CN101646538B - 蜂窝成形体的干燥方法以及干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抑制变形、破损等的不良情况的发生的同时能以更短的时间对蜂窝成形体进行干燥的蜂窝成形体的干燥方法以及干燥装置。是通过使调温调湿成湿球温度为70℃以上的过热水蒸气、或水蒸气和加热空气的混合气体通过蜂窝形成体的隔室，从而使蜂窝成形体干燥的方法。蜂窝成形体的干燥装置(10)具备：供给过热水蒸气的蒸汽供给部(12)；对从蒸汽供给部(12)供给的过热水蒸气A进行整流的缓冲室(14)；配备在缓冲室(14)的上方且用于配置蜂窝成形体的上方室(16)；以及，回收已通过蜂窝成形体(18)的过热水蒸气的罩部(20)。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体的未烧成体即蜂窝成形体的干燥方法以及干燥装置。
背景技术
蜂窝结构体广泛应用于催化剂载体和各种过滤器等。最近，作为用于捕捉从柴油机排出的微粒状物质的柴油微粒过滤器(DPF)也备受瞩目。
蜂窝结构体一般以陶瓷为主要成分的情况较多。对于制造这种蜂窝结构体，首先，在陶瓷原料中添加水以及粘合剂等各种添加剂做成坯土状之后，对其进行挤压成形并制作蜂窝形状的成形体(蜂窝成形体)。如果将该蜂窝成形体干燥等之后进行烧成，则能够制造蜂窝结构体。
作为蜂窝成形体的干燥方法，有以下方法：利用通过在设置于蜂窝成形体的上方和下方的电极间流动电流而发生的高频能量进行干燥的电介质干燥法、和导入用煤气燃烧器等发生的热风进行干燥的热风干燥法。但是，最近代替这些干燥法或者并用这些干燥法而进行具有干燥速度快等优点的利用了微波的干燥方法(微波干燥方法)(例如，参照专利文献1～3)。
然而，在这种微波干燥方法中，在干燥过程中蜂窝成形体的上下端部和外周部的干燥比其他部分缓慢，存在难以用均匀的速度对蜂窝成形体进行干燥的情况。由于蜂窝成形体因水分蒸发而收缩，因此干燥速度不均匀时容易发生变形、破损等的不良情况。再有，随着划分形成隔室的隔壁(肋状物)的薄型化进展，隔壁越薄蜂窝成形体越容易发生变形等。因此，干燥速度的均匀化成为近年来特别重要的课题。
专利文献1：日本特开2002-283329号公报
专利文献2：日本特开2002-2833230公报
专利文献3：国际公开第2005/023503小册子
发明内容
本发明是鉴于这种现有技术所具有的问题点而提出的技术方案，其课题是提供一种抑制变形、破损等的不良情况的发生的同时能以更短时间干燥蜂窝成形体的蜂窝成形体的干燥方法以及干燥装置。
根据本发明，提供一种蜂窝成形体的干燥方法，该方法用于对由含有陶瓷原料、水以及粘合剂的原料组成物构成的、具有由隔壁划分形成的成为流体的流路的多个隔室的未烧成的蜂窝结构体进行干燥，通过使调温调湿成湿球温度为70℃以上的过热水蒸汽、或水蒸汽和加热空气的混合气体通过上述隔室，从而使上述蜂窝成形体干燥。
在本发明中，优选上述粘合剂是具有热凝胶化特性或热硬化特性的粘合剂材料。
另外，根据本发明，提供一种蜂窝成形体的干燥装置，具备：供给过热水蒸汽的蒸汽供给部；对从上述蒸汽供给部供给的过热水蒸汽进行整流的缓冲室；配备在上述缓冲室的上方，用于配置蜂窝成形体，且使上述过热水蒸汽通过上述蜂窝成形体的内部的上方室；以及，回收已通过上述蜂窝成形体的上述过热水蒸汽的罩部。
根据本发明，抑制变形、破损等的不良情况的发生的同时能够以更短的时间对蜂窝成形体进行干燥。
附图说明
图1是表示本发明的蜂窝成形体的干燥方法所使用的蜂窝成形体的一个例子的立体图。
图2是表示本发明的蜂窝成形体的干燥方法所使用的蜂窝成形体的其他例子的立体图。
图3是表示本发明的蜂窝成形体的干燥装置的一个实施例的模式图。
图4是表示工件载置板的一个例子的俯视图。
图5是表示实施例1的蜂窝成形体对干燥时间的温度变化的图表。
图6是表示实施例2的蜂窝成形体对干燥时间的温度变化的图表。
图7是表示比较例1的蜂窝成形体对干燥时间的温度变化的图表。
图8是表示没有缓冲室的场合的过热水蒸汽的流速分布的图表。
图9是表示具有缓冲室的场合的过热水蒸汽的流速分布的图表。
图10是表示蜂窝成形体中的过热水蒸汽的流速的测定点的说明图。
图中：
1-蜂窝成形体，2-隔壁，3-隔室，7-外周壁，10-干燥装置，12-蒸汽供给部，14-缓冲室，16-上方室，18-蜂窝成形体，20-罩部，22-工件载置板。
具体实施方式
以下，对实施本发明的最佳方式进行说明，但本发明并不限定于以下的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，基于本领域技术人员的知识，应理解为对以下的实施方式进行了各种变更、改良等后的技术也在本发明的范围内。
在本发明的蜂窝成形体的干燥方法中，其特征在于，通过使调温调湿成湿球温度为70℃以上的过热水蒸汽通过蜂窝成形体的隔室内，从而使蜂窝成形体干燥。以下对其详细进行说明。
在本发明的干燥方法中，被干燥的蜂窝成形体例如是具有图1以及图2所示的那种结构的蜂窝成形体。即、蜂窝成形体1具有由隔室2划分形成的作为流体流路的多个隔室3。而且，通常R1通过以包围多个隔室3的方式配置外周壁4而构成。还有，与隔室3的轴向(流路方向)平行的剖面形状没有限定，能够任意选择以图1所示的那样的四边形和图2所示的那样的圆形为代表的形状。
蜂窝成形体是由含有陶瓷原料、水、以及粘合剂的原料组成物构成的未烧成体。作为陶瓷原料，可列举例如氧化铝、莫来石、氧化锆、堇青石等氧化物系陶瓷，碳化硅、氮化硅、氮化铝等非氧化物系陶瓷等。而且，还可以使用碳化硅/金属硅复合材料和碳化硅/石墨复合材料等。
作为成为本发明的对象陶瓷成形体所含的具有热凝胶化特性或热硬化特性的粘合剂，可列举例如甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素等。其中，最普遍的是使用甲基纤维素，这些凝胶化粘合剂的凝胶化温度根据种类而不同，但是在50～80℃左右，例如甲基纤维素的场合是大约55℃。而且，还可以混合使用不同之类的凝胶化粘合剂。
在对具有上述结构的蜂窝成形体进行干燥时，在本发明中使用调温调湿成湿球温度为70℃以上的过热水蒸汽、或水蒸汽和加热空气的混合气体。过热水蒸汽或水蒸汽和加热空气的混合气体的湿球温度优选为70～100℃，更优选为80～100℃。过热水蒸汽、或水蒸汽和加热空气的混合气体的湿球温度不足70℃时，粘合剂的热凝胶化不充分，蜂窝成形体干燥时变形大，在端面产生裂纹、破损。该水蒸汽或水蒸汽和加热空气的混合气体的最佳湿球温度不是唯一的，根据陶瓷的种类、粘合剂的种类应该可以改变。
作为通过隔室的过热水蒸汽或水蒸汽和加热空气的混合气体的温度，优选为60℃～300℃以下，更优选为70～200℃。若通过隔室的过热水蒸汽的温度不足60℃，则尽管蜂窝成形体被加热，但水蒸汽凝结导致蜂窝成形体吸湿膨胀而容易发生形状变形等的不良情况。另一方面，若超过300℃，则粘合剂材料被除去，导致蜂窝成形体变脆容易发生变形或破损等。该过热水蒸汽的最佳温度不是唯一的，根据陶瓷的种类、粘合剂的种类应该可以改变。
使水蒸汽通过隔室的时间、即蜂窝成形体的水分达到平衡状态所需要的时间根据蜂窝成形体的形状和水分、尺寸、蒸汽的温度、湿度等而不同，但是通常为10～120分钟，优选10～60分钟左右。若使过热水蒸汽通过隔室的时间过短，则存在无法充分地达到平衡状态的情况。使该过热水蒸汽通过隔室的最佳时间不是唯一的，根据陶瓷的种类、形状、水分、尺寸等，而且根据通过的蒸汽的温度、湿度等而应该可以改变。
图3是表示本发明的蜂窝成形体的干燥装置的一个实施例的模式图。该干燥装置10具备：共给过热水蒸汽A的蒸汽供给部12；对从蒸汽供给部12供给的过热水蒸汽A进行整流的缓冲室14；配备在缓冲室14的上方且用于配置蜂窝成形体18的上方室16；以及回收已通过蜂窝成形体18的过热水蒸汽A的罩部20。
在该干燥装置10中从蒸汽供给部12向缓冲室14供给过热水蒸汽A。这里，过热水蒸汽A相对于缓冲室14从侧部沿横向导入，使其与缓冲室14的内侧侧壁冲突，接着，过热水蒸汽A在缓冲室14内上升。这样，过热水蒸汽A通过与缓冲室14的内侧侧壁冲突而被整流，过热水蒸汽A在整个缓冲室14内以大致均等的速度上升。
在缓冲室14内被整流的过热水蒸汽A在缓冲室14内上升，接着，进入配备在缓冲室14上方的上方室16。在上方室16的内部配置有载置于工件载置板22上蜂窝成形体18，过热水蒸汽A大致均等地通过蜂窝成形体18的全部隔室内，对蜂窝成形体18大致均等地进行干燥。还有，工件载置板22如图4所示，做成具有与蜂窝成形体18相同的隔室密度的结构，但是优选使过热水蒸汽A均匀地通过蜂窝成形体18。
其次，已通过蜂窝成形体18的隔室内的过热水蒸汽A进入上方室16的上部所配置的罩部20被回收。
在本发明的干燥方法中，成为对象的蜂窝成形体的隔室密度、隔室厚度、隔室形状以及尺寸等没有特别限定。但是，在对很容易引起变形等的、隔壁薄的蜂窝成形体(例如，隔壁厚度：150μm以下)或各部分干燥速度容易产生差异的、大型的蜂窝形成体(例如，流路全长：200～1000mm、外径：150～600mm)进行干燥的场合特别有效。
实施例
以下，基于实施例对本发明进行具体说明，但是本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1～2、比较例1)
准备了图2所示的那样的外形的、在堇青石系氧化物陶瓷原料以及碳化硅系非氧化物陶瓷原料中使用甲基纤维素(MC)的成形助剂作为粘合剂制作的蜂窝成形体(堇青石系氧化物陶瓷成形体：外径×流路长度：
隔室数量：93隔室/cm2，隔壁厚度：64μm)、(碳化硅系非氧化物陶瓷成形体：外径×流路长度：35mm(剖面为正方形)×330mm，隔室数量：31隔室/cm2，隔壁厚度：381μm)。对于准备的蜂窝成形体，使用图3所示的结构的干燥装置10，使水蒸汽量相对于堇青石系材料为50kg/hr，另一方面，相对于碳化硅系材料为20kg/hr，混合100℃～120℃的过热水蒸汽，使用将湿球温度调整成了60℃、70℃、80℃的混合气体，将各材料的生产节拍调整成20分钟以下进行了干燥。还有，干燥装置10中的缓冲室14、上方室16的尺寸分别为外径×流路长度：工件载置板22使用了具有与蜂窝成形体相同的隔室密度的构件。
(干燥条件)
实施例1：热风温度115℃
湿度27％
湿球温度70℃
实施例2：热风温度125℃
湿度40％
湿球温度80℃
比较例1：热风温度100℃
湿度20％
湿球温度60℃
将蜂窝成形体(载体)的对干燥时间的温度变化表示在图5(实施例1)、图6(实施例2)、图7(比较例1)中。如图5～图7所示，可知干燥中途的载体温度与过热水蒸汽、或水蒸汽和加热空气的混合气体的湿球温度一致，从载体的水分达到平衡的部位达到过热水蒸汽、或水蒸汽和加热空气的混合气体的温度。另外，在实施例1中，蜂窝成形体的变形小，未发生裂纹，在实施例2中，蜂窝成形体的变形、裂纹均未发生。另一方面，在比较例1中，蜂窝成形体的变形大，在端面发生了裂纹。
(实施例3、比较例2)
对缓冲室的效果进行了确认试验。即、在实施例1～2中使用的干燥装置10中，测定并比较了由缓冲室14的有无导致的蜂窝结构体的隔室内部的过热水蒸汽的流速分布。将其结果表示在图8以及图9中。还有，图10表示蜂窝成形体中的过热水蒸汽的流速的测定点。
从图8以及图9可知，在没有缓冲室时，蜂窝成形体的隔室内部的过热水蒸汽的流速波动较大，在具有缓冲室时，蜂窝成形体的隔室内部的过热水蒸汽的流速均匀。并且，通过使蜂窝成形体的隔室内部的过热水蒸汽的流速均匀，从而蜂窝成形体的径向的干燥分布降低。
产业上的可利用性
根据本发明的蜂窝成形体的干燥方法以及干燥装置，能够对广泛应用于以催化剂载体和DPF为代表的各种过滤器等的蜂窝结构体的未烧成体即蜂窝成形体进行干燥。
Claims (3)
1.一种蜂窝成形体的干燥方法，该方法用于对由含有陶瓷原料、水以及粘合剂的原料组成物构成的、具有由隔壁划分形成的成为流体的流路的多个隔室的未烧成的蜂窝结构体进行干燥，其特征在于，
通过使调温调湿成湿球温度为70℃以上的过热水蒸汽、或水蒸汽和加热空气的混合气体从侧部导入缓冲室，与缓冲室的内侧侧壁冲突而被整流后从下方上升，从底部通过上述蜂窝成形体的隔室，从而使上述过热水蒸汽、或水蒸汽和加热空气的混合气体大致均等地通过蜂窝成形体的全部隔室，对蜂窝成形体大致均等地进行干燥。
2.根据权利要求1所述的蜂窝成形体的干燥方法，其特征在于，
上述粘合剂具有热凝胶化特性或热硬化特性。
3.一种蜂窝成形体的干燥装置，其特征在于，具备：
供给过热水蒸汽的蒸汽供给部；
对从上述蒸汽供给部供给的过热水蒸汽进行整流的缓冲室；
配备在上述缓冲室的上方，用于配置蜂窝成形体，且使上述过热水蒸汽通过上述蜂窝成形体的内部的上方室；以及，
回收已通过上述蜂窝成形体的上述过热水蒸汽的罩部，
上述过热水蒸汽相对于缓冲室从侧部沿横向导入，并与缓冲室的内侧侧壁冲突，接着，过热水蒸汽在缓冲室内上升。
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