JP5313851B2

JP5313851B2 - ハニカム構造体成形用口金

Info

Publication number: JP5313851B2
Application number: JP2009279609A
Authority: JP
Inventors: 博紀高橋
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: JP2011121236A

Description

本発明は、ハニカム構造体成形用口金に関し、更に詳しくは、製造過程において、裏孔及び格子状の溝部が形成された第１の板状部材と、第２の板状部材とを接合させるときの、第１の板状部材に形成された格子状の溝部の変形、を抑制することが可能なハニカム構造体成形用口金に関する。

従来、ハニカム構造体成形用口金は、例えば、第１の板状部材に少なくとも一方の面側に開口する複数の裏孔を形成し、第１の板状部材の他方の面に裏孔に連通するスリット状の溝部を格子状に形成し、第１の板状部材の他方の面と第２の板状部材とをホットプレスにより接合し、第２の板状部材に、第１の板状部材に形成された溝部に重なると共に溝部に連通するように格子状にスリットを形成することにより作製されている（例えば、特許文献１、２参照）。通常、裏孔は、格子状に形成された溝部（格子状に形成されたスリット）の、格子形状における交差位置に対応する位置に設けられている。このようなハニカム構造体成形用口金は、セラミック原料を押出成形してセラミックハニカム構造体を製造するための、押出成形用の口金として用いられる。

第１の板状部材は、通常、ステンレス鋼等の硬い部材により形成されているため、第１の板状部材に裏孔を形成する方法としては、ＥＣＭ加工（電解加工）が採用されている。ＥＣＭ加工によれば、ステンレス鋼等の硬い部材に、細く、深い孔を精度良く開けることが可能である。そして、ＥＣＭ加工の方法としては、生産効率を向上させるため、通常、一列又は数列に並んだ電極を用いて順次裏孔を形成していき、所望の範囲を開口するようにしている。このような方法で裏孔を開けた第１の板状部材１０１を備えたハニカム構造体成形用口金１０２を図６に示す。図６は、従来のハニカム構造体成形用口金１０２を、裏孔１０３が形成された第１の板状部材１０１側から見た平面図である。

特開２００６−０５１６８２号公報特開２００６−２６３８６５号公報

しかし、図６に示すような第１の板状部材１０１を用いてハニカム構造体成形用口金１０２を作製すると、第１の板状部材と第２の板状部材とが、通常、異なる材質（異なる熱膨張率・収縮率を示す材料）で形成されているため、第１の板状部材１０１と第２の板状部材とをホットプレスにより接合したときに、第１の板状部材１０１が変形し、第１の板状部材に形成された格子状の溝部が変形するという問題があった。

第１の板状部材に形成された格子状の溝部が変形すると、第１の板状部材と第２の板状部材とを接合した後に第２の板状部材にスリットを形成するときに、スリットの形成に使用するスライサーの刃が、溝部の空間からはずれて第１の板状部材に接触してしまい、スリットの形成ができないことがあった。通常、第２の板状部材にスリットを形成する場合、スリット形成用のスライサーの刃を、第１の板状部材に形成された溝部に沿って、且つ空間となっている溝部内にスライサーの一部（先端部分）を入れた状態で、第２の板状部材を切りながら移動させる。従って、スリット形成用のスライサーの刃が第１の板状部材の溝部以外の部分に接触すると、スライサーの刃をそれ以上進めることができなくなり、スリットの形成ができなくなるのである。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、製造過程において、裏孔及び格子状の溝部が形成される第１の板状部材と、「後にハニカム成形用のスリットが形成される」第２の板状部材とを接合させるときに、第１の板状部材に形成された格子状の溝部の変形を抑制することが可能なハニカム構造体成形用口金を提供することを特徴とする。

上記課題を解決するため、本発明によって以下のハニカム構造体成形用口金が提供される。

［１］少なくとも一方の面側に開口した厚さ方向に延びる複数の裏孔が形成された第１の板状部材と、前記第１の板状部材の他方の面側に配設された、セラミック原料をハニカム形状に成形するためのスリットが格子状に形成された第２の板状部材と、を備え、前記第１の板状部材の、前記第２の板状部材に接合される面側に、前記第２の板状部材に形成されたスリットに重なるように格子状に形成されると共に前記複数の裏孔と連通するスリット状の溝部が形成され、前記第１の板状部材の一方の面における前記裏孔が形成される領域が、正方形の領域、又は正方形の４つの角部が前記第１の板状部材の外周で切り取られた形状の領域であり、且つ、前記裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分が、前記第２の板状部材に形成された前記スリットに対して４０〜５０°の角度で交差するハニカム構造体成形用口金。

［２］前記裏孔が形成される領域の中心と、前記第１の板状部材の一方の面の中心とが同じ位置である［１］に記載のハニカム構造体成形用口金。

［３］前記第１の板状部材が円板状である［１］又は［２］に記載のハニカム構造体成形用口金。

［４］前記裏孔が形成される領域の面積が、前記第１の板状部材の一方の面の面積に対して５５〜９７％である［１］又は［２］に記載のハニカム構造体成形用口金。

本発明のハニカム構造体成形用口金は、第１の板状部材の一方の面における裏孔が形成される領域が、正方形の領域、又は正方形の４つの角部が第１の板状部材の外周で切り取られた形状の領域であり、且つ、裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分が、第２の板状部材に形成されたスリットに対して４０〜５０°の角度で交差するものであるため、第１の板状部材と第２の板状部材とをホットプレスにより接合し、その後冷却したときに、第１の板状部材の歪みが小さくなり、第１の板状部材に形成された格子状の溝部の格子形状の変形を抑制することが可能である。

本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態を模式的に示し、スリットが形成された第２の板状部材側から見た斜視図である。本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態を模式的に示し、裏孔が形成された第１の板状部材側から見た平面図である。図１に示すハニカム構造体成形用口金の、第２の板状部材側の表面の一部を示す拡大平面図である。図３に示すハニカム構造体成形用口金のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態を模式的に示し、第１の板状部材側からみた平面図である。従来のハニカム構造体成形用口金を、裏孔が形成された第１の板状部材側から見た平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、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、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

（１）ハニカム構造体成形用口金
本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態について説明する。図１は、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態を模式的に示し、スリットが形成された第２の板状部材側から見た斜視図であり、図２は、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施の形態を模式的に示し、裏孔が形成された第１の板状部材側から見た平面図である。また、図３は、図１に示すハニカム構造体成形用口金の、第２の板状部材側の表面の一部を示す拡大平面図である。また、図４は、図３に示すハニカム構造体成形用口金のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。

図１〜図４に示すように、本実施形態のハニカム構造体成形用口金１は、少なくとも一方の面４側に開口した厚さ方向に延びる複数の裏孔１１が形成された第１の板状部材２と、「第１の板状部材２の他方の面５側に配設された、セラミック原料をハニカム形状に成形するためのスリット１２が格子状に形成された第２の板状部材３」と、を備え、第１の板状部材２の、第２の板状部材３に接合される面（他方の面５）側に、第２の板状部材３に形成されたスリット１２に重なるように格子状に形成されると共に複数の裏孔１１と連通するスリット状の溝部１３が形成され、第１の板状部材２の一方の面４における裏孔１１が形成される領域（裏孔形成領域１４）が、「正方形の４つの角部が第１の板状部材２の外周２ａで切り取られた形状の領域」であり、且つ、裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａが、第２の板状部材３に形成されたスリット１２に対して４０〜５０°の角度で交差するものである。

このように、第１の板状部材２の一方の面４における裏孔１１が形成される領域（裏孔形成領域１４）が、「正方形の４つの角部が第１の板状部材２の外周２ａで切り取られた形状の領域」であり、且つ、裏孔１１が形成される領域（裏孔形成領域１４）の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａが、第２の板状部材３に形成されたスリット１２に対して４０〜５０°の角度で交差するものであるため、第１の板状部材２と第２の板状部材３とをホットプレスにより接合し、その後冷却したときに、第１の板状部材２の歪みが小さくなり、第１の板状部材２に形成された格子状の溝部１３の格子形状の変形を抑制することが可能である。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１においては、「正方形の４つの角部が第１の板状部材２の外周２ａで切り取られた形状の領域」（裏孔形成領域１４）は、図２に示すように、第１の板状部材２が円板状であるため、正方形の４つの角部（頂点部分）が、第１の板状部材２の一方の面４の外周形状である円形によって、切り取られた形状の領域である。従って、正方形の角部が円弧状に切り取られた、直線状の４つの辺（裏孔形成領域１４の外周における、正方形の各辺に相当する部分１４ａ）と４つの円弧とが交互に並ぶ、八角形に近い形状（擬似八角形）である。また、本実施形態のハニカム構造体成形用口金１においては、「正方形の４つの角部が第１の板状部材２の外周２ａで切り取られた形状の領域」における「正方形」は、対角線が円板状の第１の板状部材２の一方の面４の直径より長く、且つ、一辺の長さが第１の板状部材２の直径より短いものである。

また、「裏孔１１が形成される領域（裏孔形成領域１４）の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａ」とは、裏孔形成領域１４の形状において、角部が第１の板状部材２の外周２ａで切り取られる前の「正方形」を想定したときの、当該正方形の各辺に相当する部分のことである。

また、「裏孔形成領域１４の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａが、第２の板状部材３に形成されたスリット１２に対して４０〜５０°の角度で交差する」とは、図２に示すように、本実施形態のハニカム構造体成形用口金１を、第１の板状部材２の一方の面４側から、スリット１２を透視するように見たときに、「正方形の各辺に相当する部分１４ａ」とスリット１２とにより形成される、小さい側の角度である。そして、「裏孔形成領域１４の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａが、第２の板状部材３に形成されたスリット１２に対して４０〜５０°の角度で交差する」というときは、「裏孔形成領域１４の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａと、第２の板状部材３に形成されたスリット１２とにより形成される角度θが、４０〜５０°である」ことを意味する。

また、「溝部１３が、スリット１２に重なるように形成されている」とは、ハニカム構造体成形用口金を、スリットが形成された表面に直交する方向から見たときに、溝部１３とスリット１２とが重なった状態であることを意味する。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１を用いて押出成形されるセラミックハニカム構造体は、流体の流通方向に延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備えたセラミックハニカム構造体である。本実施形態のハニカム構造体成形用口金１を用いてセラミックハニカム構造体を製造する際に用いるセラミック原料は、セラミック粉末に水、バインダー、造孔剤等が混合された原料である。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１は、裏孔形成領域１４の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａと、第２の板状部材３に形成されたスリット１２とにより形成される角度θは、４０〜５０°であり、４２〜４８°が更に好ましく、４５°が特に好ましい。４０°より小さい角度で交差する場合、及び５０°より大きい角度で交差する場合には、第１の板状部材の歪みを低減し難くなる。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１は、裏孔１１が形成される領域（裏孔形成領域１４）の中心と、第１の板状部材２の一方の面４の中心とが同じ位置であることが好ましい。それぞれの中心を同じ位置にすることにより、より効果的に、第１の板状部材２の溝部１３の格子形状の変形を抑制することが可能になる。本実施形態のハニカム構造体成形用口金１においては、裏孔形成領域１４の中心は、裏孔形成領域の重心に相当する位置である。また、第１の板状部材２の一方の面４の中心は、第１の板状部材２の外周形状である円形の中心である。また、裏孔が形成される領域（裏孔形成領域１４）の面積は、第１の板状部材２の一方の面４の面積に対して５５〜９７％であることが好ましく、６０〜８０％であることが更に好ましい。５５％より小さいと、溝部の格子形状の変形が生じやすくなることがある。９７％より大きいと、溝部の変形を補正する効果が低減することがある。また、裏孔形成領域１４の外周を構成する平行な２辺（正方形の平行な２辺に相当）間の距離は、第１の板状部材２の外径（直径）の６５〜９５％であることが好ましい。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１は、図４に示すように、裏孔１１が、第１の板状部材２の一方の面４から他方の面５まで貫通するとともに、溝部１３が裏孔１１に連通するように形成されている。

裏孔１１は、成形原料（セラミック原料）を導入するための貫通孔を形成している。裏孔１１の形状については、導入された成形原料をスリット１２に導くことができるような形状であれば特に制限はない。図１〜図４に示すハニカム構造体成形用口金１においては、裏孔１１は、スリット１２の交点（交差点）と重なる位置に形成されている。「裏孔１１が、スリットの交点と重なる位置に形成される」とは、ハニカム構造体成形用口金を、スリットが形成された表面に直交する方向から見たときに、裏孔とスリットの交点とが重なった状態であることを意味する。このように構成することによって、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金１を用いて押出成形を行う際に、裏孔１１に導入した成形原料をスリット１２全体に均一に広げることができ、高い成形性を実現することができる。裏孔１１の中心がスリット１２の交点に重なることが更に好ましい。図１〜図４に示すハニカム構造体成形用口金１の場合のように、裏孔１１が、スリット１２（又は溝部１３）の交点のなかの、一つおきの交点と重なるように形成されていることが好ましいが、全ての交点と重なるように形成されていることも好ましい態様である。

裏孔１１の開口径の大きさ等については、ハニカム構造体成形用口金１の大きさや、押出成形するハニカム構造体の形状等によって適宜決定することができる。例えば、裏孔１１の開口径の大きさは、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．５〜３ｍｍであることが更に好ましい。このような裏孔１１は、例えば、電界加工（ＥＣＭ加工）、放電加工（ＥＤＭ加工）、レーザ加工、ドリル等の機械加工等の方法によって形成することができるが、これらの中でも、効率的に、精度良く裏孔を形成することが可能であることより、電界加工（ＥＣＭ加工）が好ましい。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１は、図１〜図４に示すように、第１の板状部材２の、第２の板状部材３に接合される面側（他方の面５側）に、スリット１２の格子形状と同じ格子形状であってスリット１２に重なる、スリット状の溝部１３が形成されている。スリット１２を形成するときに、溝部１３の格子形状に沿ってスリット１２を格子状に形成することにより、スリット１２と溝部１３とが重なるように形成される。また、裏孔１１は、溝部１３の交差点に位置するように形成されている。溝部及びスリットの形成領域は、得られたハニカム構造体成形用口金によって押出成形される成形体の構造等によって適宜決定される。

また、第１の板状部材２に形成された溝部１３は、貫通裏孔１１ａから導入した成形原料を第２のスリット１２に導くための緩衝部分（バッファ）としても機能するため、ハニカム構造体の押出成形を行う際に、裏孔１１から導入した成形原料を支障なく滑らかに移動させることができ、高精度にハニカム構造体を成形することができる。

また、本実施形態のハニカム構造体成形用口金１は、第１の板状部材２の、第２の板状部材３に接合される面側（他方の面５側）に、溝部１３と裏孔１１（貫通裏孔１１ａ）とにより囲まれて（区画されて）形成された柱状部１５が形成されている。そのため、柱状部１５を介して第１の板状部材２と第２の板状部材３とが接合される構造になっている。つまり、本実施形態のハニカム構造体成形用口金１は、第１の板状部材２の柱状部１５と、第２の板状部材３とが接合された構造であり、図４に示すように、柱状部１５によってセルブロック１６を支える構造である。ここで、セルブロック１６は、スリット１２が形成された第１の板状部材２において、スリット１２によって区画形成された柱状の部分である。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１において、第１の板状部材２の溝部１３の深さ（柱状部１５の高さ）Ｌは、０．１〜３．０ｍｍが好ましく、０．３〜１．５ｍｍが更に好ましい。０．１ｍｍより小さいと、高い成形性を実現できないことがあり、３．０ｍｍより大きいと、セルブロック１６が倒れ易くなることがある。また、溝部１３の幅は、０．１〜１．０ｍｍが好ましい。０．１ｍｍより小さいと、高い成形性を実現できないことがあり、１．０ｍｍより大きいと、加工に時間がかかることがある。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１においては、第１の板状部材２の材質は、特に限定されないが、ステンレス鋼であることが好ましい。また、第１の板状部材２が円板状である場合、円板の直径（一方の面及び他方の面の直径）は、１００〜５５０ｍｍが好ましい。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金１において、第２の板状部材３は、第１の板状部材２の他方の面５側に配設された、セラミック原料をハニカム形状に成形するためのスリット１２が格子状に形成されたものである。スリット１２は、スリット状の溝部１３の格子形状と同じ格子形状であってスリット１２に重なるように形成されている。ここで、スリット１２が「格子形状（格子状）である」とは、スリット１２が、一の方向に延びる複数本のスリットと、当該一の方向に直交する方向に延びる複数本のスリットとにより形成されていることを意味する。そして、溝部１３が「格子形状（格子状）である」とは、溝部１３が、一の方向に延びる複数本の溝（溝部）と、当該一の方向に直交する方向に延びる複数本の溝（溝部）とにより形成されていることを意味する。スリット１２の幅は、製造するハニカム構造体の隔壁厚さに合わせて適宜決定することができるが、溝部１３の幅より小さい幅であることが好ましい。例えば、一般的な排ガスフィルター用又は触媒担体用のセラミックハニカム構造体を押出成形するための、ハニカム構造体成形用口金を製造するためには、スリットの幅が５〜５０００μｍであることが好ましく、１０〜５００μｍであることが更に好ましい。そして、溝部１３の幅は、スリットの幅より、５０〜５００μｍ大きいことが好ましい。第２の板状部材３の材質は、特に限定されないが、炭化タングステン基超硬合金であることが好ましい。炭化タングステン基超硬合金とすることにより、耐摩耗性を向上でき、型寿命を向上させることができる。また、第２の板状部材３が円板状である場合、円板の直径は、９０〜５５０ｍｍが好ましい。第１の板状部材２及び第２の板状部材３が円板状である場合、第２の板状部材３の直径は、第１の板状部材２の直径の９０〜１００％が好ましい。

第１の板状部材２の厚さ及び第２の板状部材３の厚さについては、特に制限はなく、例えば、スリット１２と裏孔１１との形状を考慮して適宜決定することができる。例えば、隔壁厚さ２５〜５００μｍ、セル密度２０〜２００セル／ｃｍ^２の円筒形のハニカム構造体を成形するためのハニカム構造体成形用口金を製造する場合には、第２の板状部材３の厚みが、第１の板状部材２の厚みの０．１〜２００倍であることが好ましく、１〜５０倍であることが更に好ましく、１〜２０倍であることが特に好ましい。

また、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金１においては、第１の板状部材２と第２の板状部材３との間に接合材（ろう材）が配置され、第１の板状部材２と第２の板状部材３とが接合されたものであることが好ましい。

接合材の材質としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも一つを含む金属又は合金であることが好ましく、第１の板状部材２と第２の板状部材３の少なくとも一方の内部に浸透するものであることが好ましい。このように構成することによって、第１の板状部材２と第２の板状部材３との接合を良好なものとすることができる。

また、このような接合材は、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、ケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、リン（Ｐ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ホウ素（Ｂ）等の添加剤を更に含んだものであってもよい。このような添加剤を更に含んだものは、接合温度を下げることができ、信頼性を向上させることができる。

本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態は、図５に示すような、上記本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態において、第１の板状部材２の一方の面４における裏孔が形成される領域（裏孔形成領域１４）が、正方形の領域であり、且つ、裏孔が形成される領域（裏孔形成領域１４）の外周における正方形の各辺に相当する部分が、第２の板状部材に形成されたスリット１２に対して４０〜５０°の角度で交差するものである。ここで、「裏孔が形成される領域（裏孔形成領域１４）の外周における正方形の各辺に相当する部分」とは、正方形の裏孔形成領域１４の各辺のことである。図５は、本発明のハニカム構造体成形用口金の他の実施形態を模式的に示し、第１の板状部材側からみた平面図である。尚、図５においては、裏孔を省略して裏孔形成領域１４を描いた。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金２１は、このように、第１の板状部材２の一方の面４における裏孔が形成される領域（裏孔形成領域１４）が、正方形の領域であり、且つ、裏孔が形成される領域（裏孔形成領域１４）の外周における正方形の各辺に相当する部分が、第２の板状部材に形成されたスリット１２に対して４０〜５０°の角度で交差する（裏孔形成領域１４の外周における正方形の各辺に相当する部分と、第２の板状部材に形成されたスリット１２とにより形成される角度θが４０〜５０°の範囲である）ものであるため、第１の板状部材２と第２の板状部材とをホットプレスにより接合し、その後冷却したときに、第１の板状部材２の歪みが小さくなり、第１の板状部材２に形成された格子状の溝部の格子形状の変形を抑制することが可能である。本実施形態のハニカム構造体成形用口金２１においても、角度θは、４０〜５０°が好ましく、４２〜４８°が更に好ましく、４５°が特に好ましい。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金は、上記本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態において、裏孔形成領域１４を正方形にしたものであり、他の構成要素、特徴については、上記本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態と同様である。

（２）ハニカム構造体成形用口金の製造方法
次に、図１〜図４に示される本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態（ハニカム構造体成形用口金１）を製造する方法について説明する。

本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、まず、ステンレス鋼により形成された円板状の第１の板状部材の他方の面５（図４参照）に、格子状の溝部を形成する（工程（１））。第１の板状部材の材質は、ステンレス鋼が好ましいが、特に限定されない。

溝部を形成する方法としては、例えば、ダイヤモンド砥石による研削加工や放電加工（ＥＤＭ加工）等の従来公知の方法を好適に用いることができる。

また、本実施形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、第１の板状部材の他方の面５（図４参照）に溝部を形成する前に裏孔を形成してもよいし、溝部を形成した後に、第１の板状部材の一方の面４（図４参照）から溝部へと連通する裏孔を形成してもよい。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、裏孔形成領域１４が、「正方形の４つの角部が第１の板状部材２の外周２ａで切り取られた形状の領域」であり、且つ、裏孔形成領域１４の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａが、第２の板状部材３に形成されたスリット１２に対して４０〜５０°の角度で交差するように、裏孔を形成する。これにより、第１の板状部材２と第２の板状部材３とをホットプレスにより接合し、その後冷却したときに、第１の板状部材２の歪みが小さくなり、第１の板状部材２に形成された格子状の溝部１３の格子形状の変形を抑制することが可能である。

裏孔を形成する方法については特に制限はないが、例えば、電解加工（ＥＣＭ加工）、放電加工（ＥＤＭ加工）、レーザ加工、ドリル等の機械加工等の方法を好適に用いることができる。これらのなかでも、電解加工（ＥＣＭ加工）を用いることが好ましい。電解加工（ＥＣＭ加工）を用いることにより、効率的に寸法精度の高い裏孔を形成することができる。

次に、第１の板状部材の溝部を形成した側の表面に、炭化タングステン基超硬合金（超硬合金）により形成された第２の板状部材を積層し、第１の板状部材と第２の板状部材とを接合する（工程（２））。第１の板状部材の材質は、超硬合金が好ましいが、特に限定されない。

また、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、第１の板状部材と第２の板状部材とを積層する際に、第１の板状部材と第２の板状部材との間に接合材を配し、第１の板状部材と第２の板状部材とを接合してもよい。このような接合材としては、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態において説明した接合材を好適に用いることができる。

第１の板状部材と第２の板状部材とを積層して接合する際には、第１の板状部材と第２板状部材とを、ホットプレスにより、９００〜１２００℃に加熱して接合することが好ましく、１０００〜１１５０℃に加熱して接合することが好ましい。このような温度で加熱することにより、第１の板状部材と第２板状部材とを良好に接合するとともに、第２の板状部材の強度低下を防止することができる。また、加熱時間は、１分〜１時間が好ましく、１０〜４５分が更に好ましい。１分より短いと、第１の板状部材と第２板状部材とを、強い接合強度で接合できないことがあり、１時間より長いと、第１および第２の板状部材に母材劣化相が生じやすくなる。ホットプレスを行う装置としては、例えば、富士電波工業株式会社製、ＦＶＨＰ−Ｒ等を使用することができる。また、ホットプレスを行う際の圧力は、それぞれの試験片の形状、大きさ等によって適宜決定することができるが、０．０１〜１００ＭＰａが好ましく、０．１〜１０ＭＰａが更に好ましい。

本実施形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、接合させた第１の板状部材と第２の板状部材とを、上記加熱時間の経過後、０．１〜１００℃／分の降温速度にて、少なくとも５００℃まで、冷却することが好ましい。また、このようにして得られた接合体に対し、「０．１〜１００℃／分の速度で、オーステナイト変態を起こす温度」以下の温度領域で、昇温又は冷却する再熱処理を、さらに行うことが好ましい。

次に、第２の板状部材の、第１の板状部材との接合面とは反対側の表面から、上記溝部の形状（形成パターン）に対応し、溝部１３と連通する格子状のスリットを形成してハニカム構造体成形用口金１を得る（図１〜図４参照）（工程（３））。本実施形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法においては、裏孔形成領域１４が、「正方形の４つの角部が第１の板状部材２の外周２ａで切り取られた形状の領域」であり、且つ、裏孔形成領域１４の外周における正方形の各辺に相当する部分１４ａが、第２の板状部材３に形成されたスリット１２に対して４０〜５０°の角度で交差するように、裏孔を形成したため、第１の板状部材と第２の板状部材との接合後の第１の板状部材の歪みが小さくなり、第１の板状部材に形成された格子状の溝部の格子形状の変形を抑制することが可能である。これにより、第２の板状部材にスリットを形成するときに、スリット形成用の刃（砥石）が第１の板状部材に接触することを防止できる。

第２の板状部材の表面にスリットを形成する方法については特に制限はないが、例えば、ダイヤモンド砥石による研削加工等の従来公知の方法を好適に用いることができる。また、図１に示すハニカム構造体成形用口金１は、スリット１２により形成されるセルブロック１６の断面形状（第２の板状部材の厚さ方向に直交する断面の形状）が四角形である。

また、第２の板状部材に形成するスリットの幅については、成形するハニカム構造体の形状によって適宜決定することができる。例えば、一般的な排ガスフィルター用又は触媒担体用のセラミックハニカム構造体を押出成形するためのハニカム構造体成形用口金を製造するためには、スリットの幅が５〜５０００μｍであることが好ましく、１０〜５００μｍであることが更に好ましい。そして、溝部の幅は、スリットの幅より、５０〜５００μｍ大きいことが好ましい。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
一方の面側に開口する複数の裏孔が形成されるとともに、他方の面側に複数の裏孔の全てと連通する格子状の溝部が形成された第１の板状部材と、第１の板状部材の他方の面側に配設された、上記溝部と重なるように格子状にスリットが形成された第２の板状部材とを備えた、図１〜図４に示すような構造のハニカム構造体成形用口金を製造した。

第１の板状部材の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ６３０）とし、第２の板状部材の材質は、コバルトの含有率が１６質量％の炭化タングステン基超硬合金とした。また、第１の板状部材は、その面（一方の面及び他方の面）の大きさが直径１６０ｍｍの円板形状で、厚みが１５ｍｍであり、第２の板状部材は、その面の大きさが直径１５６ｍｍの円板形状で、厚みが２．５ｍｍであった。

まず、第１の板状部材の一方の面側に、他方の端面側まで貫通する開口径１．４ｍｍの裏孔を電解加工（ＥＤＭ加工）によって形成した。裏孔を形成した領域（裏孔形成領域）は、第１の板状部材の中心を中心とした、正方形の４つの角部が第１の板状部材の外周で切り取られた形状の領域であり、当該裏孔形成領域の外周を構成する平行な２辺（正方形の平行な２辺に相当）間の距離が１３０ｍｍの領域とした。裏孔のピッチは１．３５ｍｍとした。そして、深さ１．０ｍｍの格子状の溝部を、裏孔が形成される領域（裏孔形成領域）の外周における正方形の各辺に相当する部分が、溝部に対して４５°の角度で交差するように形成した。格子状の溝部は、精密グラインダーで形成した。また、格子状の溝部１３の交点のなかの、一つおきの交点と、裏孔とが重なるように、溝部を形成した。なお、溝部の幅は０．３ｍｍとした。

次に、第１の板状部材と第２の板状部材とを、その間に、ろう材（接合材）を配して積層した後に、１１００℃で０．７５時間加熱して、第１の板状部材と第２の板状部材とを接合させ、その後４７０℃で１時間加熱する再熱処理をさらに実施した。この様にして得られた第１の板状部材と第２の板状部材とを接合させたものを、常温まで降温した後に、第２の板状部材にスリットを形成してハニカム構造体成形用口金を得た。スリットは、ダイヤモンド砥石によって、溝部に重なるように格子状に形成した。スリットの幅は０．１５ｍｍ、スリットのピッチは１．３５ｍｍとした。これにより、得られたハニカム構造体成形用口金は、裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分が、第２の板状部材に形成されたスリットに対して４０°の角度（角度θ）で交差するものとなった。

このようにして得られたハニカム構造体成形用口金について、以下の方法で、溝部の曲がり状態を測定した。結果を表１に示す。表１において、「最大曲がり量」は、「溝部の曲がり状態の測定」における、「曲がり量」の最大値である。「曲がり量」の最大値は、小さいほど好ましい。また、表１において、「角度θ」は、裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分と、第２の板状部材に形成されたスリットとにより形成される角度のうち、小さい方の角度を示す。

（溝部の曲がり状態の測定）
第２の板上部材に対するスリット加工を形成する前の、口金基体（第１の板状部材と第２の板状部材とを接合させたもの）の溝部形状を、超音波探傷映像装置（日立建機ファインテック株式会社製、ＦｉｎｅＳＡＴ）を用いて、第２の板上部材表面から計測し、曲がり量を算出した。

（実施例２〜５）
裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分と、第２の板状部材に形成されたスリットと、により形成される角度θを、表１に示すように変化させた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体成形用口金を作製した。得られたハニカム構造体成形用口金について、実施例１と同様に溝部の曲がり状態を測定した。結果を表１に示す。

（比較例１〜６）
裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分と、第２の板状部材に形成されたスリットと、により形成される角度θを、表１に示すように変化させた以外は、実施例１と同様にして、ハニカム構造体成形用口金を作製した。得られたハニカム構造体成形用口金について、実施例１と同様に溝部の曲がり状態を測定した。結果を表１に示す。

表１より、裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分と、第２の板状部材に形成されたスリットと、により形成される角度θが４０〜５０°の場合に、溝部の曲がり量が小さく、当該角度θが４０°より小さくなった場合及び当該角度θが５０°より大きくなった場合に、溝部の曲がり量が大きくなることがわかる。そして、当該角度θが４５°付近（４２〜４８°）のときに溝部の曲がり量が特に小さくなり、４５°のときに最も溝部の曲がり量が小さくなることがわかる。

本発明のハニカム構造体成形用口金は、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ハニカム形状の触媒用担体、排気ガス中の微粒子を捕集するためのハニカム形状のフィルター等を成形するために用いることができる。

１，２１，１０２：ハニカム構造体成形用口金、２，１０１：第１の板状部材、２ａ：第１の板状部材の外周、３：第２の板状部材、４：一方の面、５：他方の面、１１，１０３：裏孔、１２：スリット、１３：溝部、１４：裏孔形成領域、１４ａ：正方形の各辺に相当する部分、１５：柱状部、１６：セルブロック、Ｌ：溝部の深さ（柱状部の高さ）、θ：角度。

Claims

少なくとも一方の面側に開口した厚さ方向に延びる複数の裏孔が形成された第１の板状部材と、前記第１の板状部材の他方の面側に配設された、セラミック原料をハニカム形状に成形するためのスリットが格子状に形成された第２の板状部材と、を備え、
前記第１の板状部材の、前記第２の板状部材に接合される面側に、前記第２の板状部材に形成されたスリットに重なるように格子状に形成されると共に前記複数の裏孔と連通するスリット状の溝部が形成され、
前記第１の板状部材の一方の面における前記裏孔が形成される領域が、正方形の領域、又は正方形の４つの角部が前記第１の板状部材の外周で切り取られた形状の領域であり、且つ、前記裏孔が形成される領域の外周における正方形の各辺に相当する部分が、前記第２の板状部材に形成された前記スリットに対して４０〜５０°の角度で交差するハニカム構造体成形用口金。
前記裏孔が形成される領域の中心と、前記第１の板状部材の一方の面の中心とが同じ位置である請求項１に記載のハニカム構造体成形用口金。
前記第１の板状部材が円板状である請求項１又は２に記載のハニカム構造体成形用口金。
前記裏孔が形成される領域の面積が、前記第１の板状部材の一方の面の面積に対して５５〜９７％である請求項１又は２に記載のハニカム構造体成形用口金。