水銀が侵入しない閉気孔のことである。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。

【図2A】本発明のハニカム構造体における、隔壁の微細構造を説明する模式図である。

【図2B】従来のハニカム構造体における、隔壁の微細構造を説明する模式図である。

【図3】本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。

【図4】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。

【0018】

（１）ハニカム構造体
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図１に示すようなハニカム構造体１００である。図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。

【0019】

図１に示すように、本実施形態のハニカム構造体１００は、流体の流路となる第一端面１から第二端面３まで延びる複数のセル５を区画形成する隔壁７を有する柱状のハニカム構造部９を備えている。そして、隔壁７が、耐火物骨材と、当該耐火物骨材同士を結合するボンド材とを有する多孔体からなる。また、ハニカム構造部９の隔壁７を構成する多孔体の気孔率が２５％以上、７０％以下である。また、ボンド材が、金属Ｓｉ及び酸化物材料としてのコージェライトを含み、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率が、３０質量％以上、５０質量％以下であり、ボンド材の質量に占めるコージェライトの質量の比率が、３０質量％以上、８０質量％以下である。多孔体全体の質量中に含まれるボンド材の質量の比率は、以下の方法で測定することができる。まず、ハニカム構造体の隔壁から切り出した材料試験片の全質量を測定する。次に、切り出した材料試験片について、蛍光Ｘ線分析を行い、結晶成分の定性把握をする。次に、走査型電子顕微鏡にて当該材料試験片を撮像し、得られたＳＥＭ画像より、当該ＳＥＭ画像中の耐火物骨材の領域面積比を求める。そして、求めた耐火物骨材の領域面積比、及び蛍光Ｘ線分析の結果より既知の耐火物骨材の粒子密度から、材料試験片の全質量に占める耐火物骨材の質量の比率を求める。材料試験片中の耐火物骨材以外の残部がボンド材であり、材料試験片の全質量及び耐火物骨材の質量の比率から、ボンド材の質量の比率を求める。また、ボンド材の質量に占める酸化物の質量の比率は、以下の方法で測定することができる。まず、ハニカム構造体の隔壁から切り出した材料試験片について、蛍光Ｘ線分析を行い結晶成分の定性把握をする。次に、検量線にもとづき、蛍光Ｘ線分析の各結晶成分のカウント数より各成分の定量把握を行う。また、図１において、符号１０は外周壁を示す。

【0020】

上述したように、本実施形態のハニカム構造体においては、隔壁を構成する多孔体の気孔率、多孔体全体の質量に占めるボンド材の比率、及びボンド材の質量に占めるコージェライトの質量の比率が所定の比率となっている。したがって、本実施形態のハニカム構造体は、熱容量、及び熱伝導率が大きいため、ハニカムフィルタ再生時において、ハニカム構造体の熱応力割れによるＰＭ漏れが生じにくい。また、熱伝導率も大きいため、ハニカム構造体に局所的な温度上昇が生じた場合にも、ハニカム構造体の一部にクラックが発生することも有効に抑止することができる。更に、耐火物骨材と耐火物骨材との結合部分である、ボンドネック部が従来のハニカムフィルタに比べて太いため、ハニカム構造体の強度が高い。

【0021】

本実施形態のハニカム構造体１００における、耐火物骨材同士はボンド材により結合されている。図２Ａは、本発明のハニカム構造体における、隔壁の微細構造を示しており、図２Ｂは、従来のハニカム構造体における、隔壁の微細構造を示している。図２Ａに示すように、本実施形態のハニカム構造体の耐火物骨材１１同士は、ボンド材１３により結合されており、耐火物骨材１１同士の間、耐火物骨材１１とボンド材１３との間、ボンド材１３とボンド材１３の間に気孔１２が形成されている。そして、図２Ｂに示すように、従来のハニカム構造体の耐火物骨材１１’同士は、ボンド材１３’により結合されており、耐火物骨材１１’同士の間、耐火物骨材１１’とボンド材１３’との間、ボンド材１３’とボンド材１３’の間に気孔１２’が形成されている。本実施形態のハニカム構造体のボンドネック部１４と、従来のハニカム構造体のボンドネック部１４’と、を比較すると、本実施形態のハニカム構造体のボンドネック部は、従来のハニカム構造体のボンドネック部よりも太くなっている。このため、本実施形態のハニカム構造体は、ハニカム構造体の強度が高い。

【0022】

本実施形態のハニカム構造体における、多孔体からなる隔壁は、耐火物骨材と、当該耐火物骨材同士を結合するボンド材と、を有する。多孔体全体の質量に占める、耐火物骨材、及びボンド材の質量の比率は、８０質量％以上、９９質量％以下であることが好ましく、９０質量％以上、９９質量％以下であることが更に好ましく、９５質量％以上、９９質量％以下であることが特に好ましい。多孔体全体の質量に占める、耐火物骨材、及びボンド材の質量の比率が、８０質量％より小さいと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。多孔体全体の質量に占める、耐火物骨材、及びボンド材の質量の比率は、蛍光Ｘ線定量分析により測定した値である。

【0023】

本実施形態のハニカム構造体におけるボンド材は、金属Ｓｉ及び酸化物材料としてのコージェライトを含む。ボンド材の質量中に占める金属Ｓｉ及び酸化物材料の質量の比率は、８０質量％以上、９９質量％以下であることが好ましく、９０質量％以上、９９質量％以下であることが更に好ましく、９５質量％以上、９９質量％以下であることが特に好ましい。このように構成することにより、耐火物骨材に対するボンド材の濡れ性が向上し、ほぼ全て、或いは全ての気孔が利用気孔（別言すれば、開気孔）となる。また、ボンド材の組成は均一であることが好ましいが、局所的に金属Ｓｉのみで耐火物骨材を結合している部分があってもよく、局所的に酸化物材料のみで耐火物骨材を結合している部分があってもよい。金属Ｓｉ及び酸化物材料を含む、ボンド材の質量中に占める金属Ｓｉ及び酸化物材料の質量の比率は、蛍光Ｘ線定量分析により測定した値である。

【0024】

ボンド材の質量に占めるコージェライトの質量の比率は、３０質量％以上、８０質量％以下であり、３０質量％以上、６０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以上、５０質量％以下であることが更に好ましく、３０質量％以上、４０質量％以下であることが特に好ましい。このように構成することによりハニカム構造体の熱伝導率を大きく保ちつつ、熱容量を大きくすることができる。したがって、ハニカム構造体をフィルタとして用いた場合に、フィルタ再生時のハニカム構造体の温度を低く保つことができ、熱応力割れによるＰＭ漏れが生じない。ボンド材の質量に占めるコージェライトの質量の比率が３０質量％未満であると、熱容量の小さい金属Ｓｉの比率が大きくなるため、ハニカム構造体の熱容量が小さくなり、フィルタ再生時にハニカム構造体が高温となり、熱応力割れによるＰＭ漏れを生じやすくなる。また、ボンド材の質量に占める酸化物の質量の比率が８０質量％を超えると、熱伝導率の大きい金属Ｓｉの比率が小さくなるため、ハニカム構造体の熱伝導率が小さくなり、フィルタ再生時にハニカム構造体が高温となり、熱応力割れによるＰＭ漏れを生じやすくなる。ボンド材の質量に占めるコージェライトの質量の比率は、蛍光Ｘ線定量分析により測定した値である。

【0025】

多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率は、３０質量％以上、５０質量％以下であり、３０質量％以上、４５質量％以下であることが好ましく、３０質量％以上、４０質量％以下であることが更に好ましく、３０質量％以上、３５質量％以下であることが特に好ましい。多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率が、３０質量％未満であると、耐火物骨材同士を十分に結合できないことがあり、５０質量％より大きいと、多孔体の気孔率が低くなりすぎることがある。

【0026】

隔壁を構成する多孔体の気孔率は、２５％以上、７０％以下であり、２５％以上、５５％以下であることが好ましく、２５％以上、３２％以下であることが更に好ましい。気孔率をこのような値とすることで、ハニカム構造体の熱容量、及び熱伝導率が大きくなり、フィルタ再生時におけるハニカム構造体の最高温度が低くなる。気孔率の値は、水銀ポロシメーターにより測定した値である。

【0027】

多孔体全体の質量に占めるコージェライトの質量の比率は、２６質量％以上、４０質量％以下であり、２６質量％以上、３５質量％以下であることが好ましく、２６質量％以上、３０質量％以下であることが特に好ましい。このように構成することにより、耐火物骨材に対するボンド材の濡れ性を向上させることができ、ボンドネック部を太くすることができる。また、ハニカム構造体の熱容量を大きくしつつも、ある程度の熱伝導率を確保することができる。多孔体全体の質量に占めるコージェライトの質量の比率は、蛍光Ｘ線定量分析により測定した値である。

【0028】

ハニカム構造体の８００℃における熱伝導率が、５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましく、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが更に好ましく、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが特に好ましい。ハニカム構造体の８００℃における熱伝導率が、５Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であると、ハニカム構造体に局所的な温度上昇が生じた際に、ハニカム構造体にクラックが発生しやすくなることがある。また、ハニカム構造体の８００℃における熱伝導率が、２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きいと、ハニカムフィルタ再生時においてハニカム構造体の温度が十分に高くならず、ＰＭが燃え残ることがある。８００℃における熱伝導率の値は、レーザーフラッシュ法により測定した値である。

【0029】

耐火物骨材とは、大気圧において、溶融点、昇華点、及び分解点が１３００℃以上であるものを指す。

【0030】

耐火物骨材としては、炭化珪素、窒化珪素等が挙げられるが、炭化珪素であることが特に好ましい。また、耐火物骨材の平均粒子径は、５μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上、１５μｍ以下であることが更に好ましく、１０μｍ以上、１３μｍ以下であることが特に好ましい。耐火物骨材の平均粒子径が、５μｍよりも小さいと、多孔体の気孔率が小さくなりすぎることがあり、２０μｍよりも大きいと、多孔体の気孔率が大きくなりすぎることがある。平均粒子径の値は、レーザー回折法により測定した値である。

【0031】

酸化物材料は、コージェライトを含む。また、参考例として、酸化物材料としては、Ａｌ、Ｓｉ、及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含む酸化物、又は、当該酸化物を２種類以上含む混合物を主成分とすることが好ましい。また、コージェライト及びムライトを主成分とすることが更に好ましく、コージェライトを主成分とすることが特に好ましい。なお、「主成分」とは、酸化物材料の質量に占める比率が、９０質量％以上である成分のことを意味し、９５質量％以上であることが好ましく、９８質量％以上であることが更に好ましい。

【0032】

ハニカム構造体の８００℃における比熱容量が、２．５Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）以上であることが好ましく、２．５Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）以上、３．５Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）以下であることが更に好ましく、２．５Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）以上、３．０Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）以下であることが特に好ましい。ハニカム構造体の８００℃における比熱容量が、２．５Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）未満であると、フィルタ再生時にハニカム構造体が高温となり、破損することがある。また、ハニカム構造体の８００℃における比熱容量が、３．５Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）より大きいと、フィルタ再生時において、ハニカム構造体の温度が低くなりすぎ、ハニカム構造体に堆積したＰＭを燃焼しきれない（燃え残る）ことがある。比熱容量の値は、レーザーフラッシュ法により測定した値である。

【0033】

ハニカム構造部のセル密度は、１０セル／ｃｍ^２以上、５４セル／ｃｍ^２以下であることが好ましく、１１セル／ｃｍ^２以上、４８セル／ｃｍ^２以下であることが更に好ましく、１２セル／ｃｍ^２以上、３０セル／ｃｍ^２以下であることが特に好ましい。ハニカム構造部のセル密度とは、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面における、単位面積当たりのセルの個数のことである。セル密度が小さ過ぎると、ＰＭ捕集性能が低下することや初期圧力損失が大きくなることやハニカム構造体の熱伝導率が大きくなりすぎることがある。セル密度が大き過ぎると、ハニカム構造部の流入端面付近にＰＭが堆積し、セルがＰＭによって閉塞していくため、圧力損失が大きくなることがあり、また、ハニカム構造体の熱伝導率が小さくなりすぎることがある。

【0034】

隔壁を構成する多孔体に形成された気孔の平均細孔径は、７μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上、２５μｍ以下であることが更に好ましく、９μｍ以上、２０μｍ以下であることが特に好ましい。平均細孔径が小さすぎると、ハニカム構造体の圧力損失が大きくなることがある。平均細孔径が大きすぎると、ＰＭが隔壁に捕集されずにすり抜けることがある。平均細孔径の値は、水銀ポロシメーターにより測定した値である。

【0035】

隔壁の厚さは、５０μｍ以上、８００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上、５６０μｍ以下であることが更に好ましく、１２５μｍ以上、３５０μｍ以下であることが特に好ましい。隔壁の厚さが、５０μｍよりも薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがあり、８００μｍよりも厚いと初期圧力損失が大きくなることがある。隔壁の厚さは、光学顕微鏡により測定した値である。

【0036】

ハニカム構造部の外周壁の厚さは特に限定されないが、０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることが好ましい。０．３ｍｍより薄いと外周壁近傍のセルが欠けやすく、強度が低下することがある。また、３ｍｍより厚いと、圧力損失が増大することがある。また、ハニカム構造部の外周壁は、ハニカム構造部の隔壁と一体的に押出成形されたものであってもよく、外周コート材を塗布することにより外周壁を作成したものであってもよい。

【0037】

ハニカム構造部のセルの延びる方向に垂直な断面における、ハニカム構造部の形状（以下、単に「ハニカム構造部の断面形状」ということがある）に、特に制限はない。三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、又は楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。また、ハニカム構造部の大きさは、特に限定されないが、セルの延びる方向における長さが５０〜４００ｍｍであることが好ましい。ハニカム構造部の長さがこのような範囲であると、ハニカム構造体によって、圧力損失を増大させずに、優れた捕集性能で排ガスを処理することができる。５０ｍｍより短いと、捕集性能が悪化することがある。また、４００ｍｍより長いと、捕集性能向上はあまり期待できず、むしろ、圧力損失が増大することがある。捕集性能と圧力損失のバランスを考えると、ハニカム構造部の長さは、１００〜３００ｍｍであることが、更に好ましく、１２０〜２６０ｍｍであることが特に好ましい。このように構成すると、複数個のハニカム構造体を、缶体内に直列に配置する場合において、効果的である。ハニカム構造部の底面の直径は、上記範囲内において、エンジン排気量や出力に合わせて、適宜選定される。

【0038】

本実施形態のハニカム構造体は、隔壁の少なくとも一部に触媒、例えば、酸化触媒が担持されたものであってもよい。更に詳細には、ハニカム構造体を構成するハニカム構造部の隔壁に触媒が担持されていることが好ましい。ハニカム構造体の単位体積当りの触媒の担持量は、５ｇ／ｃｍ^３以上、２００ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、５ｇ／ｃｍ^３以上、１５０ｇ／ｃｍ^３以下であることが更に好ましく、５ｇ／ｃｍ^３以上、１２０ｇ／ｃｍ^３以下であることが特に好ましい。５ｇ／ｃｍ^３未満であると、触媒効果が発揮され難くなることがある。２００ｇ／ｃｍ^３より多いと、隔壁の細孔が閉塞することにより、圧力損失が大きくなり、捕集効率が著しく低下することがある。

【0039】

本実施形態のハニカム構造体に触媒を担持する場合には、触媒は、三元触媒、ＳＣＲ触媒、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒、酸化触媒からなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。三元触媒とは、主に炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を浄化する触媒のことをいう。三元触媒としては、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）を含む触媒を挙げることができる。ＳＣＲ触媒は、被浄化成分を選択還元する触媒である。特に、本実施形態のハニカム構造体においては、ＳＣＲ触媒が、排ガス中のＮＯ_Ｘを選択還元するＮＯ_Ｘ選択還元用ＳＣＲ触媒であることが好ましい。ＮＯ_Ｘ選択還元用ＳＣＲ触媒としては、排ガス中のＮＯ_Ｘを選択還元して浄化する触媒を好適例として挙げることができる。また、ＳＣＲ触媒としては、金属置換されたゼオライトを挙げることができる。ゼオライトを金属置換する金属としては、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）を挙げることができる。ゼオライトとしては、ベータゼオライトを好適例として挙げることができる。また、ＳＣＲ触媒が、バナジウム、及びチタニアからなる群より選択される少なくとも１種を主たる成分として含有する触媒であってもよい。ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒としては、アルカリ金属、及び／又はアルカリ土類金属等を挙げることができる。アルカリ金属としては、カリウム、ナトリウム、リチウム等を挙げることができる。アルカリ土類金属としては、カルシウムなどを挙げることができる。酸化触媒としては、貴金属を含有するものを挙げることができる。酸化触媒として、具体的には、白金、パラジウム及びロジウムからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものが好ましい。

【0040】

これまでに説明した、一の実施形態において好ましいとされる種々の構成は、以下で説明する他の実施形態、及び更に他の実施形態においても好ましい構成である。

【0041】

次に、本発明のハニカム構造体の他の実施形態について説明する。本実施形態のハニカム構造体は、図３に示すようなハニカム構造体１０１である。図３は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。図３において、一の実施形態のハニカム構造体と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略することがある。

【0042】

図３に示すように、他の実施形態のハニカム構造体１０１は、ハニカム構造部９ｂが、外壁１６を有する柱状のハニカムセグメント１５を複数個有するものである。そして、複数個のハニカムセグメント１５の互いの側面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合部１７により接合されたセグメント構造のハニカム構造部９ｂを備えるハニカム構造体１０１である。ハニカムセグメント１５は、第一端面１から第二端面３まで延びる流体の流路となる複数のセル５ｂを区画形成する多孔体からなる多孔質の隔壁７ｂ及び隔壁７ｂを取り囲むように配設された外壁１６を有するものである。接合部１７は、隣接して配置されるハニカムセグメント１５の外壁１６同士を接合するためのものである。この接合部１７は、ハニカム構造部９ｂに生じる熱応力を緩衝するための緩衝剤として機能してもよい。図３に示すハニカム構造体１０１では、複数個のハニカムセグメント１５が接合された接合体の最外周に、外周壁１０ｂが配置されている。セグメント構造のハニカム構造部９ｂを備えるハニカム構造体１０１において、隣り合うハニカムセグメント１５の外壁１６同士が接する部分、及び接合部１７については、隔壁７ｂと見なさない。

【0043】

接合部については、ハニカム構造体の熱容量を大きくし、且つ熱伝導率もある程度大きくするために、接合部がＳｉＣ粒子、及びアルミナファイバを含むことが好ましい。また、従来公知のセグメント構造のハニカム構造部における接合部と同様に構成されたものを用いてもよい。

【0044】

次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。本実施形態のハニカム構造体は、図４に示すようなハニカム構造体１０２である。図４は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。図４において、一の実施形態のハニカム構造体と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略することがある。

【0045】

図４に示すように、目封止部１９は、複数のセル５のうちの、所定のセル５Ａの第一端面１側の開口部、及び残余のセル５Ｂの第二端面３側の開口部、又は、複数のセル５のうちの所定のセル５Ａの第一端面１側の開口部のみ等に配設することができる。目封止部１９を配設することにより、ハニカム構造体１０２の熱容量を更に大きくし、且つ、熱伝導率を更に大きくすることができる。

【0046】

（２）ハニカム構造体の製造方法
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。以下、セグメント構造のハニカム構造体を製造する方法を例として説明するが、本発明のハニカム構造体はセグメント構造のハニカム構造体に限定されるものではない。

【0047】

まず、耐火物骨材となる炭化珪素粉末と、焼成によりボンド材となるボンド材生成用原料粉末と、焼結助剤としてのアルカリ土類金属の酸化物と、を混合し成形原料を作製する。必要に応じて、更にバインダー、界面活性剤、造孔剤、水等を添加してもよい。耐火物骨材としては、炭化珪素粉末を用いた例を説明するが、窒化珪素粉末等でもよい。ボンド材生成用原料粉末は、焼成により「コージェライトと金属Ｓｉを含むボンド材」が生成するものを挙げることができる。例えば、コージェライト粉末と金属Ｓｉ粉末との混合粉末、コージェライト粉末と焼成により金属Ｓｉが生成する粉末との混合粉末、コージェライト化原料粉末と金属Ｓｉ粉末との混合粉末、コージェライト化原料粉末と焼成により金属Ｓｉが生成する粉末との混合粉末、等を挙げることができる。コージェライト化原料とは、焼成によりコージェライト結晶が生成する原料を意味し、例えば、タルク３５．９質量％、水酸化アルミニウム４４．３質量％、及びシリカ粉末１９．８質量％の混合粉末を挙げることができる。また、ボンド材生成用原料粉末の変わりに、コージェライト化原料を用いてもよい。コージェライト化原料とは、焼成によりコージェライト結晶が生成する原料を意味する。

【0048】

焼結助剤としてのアルカリ土類金属の酸化物は、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素を含む酸化物、又は、当該酸化物を２種類以上含む混合物を含むことが好ましい。

【0049】

成形原料に添加するバインダーとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等の有機バインダーを挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが、保形性が良好であるため、好ましい。バインダーの添加量は、成形原料全体に対して２質量％以上、１０質量％以下であることが好ましい。

【0050】

成形原料に添加する界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。界面活性剤は、これらのうち、１種のみを用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。界面活性剤の添加量は、成形原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。

【0051】

造孔剤としては、焼成後に燃焼し、造孔剤が焼成前に存在していた部分が気孔となるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔剤の添加量は、成形原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。また、造孔剤の平均粒子径は、１０μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。造孔剤の平均粒子径が、１０μｍよりも小さいと、焼成後のハニカム構造体に気孔が十分に形成されないことがあり、３０μｍよりも大きいと、成形原料を押出成形等によりハニカム成形体とする際に、成形原料が押出用の口金に詰まることがある。造孔剤の平均粒子径は、レーザー回折法により測定した値である。なお、造孔剤が吸水性樹脂である場合、平均粒子径の値は、吸水性樹脂が十分に吸水した後の値である。

【0052】

次に、成形原料を混練して坏土とする。成形原料を混練して坏土とする方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いることができる。成形原料に対する水の添加量は、成形原料である坏土が、成形しやすい坏土硬度となるように適宜調整されるが、成形原料全体に対して２０質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。

【0053】

そして、坏土を押出成形して、ハニカムセグメント成形体とする。押出成形には、所望のハニカムセグメント形状、セル形状、隔壁厚さ、及びセル密度等になるように設計された口金を用いることが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。ハニカムセグメント成形体とは、焼成後にハニカムセグメントとなるものである。ハニカムセグメント成形体の隔壁の厚さ、セル密度等は、ハニカムセグメント成形体を乾燥、焼成した時におこるハニカムセグメント成形体の収縮を考慮し、作製しようとするハニカムセグメントの構造に合わせて適宜決定することができる。

【0054】

次に、得られたハニカムセグメント成形体を、焼成前に乾燥することが好ましい。乾燥の方法としては特に制限はなく、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘導加熱乾燥等の電磁波加熱方式、及び、熱風乾燥、過熱水蒸気等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、ハニカムセグメント成形体全体を迅速かつ均一に、クラック等が生じないように乾燥させることができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を除いた後、残りの水分を外部加熱方式により除くことが好ましい。乾燥の条件としては、電磁波加熱方式にて、ハニカムセグメント成形体の乾燥前の水分量に対して、３０〜９９質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、水分量を３質量％以下とすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。

【0055】

次に、ハニカムセグメント成形体のセルの延びる方向における長さが、所望の長さよりも長い場合は、ハニカムセグメント成形体の両端面（両端部）を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法については特に制限はなく、例えば、丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。

【0056】

次に、ハニカムセグメント成形体を焼成して、ハニカムセグメントを作製する。ハニカムセグメント成形体は、焼成の前にバインダー等を除去するため、仮焼を行うことが好ましい。仮焼は、大気雰囲気下において、２００℃以上、６００℃以下で、０．５〜２０時間行うことが好ましい。焼成は、窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気下（酸素分圧が１０^−４気圧以下）において、１４００℃以上、１４６０℃以下で、常圧で、１〜２０時間行うことが好ましい。また、焼成後に、ハニカムセグメントの耐久性を向上するため、大気雰囲気下（水蒸気を含んでいてもよい）において、１１００℃以上、１４００℃以下で、酸化処理を１〜２０時間行ってもよい。なお、仮焼、焼成、及び酸化処理は、例えば、電気炉、ガス炉等を用いて行うことができる。

【0057】

ここで、ハニカム構造体が目封止部を備えたものを作製する場合は、得られたハニカムセグメントに目封止部を形成する。即ち、得られた各ハニカムセグメントの第一端面における複数のセルのうち、所定のセルの開口部、及び第二端面における残余のセルの開口部に目封止材を充填し、目封止部を作製する。ハニカムセグメントに目封止材を充填する際には、まず、ハニカムセグメントの一方の端面（例えば、第一端面）側から、所定のセル内に目封止材を充填する。その後、他方の端面（例えば、第二端面）側から、一方の端面において目封止されていないセル内に目封止材を充填する。目封止材を充填する方法としては、以下のようなマスキング工程及び圧入工程を有する方法を挙げることができる。

【0058】

マスキング工程は、ハニカムセグメントの一方の端面（例えば、第一端面）にシートを張り付け、シートにおける、「目封止部を形成しようとするセル」と重なる位置に孔を開ける工程である。圧入工程は、「ハニカムセグメントの、シートが張り付けられた側の端部」を目封止材が貯留された容器内に圧入して、目封止材をハニカムセグメントのセル内に圧入する工程である。目封止材をハニカムセグメントのセル内に圧入する際には、目封止材はシートに形成された孔を通過し、シートに形成された孔と連通するセルにのみ充填される。ハニカムセグメントの他方の端面（例えば、第二端面）からセル内に目封止材を充填する方法も、上記のようなハニカムセグメントの一方の端面からセル内に目封止材を充填する方法と同様の方法とすることが好ましい。また、ハニカムセグメントの両方の端面から、目封止材を同時に充填してもよい。

【0059】

次に、ハニカムセグメントのセル内に充填された目封止材を乾燥させて、目封止部を形成し、目封止ハニカムセグメントを得ることが好ましい。また、目封止材を、より確実にハニカムセグメントに固定化するために、目封止材を乾燥させた後に焼成してもよい。また、乾燥前のハニカムセグメントの成形体又は乾燥後のハニカムセグメントの成形体に目封止材を充填し、乾燥前のハニカムセグメントの成形体又は乾燥後のハニカムセグメントの成形体と共に、目封止材を焼成してもよい。

【0060】

次に、得られた各ハニカムセグメントを接合材により接合して、ハニカムセグメントの接合体を得ることができる。ハニカムセグメントには、目封止部が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。接合部となる接合材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、炭化珪素粒子等の無機材料に、有機バインダー、発泡樹脂、分散剤等の添加剤を加えたものに、更に水を加えて混練したスラリー等を挙げることができる。

【0061】

次に、得られたハニカムセグメントの接合体の外周部分を研削して所望の形状にすることが好ましい。また、ハニカムセグメントを接合し、ハニカムセグメントの接合体の外周部分を研削した後に、その外周部分に外周コート材により外周壁を設けることが好ましい。このような外周壁を配設することにより、ハニカム構造体の外形公差を小さくする等の利点がある。外周コート材は、接合材として作製したスラリーと同じものを用いてもよく、異なるものであってもよい。このように製造することによって、本発明のハニカム構造体を製造することができるが、ハニカム構造体の製造方法は、上述した製造方法に限定されるものではない。

【実施例】

【0062】

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0063】

（実施例１）
耐火物骨材として、平均粒子径１４μｍ、比表面積４０００ｃｍ^２／ｃｍ^３の炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と、金属Ｓｉ粉末と、酸化物生成用原料粉末とを、５９：１４：２７の質量比で混合し、「混合粉末」とした。酸化物生成用原料粉末としては、タルクを４５．１体積％、カオリンを３２．８体積％、水酸化アルミニウムを２２．１体積％含有する粉末を用いた。そして、上記「混合粉末」に、バインダーとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔剤として澱粉、吸水性樹脂を添加すると共に、水を添加して成形原料とした。バインダーの含有量は、混合粉末を１００質量部としたときに、７質量部であり、造孔剤の含有量は３質量部であり、水の含有量は、７０質量部であった。また、造孔剤の平均粒子径は、１５μｍであった。また、酸化物生成用原料のタルクの平均粒子径は３μｍであり、カオリンの平均粒子径は１μｍであり、水酸化アルミニウムの平均粒子径は０．２μｍであった。平均粒子径の値は、島津製作所社製のＳＡＬＤ３１００を用い、レーザー回折法により測定した値であり、比表面積の値は、島津製作所社製のトライスターＩＩ３０２０を用い、ＢＥＴ法により測定した値である。

【0064】

次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が四角柱形であり、隔壁の厚さが０．３ｍｍであり、セル密度が４６．５セル／ｃｍ^２である、１６個のハニカムセグメント成形体を得た。次に、得られた各ハニカムセグメントの、第一端面における所定のセルの開口部、及び第二端面における残余のセルの開口部に目封止材を充填し、目封止部を形成した。

【0065】

次に、ハニカムセグメント成形体を誘電乾燥で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカムセグメント成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。そして、ハニカムセグメント成形体を１４１０〜１４４０℃で、５時間、焼成した。得られたハニカムセグメント成形体について、隔壁の気孔率（％）を島津製作所社製の水銀ポロシメーター（型番ＩＶ９５００）により測定した。

【0066】

次に、１６個のハニカムセグメントを接合材によって接合した後、得られたハニカムセグメントの接合体の外周部分を研削して、後に、その外周部分に外周コート材により外周壁を設けた。外周コート材と接合材には、ＳｉＣ粒子を１０質量％、アルミナ繊維を１０質量％、コロイダルシリカを１０質量％含有するスラリーを用いた。

【0067】

得られたハニカム構造体のハニカム構造部は、ハニカム構造部のセルの延びる方向に垂直な断面の直径（外径）が１４３．７ｍｍであり、ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さが１５２ｍｍの円柱形であった。隔壁の厚さは、３００μｍであり、セル密度は、４６．５セル／ｃｍ^２であった。セルの形状は、四角形であった。

【0068】

得られたハニカム構造体について、炭化珪素と金属Ｓｉの質量に占める金属Ｓｉの質量の比率、酸化物材料と炭化珪素の質量に占める酸化物の質量の比率、多孔体全体の質量に占める炭化珪素の質量の比率、多孔体全体の質量に占める金属Ｓｉの質量の比率、多孔体全体の質量に占める酸化物材料の質量の比率、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率、及び、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率を、蛍光Ｘ線定量分析により測定した。

【0069】

表１に、隔壁の気孔率（％）、炭化珪素と金属Ｓｉの質量に占める金属Ｓｉの質量の比率、酸化物材料と炭化珪素の質量に占める酸化物の質量の比率、多孔体全体の質量に占める炭化珪素の質量の比率、多孔体全体の質量に占める金属Ｓｉの質量の比率、多孔体全体の質量に占める酸化物材料の質量の比率、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率を示す。なお、表１においては、以下のように表記した。炭化珪素と金属Ｓｉの質量に占める金属Ｓｉの質量の比率を、「（Ｓｉ＋ＳｉＣ）に占めるＳｉ（質量％）」と表記した。酸化物材料と炭化珪素の質量に占める酸化物の質量の比率を、「（酸化物＋ＳｉＣ）に占める酸化物（質量％）」と表記した。多孔体全体の質量に占める炭化珪素の質量の比率を、「多孔体に占めるＳｉＣ（質量％）」と表記した。多孔体全体の質量に占める金属Ｓｉの質量の比率を、「多孔体に占めるＳｉ（質量％）」と表記した。多孔体全体の質量に占める酸化物材料の質量の比率を、「多孔体に占める酸化物（質量％）」と表記した。多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率を、「多孔体に占めるボンド材（質量％）」と表記した。ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率を、「ボンド材に占める酸化物（質量％）」と表記した。

【0070】

【表1】

【0071】

得られたハニカム構造体について、以下の方法で、「８００℃における比熱容量［Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）］」、及び「８００℃における熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］」の測定を行った。結果を表２に示す。８００℃における比熱容量、及び熱伝導率は、アルバック社製のレーザーフラッシュ法熱定数測定装置（型番：ＴＣ１２００ＲＨ）により測定した。結果を表２に示す。表２においては、「８００℃における比熱容量」、及び「８００℃における熱伝導率」をそれぞれ、「比熱容量［Ｊ／（ｃｃ・Ｋ）］」、及び「熱伝導［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］」と表記した。

【0072】

【表2】

【0073】

（ＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘ測定）
また、得られたハニカム構造体について、以下の２つの方法で、ＰＭ燃焼時のハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘを測定した。第一の方法においては、ＰＭを含有する軽油バーナー排ガスを流すことにより、ハニカム構造体の体積１リットル当たりに対して、ＰＭを８ｇ堆積させた。次に、ＰＭ堆積後のハニカム構造体を、プロパンを燃料として用いるバーナー試験装置に入れ、ＰＭを燃焼させた。そして、ＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘを、Ｋ型シース熱電対により測定した。また、第二の方法においては、ＰＭを含むディーゼルエンジン排ガスを流すことにより、ハニカム構造体の体積１リットル当たりに対して、ＰＭを８ｇ堆積させた。次に、ＰＭ堆積後のハニカム構造体を、下記のように構成したエンジン試験装置に入れ、ＰＭを燃焼させた。エンジン試験装置は、エンジンから排出される、温度が６５０℃の排ガスを利用して、ＰＭを燃焼させて、ハニカム構造体の再生を行うものである。そして、ＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘを、Ｋ型シース熱電対により測定した。測定結果を、表２に示す。なお、最高温度Ｔ_ｍａｘの値は、絶対値ではなく、後述する比較例１を基準とし、比較例１のＴ_ｍａｘとの温度差により表記した。例えば、一の実施例のＴ_ｍａｘの欄に「−１５０」と表記した場合は、比較例１のＴ_ｍａｘの値よりも、Ｔ_ｍａｘの値が１５０℃低かったということを意味する。そして、他の実施例のＴ_ｍａｘの欄に「５０」と表記した場合は、比較例１のＴ_ｍａｘの値よりも、Ｔ_ｍａｘの値が５０℃高かったということを意味する。また、比較例１のＴ_ｍａｘの値を基準とするため、比較例１のＴ_ｍａｘの値は、「０」と表記した。更に、比較例１のＴ_ｍａｘの値と同じＴ_ｍａｘの値であったものに関しても、「０」と表記した。なお、表２においては、「第一の方法で測定したＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘ」を「最高温度(℃)＜バーナー＞」と表記した。また、「第二の方法で測定したＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘ」を「最高温度(℃)＜エンジン＞」と表記した。以下、「第一の方法によるＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘ測定結果」を、単に「第一の方法による測定結果」ということがある。また、「第二の方法によるＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘ測定結果」を、単に「第二の方法による測定結果」ということがある。

【0074】

（圧力損失測定）
ディーゼルエンジン（３．０リットル、直噴コモンレール、直列６気筒）から排出される排ガスをハニカム構造体に流入させて、ハニカム構造体の体積に対するＰＭの堆積量が４ｇ／Ｌとなるように、ハニカム構造体の隔壁にてＰＭを捕集した。そして、ＰＭの堆積量が４ｇ／Ｌとなった状態で、２００℃のエンジン排ガスを３．０Ｎｍ^３／ｍｉｎの流量で流入させてハニカム構造体の流入端面側と流出端面側との圧力を測定し、その圧力差を算出することにより、圧力損失（ｋＰａ）を求めた。結果を表２に示す。

【0075】

（総合評価）
第一の方法による測定結果と、第二の方法による測定結果とから、以下の評価基準により、良、可、不可の総合評価を行った。結果を表２に示す。
評価「良」：第一の方法による測定結果が「−１５０」以下であり、且つ、第二の方法による測定結果が「−１３０」以下である場合を、評価「良」とする。
評価「可」：第一の方法による測定結果が「−７０」以下であり、且つ、第二の方法による測定結果が「−７０」以下である場合を、評価「可」とする。
評価「不可」：第一の方法による測定結果が測定不可である場合、第一の方法による測定結果が「−６０」以上である場合、又は、第二の方法による測定結果が「−６０」以上である場合を、評価「不可」とする。

【0076】

（実施例２）
炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と、金属Ｓｉと、酸化物生成用原料粉末とを、５９：２０：２１の質量比で混合し、「混合粉末」としたこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。

【0077】

（実施例３）
炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と、金属Ｓｉと、酸化物生成用原料粉末とを、５６：２６：１８の質量比で混合し、「混合粉末」としたこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。

【0078】

（比較例１）
炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と、金属Ｓｉとを、７３．３：２５の質量比で混合し、「混合粉末」としたこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。なお、比較例１では、「混合粉末」が酸化物生成用原料粉末を含まないように作製したが、ハニカム構造体の焼成時において、酸化物が生成するため、ボンド材には酸化物材料が含まれていた。

【0079】

（比較例２）
炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と、金属Ｓｉと、酸化物生成用原料粉末とを、４２：１２：５３．７の質量比で混合し、「混合粉末」としたこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。比較例２のハニカム構造体は、第一の方法によるＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘ測定において、測定中にクラックが発生したため、最高温度Ｔ_ｍａｘを測定することができなかった。

【0080】

（比較例３）
炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と、金属Ｓｉと、酸化物生成用原料粉末とを、３１：２４：５６．７の質量比で混合し、「混合粉末」としたこと以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。比較例３のハニカム構造体は、第一の方法によるＰＭ燃焼時におけるハニカム構造体の最高温度Ｔ_ｍａｘ測定において、測定中にクラックが発生したため、最高温度Ｔ_ｍａｘを測定することができなかった。なお、比較例３では、「混合粉末」が金属珪素を含まないように作製したが、ハニカム構造体の焼成時において、金属Ｓｉが生成するため、ボンド材には金属Ｓｉが含まれていた。

【0081】

（結果１）
表２に示すように、実施例１〜３のハニカム構造体は、第一の方法による測定結果と、第二の方法による測定結果の双方の評価において良好な結果を得ることができた。

【0082】

比較例１のハニカム構造体は、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率が３０質量％より小さいため、ハニカム構造体の比熱容量、熱伝導率が共に小さかった。このため、第一の方法による測定結果、及び第二の方法による測定結果が良好でないため、総合評価が不可であった。

【0083】

比較例２のハニカム構造体は、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率が３０質量％より小さいため、ハニカム構造体の比熱容量が小さく、第一の方法による測定結果、及び第二の方法による測定結果が良好でないため、総合評価が不可であった。

【0084】

比較例３のハニカム構造体は、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率が８０質量％より大きいため、ハニカム構造体の熱伝導率が小さく、第一の方法による測定結果、及び第二の方法による測定結果が良好でないため、総合評価が不可であった。

【0085】

また、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率、及びボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率をそれぞれ一定の値とし、隔壁を構成する多孔体の気孔率のみがそれぞれ異なるハニカム構造体を作製した。これらを実施例４、実施例５、比較例４、及び比較例５として以下に示す。実施例４、実施例５、比較例４、及び比較例５のハニカム構造体に関しても、第一の方法による測定、第二の方法による測定、及び圧力損失測定を行った。結果を実施例１と同様に、表１、及び表２に示す。

【0086】

（実施例４、実施例５、比較例４、及び比較例５）
表１に示す構成となるように「混合粉末」を調製し、当該「混合粉末」に、バインダーとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔剤として澱粉、吸水性樹脂を適宜添加すると共に、水を適宜添加して成形原料とした。上記以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。

【0087】

（結果２）
実施例４及び実施例５のハニカム構造体は、隔壁を構成する多孔体の気孔率が２５％以上、７０％以下であるため、比熱容量、及び熱伝導率が共に大きく、第一の方法による測定結果と、第二の方法による測定結果の双方において良好な結果を得ることができた。一方で、比較例４のハニカム構造体は、隔壁を構成する多孔体の気孔率が２５％より小さいため、熱伝導率が大きかった。また、比較例５のハニカム構造体は、隔壁を構成する多孔体の気孔率が７０％より大きいため、熱伝導率が小さかった。比較例４及び比較例５のハニカム構造体は、第一の方法による測定結果、及び第二の方法による測定結果が良好でなく、総合評価が不可であった。

【0088】

また、隔壁を構成する多孔体の気孔率、及びボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率をそれぞれ一定の値とし、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率のみがそれぞれ異なるハニカム構造体を作製した。これらを実施例６、比較例６、及び比較例７として以下に示す。実施例６、比較例６、及び比較例７のハニカム構造体に関しても、第一の方法による測定、第二の方法による測定、及び圧力損失測定を行った。結果を実施例１と同様に、表１、及び表２に示す。

【0089】

（実施例６、比較例６、及び比較例７）
表１に示す構成となるように「混合粉末」を調製し、当該「混合粉末」に、バインダーとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔剤として澱粉、吸水性樹脂を適宜添加すると共に、水を適宜添加して成形原料とした。上記以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。

【0090】

（結果３）
実施例６のハニカム構造体は、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率が３０％以上、５０％以下であるため、比熱容量、及び熱伝導率が共に大きく、第一の方法による測定結果と、第二の方法による測定結果の双方において良好な結果を得ることができた。一方で、比較例６のハニカム構造体は、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率が３０質量％より小さいため、比熱容量、及び熱伝導率が共に小さかった。また、比較例７のハニカム構造体は、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率が５０質量％より大きいため、熱伝導率が小さかった。比較例６及び比較例７のハニカム構造体は、第一の方法による測定結果、及び第二の方法による測定結果が良好でなく、総合評価が不可であった。

【0091】

更に、多孔体全体の質量に占めるボンド材の質量の比率、及び隔壁を構成する多孔体の気孔率をそれぞれ一定の値とし、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率のみがそれぞれ異なるハニカム構造体を作製した。これらを実施例７、実施例８、比較例８、及び比較例９として以下に示す。実施例７、実施例８、比較例８、及び比較例９のハニカム構造体に関しても、第一の方法による測定、第二の方法による測定、及び圧力損失測定を行った。結果を実施例１と同様に、表１、及び表２に示す。

【0092】

（実施例７、実施例８、比較例８、及び比較例９）
表１に示す構成となるように「混合粉末」を調製し、当該「混合粉末」に、バインダーとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔剤として澱粉、吸水性樹脂を適宜添加すると共に、水を適宜添加して成形原料とした以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。

【0093】

（結果４）
実施例７及び実施例８のハニカム構造体は、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率が３０％以上、８０％以下であるため、比熱容量、及び熱伝導率が共に大きかった。このため、第一の方法による測定結果と、第二の方法による測定結果の双方において良好な結果を得ることができた。一方で、比較例８のハニカム構造体は、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率が８０質量％より大きいため、熱伝導率が小さかった。また、比較例９のハニカム構造体は、ボンド材の質量に占める酸化物材料の質量の比率が３０質量％より小さいため、熱伝導率が小さかった。比較例８及び比較例９のハニカム構造体は、第一の方法による測定結果、及び第二の方法による測定結果が良好でなく、総合評価が不可であった。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明のハニカム構造体は、排ガスの浄化用のフィルタとして利用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１：第一端面、３：第二端面、５、５ｂ：セル、５Ａ：所定のセル、５Ｂ：残余のセル、７、７ｂ：隔壁、９、９ｂ：ハニカム構造部、１０，１０ｂ：外周壁、１１，１１’：耐火物骨材、１２，１２’：気孔、１３，１３’：ボンド材、１４，１４’：ボンドネック部、１５：ハニカムセグメント、１６：外壁、１７：接合部、１９：目封止部、１００，１０１，１０２：ハニカム構造体。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】