蜂窝成型体的干燥方法及蜂窝结构体的制造方法与流程

本发明涉及蜂窝成型体的干燥方法及蜂窝结构体的制造方法。更详细而言，本发明涉及干燥中的蜂窝成型体内的温度分布不均较小、能够均匀地干燥、且能够生产率良好地得到良好品质的蜂窝干燥体的蜂窝成型体的干燥方法及蜂窝结构体的制造方法。

背景技术

以往，陶瓷制的蜂窝结构体广泛用于催化剂载体、各种过滤器等。另外，该陶瓷制的蜂窝结构体还用作用于对从柴油发动机中排出的粒子状物质(颗粒物(pm))进行捕捉的柴油颗粒过滤器(dpf)。

该蜂窝结构体通常可以如下得到：将坯土挤出成型，制作蜂窝形状的成型体(蜂窝成型体)，将该蜂窝成型体干燥后，进行烧成而得到。应予说明，在陶瓷材料中加入水、粘合剂等各种添加剂，得到原料，对该原料进行混炼，得到坯土。

并且，作为对蜂窝成型体进行干燥的方法，已知以下的方法。具体而言，已知：仅在室温条件下放置的自然干燥法、导入由燃气燃烧器产生的热风来进行干燥的热风干燥法、感应干燥法、以及利用了微波的微波干燥法等(例如参见专利文献1、2)。应予说明，感应干燥法是利用通过使电流在设置于蜂窝成型体的上方和下方的电极之间流过而产生的高频能量来进行干燥的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63－166745号公报

专利文献2：日本特开2002－283329号公报

技术实现要素：

但是，如果是像专利文献1、2中记载的蜂窝结构体的干燥方法那样仅使用感应干燥或微波干燥使其干燥的方法，则有以下问题。即，例如堇青石制的蜂窝成型体的干燥工序中，感应干燥及微波干燥分别以具有加热分布的方式进行干燥。因此，在蜂窝成型体的一方端部、另一方端部以及它们的中间部处的尺寸产生较大差异的状态下进行干燥。结果，得到的蜂窝干燥体有时没有落在规定的尺寸内。因此，有时产生如下问题：对于蜂窝干燥体，需要利用对外周部进行磨削等方法来调整尺寸，工时增加，作为最终产品的蜂窝结构体的生产率降低、生产变难。

本发明是鉴于上述问题而实施的。本发明提供一种干燥中的蜂窝成型体内的温度分布不均较小、能够均匀地干燥、且能够生产率良好地得到良好品质的蜂窝干燥体的蜂窝成型体的干燥方法及蜂窝结构体的制造方法。

[1]一种蜂窝成型体的干燥方法，是未烧成的蜂窝成型体的干燥方法，该未烧成的蜂窝成型体由含有陶瓷原料及水的原料组合物构成，且具备区划形成多个隔室的隔室壁，该多个隔室从一方端面、亦即第一端面延伸至另一方端面、亦即第二端面，所述蜂窝成型体的干燥方法具有感应干燥工序以及微波干燥工序，所述感应干燥工序一边将所述未烧成的蜂窝成型体的中心部的温度维持在100℃以下，一边对所述未烧成的蜂窝成型体进行感应干燥，得到除去了所述未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的30～70％的水分的第一次干燥蜂窝成型体；所述微波干燥工序对通过所述感应干燥工序得到的所述第一次干燥蜂窝成型体进行微波干燥，得到除去了剩余水分的蜂窝干燥体。

[2]根据所述[1]中记载的蜂窝成型体的干燥方法，其中，供于所述感应干燥工序的所述未烧成的蜂窝成型体的干燥前的含水率为20～60％。

[3]根据所述[1]或[2]中记载的蜂窝成型体的干燥方法，其中，供于所述感应干燥工序的所述未烧成的蜂窝成型体为圆柱状，所述未烧成的蜂窝成型体的端面处的直径为50～200mm，所述未烧成的蜂窝成型体在所述隔室延伸的方向上的长度为150～350mm，所述未烧成的蜂窝成型体的所述隔室壁的厚度为50～350μm。

[4]一种蜂窝结构体的制造方法，具有以下工序，蜂窝成型体制作工序：对在陶瓷材料中加入添加剂得到的原料进行混炼，制成坯土后，将所述坯土挤出成型为蜂窝形状，制作蜂窝成型体；干燥工序：通过所述[1]～[3]中的任意一项中记载的蜂窝成型体的干燥方法对制作的所述蜂窝成型体进行干燥，得到蜂窝干燥体；以及烧成工序：对得到的所述蜂窝干燥体进行烧成，得到蜂窝结构体。

根据本发明的蜂窝成型体的干燥方法，干燥中的蜂窝成型体内的温度分布不均较小，能够均匀地干燥，能够生产率良好地得到良好品质的蜂窝干燥体。

根据本发明的蜂窝结构体的制造方法，能够生产率良好地得到良好品质的蜂窝结构体。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的蜂窝成型体的干燥方法中的干燥对象的一实施方式的立体图。

图2是表示本发明的蜂窝成型体的干燥方法中的水分除去率与圆筒度的关系的图表。

图3是表示实施例1中的蜂窝成型体干燥后的蜂窝干燥体的外径与高度的测定值的图表。

图4是表示实施例5中的蜂窝成型体干燥后的蜂窝干燥体的外径与高度的测定值的图表。

图5是表示比较例1中的蜂窝成型体干燥后的蜂窝干燥体的外径与高度的测定值的图表。

图6是表示比较例3中的蜂窝成型体干燥后的蜂窝干燥体的外径与高度的测定值的图表。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式具体地进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式。应当理解：在不脱离本发明的主旨的范围内基于本领域技术人员的通常知识对以下的实施方式加以适当变更、改良等得到的实施方式也落在本发明的范围内。

(1)蜂窝成型体的干燥方法：

本发明的蜂窝成型体的干燥方法是未烧成的蜂窝成型体100的干燥方法，该未烧成的蜂窝成型体100由含有陶瓷原料及水的原料组合物构成，且具备区划形成多个隔室2的隔室壁1，该多个隔室2从一方端面、亦即第一端面11延伸至另一方端面、亦即第二端面12。亦即，本发明的蜂窝成型体的干燥方法是对未烧成的蜂窝成型体进行干燥的方法。具体而言，本发明的蜂窝成型体的干燥方法是制造由没有干燥的未烧成的蜂窝成型体(即、包含水分的粘土状蜂窝成型体)进行干燥得到的未烧成的蜂窝成型体(蜂窝干燥体)的方法。应予说明，所谓未烧成的蜂窝成型体，是指：陶瓷原料的粒子以维持将原料组合物成型为蜂窝形状时的粒子形状的状态存在且陶瓷原料没有烧结的状态的蜂窝成型体。图1是示意性地表示本发明的蜂窝成型体的干燥方法中的干燥对象的一实施方式的立体图。

本发明的蜂窝成型体的干燥方法具有感应干燥工序和微波干燥工序。感应干燥工序为如下工序：一边将未烧成的蜂窝成型体的中心部的温度维持在100℃以下，一边对未烧成的蜂窝成型体进行感应干燥，得到包含未烧成的蜂窝成型体的全部水分的30～70％的水分的第一次干燥蜂窝成型体。另外，微波干燥工序为如下工序：对通过感应干燥工序得到的第一次干燥蜂窝成型体进行微波干燥，得到蜂窝干燥体。

根据像这样的蜂窝成型体的干燥方法，通过适当确定感应干燥和微波干燥的分配，使得干燥中的蜂窝成型体内的温度分布不均变小。因此，得到的蜂窝干燥体的尺寸(隔室延伸的方向上的尺寸)的不均得到改善。结果，产品的品质容易确保，生产率提高。

(1－1)感应干燥工序：

本工序中，得到除去了未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的30～70％的水分的第一次干燥蜂窝成型体。即，本工序在除去了未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的30～70％的水分的阶段结束，进入微波干燥工序。感应干燥由产品的中央部进行加热，微波干燥从外表面进行加热。如果仅以任意一方的干燥方法进行干燥，则加热集中在中央部或外表面。因此，通过将两种干燥方法组合，能够使中央部与外表面的温度差变小。不过，如果先进行微波干燥，则外表面先被加热，由此，自外皮(外表面)开始发生干燥收缩，因此，向产品(蜂窝成型体)内部施加压力，发生隔室变形。

图2是表示本发明的蜂窝成型体的干燥方法中的第一次干燥蜂窝成型体的含水率与圆筒度的关系的图表。应予说明，圆筒度是指：将蜂窝干燥体沿着其隔室延伸的方向(图1中的x方向)在多个位置测定尺寸(外径(参照图1中的符号y))时的最大尺寸与最小尺寸的差值。

如下判断第一次干燥蜂窝成型体的含水率是否在上述范围内。通过利用红外线加热式水分计对湿式混合粉进行测定来计算出干燥前的未烧成的蜂窝成型体的含水率。对干燥前的未烧成蜂窝成型体的重量及感应干燥后的蜂窝成型体(第一次干燥蜂窝成型体)的重量进行测定，由飞散的水分的量计算出第一次干燥蜂窝成型体的含水率。由此能够得到除去了未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的30～70％的水分的第一次干燥蜂窝成型体。应予说明，预先在多个干燥条件下进行感应干燥，能够确认第一次干燥蜂窝成型体的含水率在上述范围内的条件。

第一次干燥蜂窝成型体必须为如上所述除去了未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的30～70％的水分的蜂窝成型体。并且，第一次干燥蜂窝成型体优选为除去了未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的40～60％的水分的蜂窝成型体。此外，第一次干燥蜂窝成型体更优选为除去了未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的40～50％的水分的蜂窝成型体。

本工序中，必须一边将未烧成的蜂窝成型体的中心部的温度维持在100℃以下、一边对未烧成的蜂窝成型体进行感应干燥。通过像这样将未烧成的蜂窝成型体的中心部的温度维持在100℃以下，能够防止未烧成的蜂窝成型体中产生局部干燥的部分。这是因为：如果产生局部干燥的部分，则该部分中容易产生热应力而发生开裂。应予说明，对未烧成的蜂窝成型体的中心部的温度进行测定是因为感应干燥中该中心部的温度最高。即，这是因为：如果该中心部为100℃以下，则其它部分也在100℃以下。未烧成的蜂窝成型体的中心部的温度是利用光纤温度计测定得到的值。

本工序中，一边将未烧成的蜂窝成型体的中心部的温度维持在100℃以下、一边对未烧成的蜂窝成型体进行感应干燥的条件可以适当确定。具体而言，在预备试验中将小型测温装置埋入产品(干燥前的未烧成的蜂窝成型体)，确定能够将中心部的温度保持在100℃以下的干燥机的输出及干燥时间。可以像这样设定进行感应干燥的条件。

含水率因产品的要求特性而不同，因此，根据含水率来设定干燥机的输出及干燥时间。能够对应的含水率在20～60％的范围内。应予说明，“未烧成的蜂窝成型体”的含水率是利用红外线加热式水分计对湿式混合粉进行测定得到的值。

本工序、亦即未烧成的蜂窝成型体的感应干燥中，通常使用10～50mhz的频率。

(1－1－1)未烧成的蜂窝成型体的成型：

未烧成的蜂窝成型体可以用以往公知的方法来制作。具体而言，首先，将含有陶瓷原料及水的原料组合物成型，形成具备区划形成多个隔室的隔室壁的未烧成的蜂窝成型体，该多个隔室从一方端面、亦即第一端面延伸至另一方端面、亦即第二端面。

作为原料组合物中含有的陶瓷原料，优选从由堇青石化原料、堇青石、碳化硅、硅－碳化硅系复合材料、多铝红柱石以及钛酸铝构成的组中选择的至少1种。应予说明，堇青石化原料为按二氧化硅在42～56质量％的范围内、氧化铝在30～45质量％的范围内、氧化镁在12～16质量％的范围内的化学组成进行配合得到的陶瓷原料。并且，堇青石化原料经烧成而成为堇青石。

可以将上述陶瓷原料和水、以及分散介质、有机粘合剂、无机粘合剂、造孔材料、表面活性剂等混合来调制原料组合物。各原料的组成比没有特别限定，优选为与想要制作的蜂窝结构体的结构、材质等相对应的组成比。

在将原料组合物成型时，首先，对原料组合物进行混炼制成坯土，将得到的坯土成型为蜂窝形状。作为对原料组合物进行混炼而形成坯土的方法，例如可以举出使用捏合机、真空练泥机等的方法。作为将坯土成型而形成蜂窝成型体的方法，例如可以使用挤出成型、注射成型等公知的成型方法。具体而言，可以举出使用具有期望的隔室形状、隔壁(隔室壁)的厚度、隔室密度的口模进行挤出成型而形成蜂窝成型体的方法等作为优选例。作为口模的材质，可以使用不易磨损的超硬合金。

作为未烧成的蜂窝成型体的隔室形状(与隔室延伸的方向正交的截面处的隔室形状)，没有特别限制。作为隔室形状，可以举出：三角形、四边形、六边形、八边形、圆形或者这些形状的组合。

作为蜂窝成型体的形状，可以举出圆柱状、椭圆柱状、端面为“正方形、长方形、三角形、五边形、六边形、八边形等”的多棱柱状等。

如上所述，未烧成的蜂窝成型体可以为圆柱状，这种情况下，未烧成的蜂窝成型体的端面处的直径优选为50～200mm。另外，未烧成的蜂窝成型体优选为隔室延伸的方向上的长度为150～350mm。未烧成的蜂窝成型体优选为隔室壁的厚度为50～350μm。在对满足如上所述的条件的未烧成的蜂窝成型体进行干燥的情况下，干燥中的蜂窝成型体内的温度分布不均更小，能够均匀地干燥。因此，能够生产率良好地得到更良好品质的蜂窝干燥体。

(1－2)微波干燥工序：

本工序、亦即蜂窝成型体的微波干燥中，通常使用1，000～10，000mhz的频率。

考虑蜂窝成型体中包含的粘合剂等的起火可能性，将本工序中的微波干燥的微波的输出设定成：蜂窝干燥体的温度不超过150℃。按照残留的水分下降到不会对烧成工序造成影响的水平的方式对蜂窝成型体的重量进行测定，设定干燥时间。

(2)蜂窝结构体的制造方法：

作为本发明的蜂窝结构体的制造方法的一实施方式，具有蜂窝成型体制作工序、干燥工序以及烧成工序。利用这些工序，能够制造蜂窝结构体。根据本发明的蜂窝结构体的制造方法，能够生产率良好地得到良好品质的(即、蜂窝结构体的侧面整体的最大尺寸与最小尺寸的差值(圆筒度)较小的)蜂窝结构体。

蜂窝成型体制作工序中，首先，可以如上所述制作坯土。即，在陶瓷原料(陶瓷材料)中加入水、粘合剂等各种添加剂，得到原料，对该原料进行混炼，制成坯土。然后，将该坯土挤出成型，制作蜂窝形状的成型体(蜂窝成型体)。

干燥工序中，将蜂窝成型体制作工序中制作的蜂窝成型体利用上述的本发明的蜂窝成型体的干燥方法进行干燥，得到蜂窝干燥体。

烧成工序中，对干燥工序中得到的蜂窝干燥体进行烧成，得到蜂窝结构体。烧成条件可以适当采用以往公知的条件。

【实施例】

以下，利用实施例，对本发明进一步具体地进行说明。本发明并不受这些实施例任何限定。

(实施例1)

首先，作为陶瓷原料，使用将氧化铝、高岭土以及滑石混合得到的堇青石化原料，并混合包含有机粘合剂的粘结剂、造孔材料以及作为分散介质的水(73质量％)，进行混炼，得到坯土。

将得到的坯土挤出成型，得到具有与隔室延伸的方向正交的截面形状为正方形的隔室的未烧成的蜂窝成型体。对于该未烧成的蜂窝成型体，直径(图1中的y方向上的最大长度)为126mm，长度(隔室延伸的方向上的长度(图1中的x方向上的长度))为220mm，外形为圆柱状。

对于得到的未烧成的蜂窝成型体，含水率为42％，隔室密度为40个/cm²，隔室壁的厚度为210μm，质量为1250g。准备出2个像这样的未烧成的蜂窝成型体，对这些未烧成的蜂窝成型体如下进行干燥操作。

使用感应干燥装置，以频率13mhz、输出5kw、加热时间500秒钟，对得到的未烧成的蜂窝成型体分批进行感应干燥(感应干燥工序)。由此，得到除去了未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的64％的水分的第一次干燥蜂窝成型体。应予说明，预先利用光纤温度计进行测定确认了采用上述干燥条件时未烧成的蜂窝成型体的中心部的温度为100℃。另外，表1中，将从未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分中除去的水分的比例表示为“水分除去率(％)”。

接下来，使用微波干燥装置，以频率2450mhz、输出5kw、加热时间300秒钟，对第一次干燥蜂窝成型体分批进行微波干燥，除去剩余的水分(微波干燥工序)。

接下来，对微波干燥后的第一次干燥蜂窝成型体(蜂窝干燥体)测定含水率，确认蜂窝干燥体被干燥。结果，蜂窝干燥体的含水率为2％。

另外，对蜂窝干燥体测定从一方端面、亦即第一端面至另一方端面、亦即第二端面之间的多个部位的尺寸(图3给出关于2个蜂窝干燥体的测定结果)。结果，蜂窝干燥体的侧面整体的最大尺寸与最小尺寸的差值(圆筒度)为0.8mm，能够生产率良好地得到良好品质的蜂窝干燥体。应予说明，圆筒度用多个蜂窝干燥体的平均值表示。图3中，“高度”表示隔室延伸的方向上的位置(图1中的x方向上的位置)。另外，图3中，“外径”表示蜂窝干燥体的直径(图1中的y方向上的最大长度)。图4～图6也同样。圆筒度优选为1mm以下。

另外，对得到的蜂窝干燥体进行烧成，计算出蜂窝烧成体的侧面整体的最大尺寸与最小尺寸的差值(圆筒度)。其结果为1.0mm。本实施例中，能够生产率良好地得到一方端部、另一方端部以及它们的中间部处的尺寸的差异较小的良好品质的蜂窝结构体。应予说明，烧成条件为以往公知的条件(具体而言，最高温度1400℃、5小时)。

【表1】

【表2】

(实施例2～5、比较例1～4)

按表1、表2所示变更条件，除此以外，与实施例1同样地对未烧成的蜂窝成型体进行干燥。将该干燥方法中的结果示于表1、表2。

实施例4、5中，未烧成的蜂窝成型体的含水率为23％。另外，比较例2中，使用与实施例1中使用的未烧成的蜂窝成型体相同的蜂窝成型体，得到未烧成的蜂窝成型体在干燥前包含的全部水分的26％的水分被除去的干燥蜂窝成型体。该比较例2中，在从感应干燥工序进入微波干燥工序时，蜂窝成型体发生开裂。应予说明，“开裂”是指蜂窝成型体的隔壁的一部分裂开的状态。

此外，实施例2～5、比较例1～4中，也与实施例1的情形同样地对得到的蜂窝干燥体测定进行烧成后的圆筒度。将其结果示于表2。

由表1、表2可知：根据实施例1～5的蜂窝成型体的干燥方法，与比较例1～4的蜂窝成型体的干燥方法相比，干燥分布较小，能够均匀地干燥，能够生产率良好地得到良好品质的蜂窝干燥体。

另外，可知：得到的蜂窝结构体中，圆筒度也良好，根据本发明的蜂窝结构体的制造方法，能够生产率良好地得到良好品质的蜂窝结构体。

本发明的蜂窝成型体的干燥方法可以优选用作对汽车等的尾气进行净化的过滤器的制造工序。本发明的蜂窝结构体的制造方法可以用作对汽车等的尾气进行净化的过滤器的制造方法。

符号说明

1：隔室壁、2：隔室、11：第一端面、12：第二端面、100：蜂窝成型体、x：隔室延伸的方向(高度)、y：直径(外径)。