CN101646537A - 蜂窝成形体的干燥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蜂窝成形体的干燥方法，其能够抑制变形、破损等不良状况的发生且可以在更短时间内干燥蜂窝成形体。所述方法为将未烧成的蜂窝成形体进行干燥的方法，所述蜂窝成形体由含有陶瓷原料、水和粘合剂的原料组合物形成并且具有由隔壁区划而形成的作为流体流路的多个孔格，将所述蜂窝成形体经过水蒸气预热后，进行电磁波干燥。

Description

蜂窝成形体的干燥方法
技术领域
本发明涉及作为蜂窝结构体的未烧成体的蜂窝成形体的干燥方法。
背景技术
蜂窝结构体广泛用作催化剂担载体、各种过滤器等。最近，作为捕捉从柴油发动机排出的粒子状物质的柴油颗粒过滤器(DPF)，正受到更多的关注。
蜂窝结构体一般多以陶瓷为主要成分。在制造这样的蜂窝结构体时，首先在陶瓷原料中添加水及粘合剂等各种添加剂形成坯土状，然后将其进行挤出成形，制作蜂窝状的成形体(蜂窝成形体)。在对该蜂窝成形体进行干燥等后进行烧成，即可以制造蜂窝结构体。
作为蜂窝成形体的干燥方法，已知有利用通过在设置于蜂窝成形体的上方和下方的电极之间流过电流而产生的高频波的能量来进行干燥的高频干燥法、导入由气体燃烧器产生的热风来进行干燥的热风干燥法。但近来，渐渐开始使用具有干燥速度快等优点的利用微波的干燥方法(微波干燥法)来代替上述这些方法或与上述这些方法共同使用的趋势(例如，参照专利文献1～3)。
但是，这样的微波干燥方法中，在干燥过程中蜂窝成形体的上下端部、外周部的干燥比其它部分要慢，有时会难以以均匀的速度对蜂窝成形体整体进行干燥。由于蜂窝成形体因水分的蒸发而收缩，因此，如果干燥速度不一致，则易于产生变形、破损等不良状况。而且，随着区划孔格的隔壁(棱rib)的薄型化，越是隔壁薄的蜂窝成形体越容易发生变形。因此，干燥速度的均匀化成为近年来特别重要的问题。
专利文献1：日本特开2002-283329号公报
专利文献2：日本特开2002-283330号公报
专利文献3：国际公开第2005/023503号小册子
发明内容
本发明就是鉴于这样的现有技术中的问题点而进行的，要解决的课题是提供能够抑制变形、破损等不良状况的发生且可以在更短时间内干燥蜂窝成形体的蜂窝成形体的干燥方法。
根据本发明，提供一种蜂窝成形体的干燥方法，其为将未烧成的蜂窝成形体进行干燥的方法，该蜂窝成形体由含有陶瓷原料、水和粘合剂的原料组合物形成并且具有由隔壁区划而形成的作为流体流路的多个孔格，该方法为，将所述蜂窝成形体通过水蒸气预热后，进行电磁波干燥。
本发明中，所述粘合剂优选为具有热凝胶化特性或者热固化特性的粘合剂。
在本发明中，可以抑制变形、破损等不良状况的发生且可以在更短时间内干燥蜂窝成形体。
附图说明
图1是显示本发明的蜂窝成形体的干燥方法中使用的蜂窝成形体的一个例子的立体图。
图2是显示本发明的蜂窝成形体的干燥方法中使用的蜂窝成形体的其它例子的立体图。
图3显示相对于蜂窝成形体的干燥时间的温度变化曲线。
图4是从下部通入水蒸气来加热蜂窝成形体的一个例子的说明图。
图5是相对于蜂窝成形体的温度的蜂窝成形体的强度变化的曲线。
图6显示相对于蜂窝成形体的温度的微波的半衰深度的曲线。
图7是显示连续式微波干燥装置的一个例子的侧面概要图。
符号说明
1：蜂窝成形体，2：隔壁，3：孔格，4：外周壁，10：蜂窝成形体，11：连续式微波干燥装置，12：运入口，14：传送带，16：导波管，18：运出口，20：运送盘。
具体实施方式
以下，详细说明本发明最佳实施方式，但本发明并不限于以下说明的实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，基于本领域技术人员的知识可以对以下的实施方式进行适当的变更、改进等也应该理解为属于本发明的范围。
本发明的蜂窝成形体的干燥方法的特征在于，在将前述的蜂窝成形体通过水蒸气预热后，进行电磁波干燥。以下进行详细说明。
本发明的干燥方法中，所要干燥的蜂窝成形体，具有例如图1和图2所示的结构。即，蜂窝成形体1具有由隔壁2区划而成的作为流体的流路的多个孔格3。另外，蜂窝成形体1通常通过设置外周壁4来围绕多个孔格3而构成。对于与孔格3的轴方向(流路方向)相垂直的截面形状没有限定，可以任意选择如图1所示的四边型、图2所示的圆形为首的形状。
蜂窝成形体是由含有陶瓷原料、水和粘合剂的原料组合物构成的未烧成体。作为陶瓷原料可以例举氧化铝、莫来石、氧化锆、堇青石等氧化物系陶瓷，氮化硅、碳化硅、氮化铝等非氧化物系陶瓷等。另外，也可以使用碳化硅/金属硅复合材料、碳化硅/石墨复合材料等。
作为本发明的对象的在陶瓷成形体中所含的具有热凝胶化特性或者热固化特性的粘合剂，例如可以举出甲基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、羰基甲基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基乙基甲基纤维素等。其中最常使用的是甲基纤维素。这些凝胶化粘合剂的凝胶化温度随种类不同而不同，为50～80℃左右，例如，甲基纤维素的情况下为55℃。另外，也可以混合不同种类的凝胶化粘合剂来使用。
具有上述结构的蜂窝成形体在进行干燥时，在本发明中是在对蜂窝成形体由水蒸气进行预热后进行电磁波干燥。
蜂窝成形体的预热可以通过使水蒸气经过蜂窝成形体的孔格来进行。经过孔格的水蒸气的温度优选为70～100℃，更优选80～100℃。如果经过孔格的水蒸气的温度不足70℃，尽管能加热蜂窝成形体但对蜂窝成形体的加热不充分，易导致形状变形、电磁波干燥时水分分布不均等不良状况。该水蒸气的最合适温度不能一概而论，应该根据陶瓷的种类、粘合剂的种类来改变。
水蒸气经过孔格的时间，即蜂窝成形体的温度达到平衡状态所需要的时间，随着蜂窝成形体的形状、水分、尺寸、通过的水蒸气的量等而不同，但通常为10～600秒，优选10～120秒左右。如果水蒸气经过孔格的时间过短，则有达不到充分的平衡状态的情况发生。该水蒸气经过孔格的最合适的时间不能一概而论，应该根据陶瓷的种类、形状、水分、尺寸等，或者根据经过的水蒸气的量来改变。
然后，对预热后的蜂窝成形体进行电磁波干燥。电磁波干燥是微波干燥和高频干燥的总称。微波干燥是通过微波(电磁波中波长为1cm～1m的波，频率为300MHz～30GHz)的电磁能对对象物(本发明中为蜂窝成形体)进行加热干燥。高频干燥是在对象物的上方和下方的相对电极之间通过高频电流(使用2MHz～100MHz程度的高频)，由对象物内的介电损耗从内部加热来干燥的干燥方法，与对象物内部的电场分布成比例地加热、干燥对象物。
对预热后的蜂窝成形体进行电磁波干燥，与没有进行预热的情况相比，电磁波对于蜂窝成形体的浸透深度变深，使得均匀干燥蜂窝成形体成为可能。另外，如果预热蜂窝成形体，通过蜂窝成形体中的粘合剂的凝胶化，可以提高蜂窝成形体的强度，之后再施加电磁波干燥，就可以得到不产生变形、开裂的品质良好的蜂窝干燥体。
对于电磁波干燥，例如可以使用如图7所示的连续式微波干燥装置来进行干燥。在图7的连续式微波干燥装置11中，蜂窝成形体10被放置在搭载在传送带14上的运送盘20上，由运入口12运入装置内部，以规定的输送速度移动到装置内部，同时由设置在装置上部的导波管16发出的微波来进行规定时间的照射，进行干燥，由运出口18运出。
本发明的干燥方法中作为对象的蜂窝成形体的孔格密度、隔壁厚度、孔格形状以及尺寸等都没有特别限定。但是对于容易产生变形的隔壁薄的蜂窝成形体(例如隔壁厚度150μm以下)、各部分的干燥速度容易产生差异的大型蜂窝成形体(例如流路全长200～1000mm、外径150～600mm)进行干燥时特别有效。
实施例
以下，基于实施例具体说明本发明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
准备如图2所示外形的、使用在堇青石系氧化物陶瓷原料和碳化硅系非氧化物陶瓷原料中加入作为粘合剂的甲基纤维素(MC)的成形助剂而制作的蜂窝成形体，其中，堇青石系氧化物陶瓷成形体：外径×流路长为
Figure A20088000999400061
×220mm，孔格数为93孔/cm2，隔壁厚度为64μm，碳化硅系非氧化物陶瓷成形体：外径×流路长为35mm(截面为正方形)×330mm，孔格数为31孔/cm2，隔壁厚度为381μm。对于准备好的蜂窝成形体(载体)，如图4所示，由下部向上方使水蒸气(温度100℃)经过孔格内部，从而加热蜂窝成形体1。其中对于堇青石系材料的水蒸气量为50kg/小时，对于碳化硅系材料的水蒸气量为20kg/小时，各材料的预热节拍时间(Tack Time)调整为20秒以内。图3中显示相对于蜂窝成形体的干燥时间的温度变化，由图3可知，蜂窝成形体的上部、中部和下部的温度在10秒以内即可达到均匀。
实施例2
制造与实施例1同样材料同样形状的蜂窝成形体，与实施例1同样加热蜂窝成形体。图5中显示相对于蜂窝成形体的温度的蜂窝成形体的强度变化。由图5可知，如果加热蜂窝成形体，蜂窝成形体加热温度超过50℃，则可以判明蜂窝成形体的强度增大。这被认为是，蜂窝成形体中的甲基纤维素等粘合剂由于加热而发生凝胶化，从而提高了蜂窝成形体的强度。因此，如果随后进行电磁波干燥，就可以得到不产生变形、开裂的品质良好的蜂窝干燥体。
实施例3
制造与实施例1同样材料同样形状的蜂窝成形体，与实施例1同样预热蜂窝成形体，将蜂窝成形体整体加热到均匀温度。然后，对于该预热后的蜂窝成形体进行微波的半衰深度的测定，所得的结果如图6所示。由图6的结果可知，随着蜂窝成形体温度的上升，微波浸透深度也变深。因此，如果在预热蜂窝成形体之后进行电磁波干燥，与没有进行预热的情况相比，可以实现蜂窝成形体的均匀干燥。其中，在实施例3中使用如图7所示的连续式微波干燥装置，以输出密度为5kW/kg照射频率为2.45GHz的微波200秒，来进行干燥。另外，在该连续式微波干燥装置内蜂窝成形体的输送速度为0.32m/分钟。其结果为，得到没有发生变形、开裂的品质良好的蜂窝干燥体。
工业上的应用性
根据本发明的蜂窝成形体的干燥方法，可以对作为以催化剂载体、DPF为首的各种过滤器中广泛使用的蜂窝结构体的未烧成体即蜂窝成形体进行合适的干燥。

Claims (2)

1.一种蜂窝成形体的干燥方法，其为将未烧成的蜂窝成形体进行干燥的方法，所述蜂窝成形体由含有陶瓷原料、水和粘合剂的原料组合物形成并且具有由隔壁区划而形成的作为流体流路的多个孔格，所述方法为，将所述蜂窝成形体经过水蒸气预热后，进行电磁波干燥。
2.根据权利要求1所述的蜂窝成形体的干燥方法，其中所述粘合剂具有热凝胶化特性或者热固化特性。
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