JP2001172086A - セラミック成形体の乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ波を照射する方法によりセラミック
成形体を乾燥させる際、セラミック成形体変形を発生さ
せず、全体を均一に乾燥させることができるセラミック
成形体の乾燥装置を提供する。 【解決手段】 セラミック粉末とバインダーと分散媒液
との混合組成物からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて
長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の乾燥に
用いられる乾燥装置であって、搬入されたセラミック成
形体を移動させるための移動床を備えるとともに、装置
内を移動する上記セラミック成形体を複数の領域に区切
り、それぞれの領域に異なる強度のマイクロ波を照射す
るため、複数の仕切り壁と複数のマイクロ波発生装置と
が設けられていることを特徴とするセラミック成形体の
乾燥装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック粉末及
びバインダー等を含み、多数の貫通孔が長手方向に並設
された柱状のセラミック成形体の乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バス、トラック等の車両や建設機械等の
内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティ
キュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題と
なっている。この排気ガスを多孔質セラミックを通過さ
せることにより、排気ガス中のパティキュレートを捕集
して排気ガスを浄化するセラミックフィルタが種々提案
されている。

【０００３】セラミックフィルタは、通常、図７に示す
ような多孔質セラミック部材６０が複数個結束されてセ
ラミックフィルタ５０を構成している。また、この多孔
質セラミック部材６０は、図８に示すように、長手方向
に多数の貫通孔６２が並設され、貫通孔６２同士を隔て
る隔壁６３がフィルタとして機能するようになってい
る。すなわち、多孔質セラミック部材６０に形成された
貫通孔６２は、図８（ｂ）に示すように、排気ガスの入
り口側又は出口側の端部のいずれかが充填材６１により
目封じされ、一の貫通孔６２に流入した排気ガスは、必
ず貫通孔６２を隔てる隔壁６３を通過した後、他の貫通
孔６２から流出するようになっており、排気ガスがこの
隔壁６３を通過する際、パティキュレートが隔壁６３部
分で捕捉され、排気ガスが浄化される。

【０００４】従来、このような多孔質セラミック部材６
０を製造する際には、まず、セラミック粉末とバインダ
ーと分散媒液とを混合して成形体製造用の混合組成物を
調製した後、この混合組成物の押出成形等を行うことに
より、セラミック成形体を作製していた。

【０００５】そして、次に、得られたセラミック成形体
を乾燥装置に入れ、このセラミック成形体にマイクロ波
を照射することによる加熱を行い、セラミック成形体中
の分散媒液等を飛散させて、一定の強度を有し、容易に
取り扱うことができる図９（ａ）に示すセラミック成形
体の乾燥体７０ａを製造していた。この乾燥工程の後、
セラミック成形体の乾燥体７０ａは、脱脂工程及び焼成
工程を経て、多孔質セラミック部材６０が製造される。

【０００６】しかし、このような従来のセラミック成形
体の乾燥方法においては、セラミック成形体の全体を均
一に乾燥させることは容易ではなく、乾燥工程が進むに
つれて、セラミック成形体の部分によって重量減少の割
合が異なるという現象が発生する。

【０００７】この乾燥の不均一が、セラミック成形体の
内部と表面との間や下部と上部との間に生じると、乾燥
後のセラミック成形体に反りや変形が発生し、更には、
クラックが発生する場合もある。そこで、本発明者ら
は、この乾燥の不均一を防止するため、例えば、セラミ
ック成形体の４つの側面を、分離した２つの治具で両側
から包囲し、この状態で乾燥させる方法をとっていた。

【０００８】これにより、内部と表面との間や下部と上
部との間の乾燥の不均一を殆ど減少させることはできる
が、セラミック成形体７０ａの長手方向の中央部と両端
部分の乾燥の不均一を無くすことが困難で、中央部の方
が両端部よりも乾燥しにくくなり、図９（ｂ）に示すよ
うに、乾燥後のセラミック成形体７０ｂの中央部が太
く、両端部に近づくに従って細くなるという問題があっ
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決するためになされたもので、セラミック成形
体に、乾燥の不均一に起因する変形を発生させないセラ
ミック成形体の乾燥装置を提供することを目的とするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第一の本発明のセラミッ
ク成形体の乾燥装置は、セラミック粉末とバインダーと
分散媒液との混合組成物からなり、多数の貫通孔が隔壁
を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体
の乾燥に用いられる乾燥装置であって、搬入されたセラ
ミック成形体を移動させるための移動床を備えるととも
に、装置内を移動する上記セラミック成形体を複数の領
域に区切り、それぞれの領域に異なる強度のマイクロ波
を照射するため、複数の仕切り壁と複数のマイクロ波発
生装置とが設けられていることを特徴とする。

【００１１】また、第二の本発明のセラミック成形体の
乾燥装置は、セラミック粉末とバインダーと分散媒液と
の混合組成物からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長
手方向に並設された柱状のセラミック成形体の乾燥に用
いられる乾燥装置であって、搬入されたセラミック成形
体を移動させるための移動床を備えるとともに、上記移
動床上を移動する上記セラミック成形体に照射されるマ
イクロ波の一部を遮蔽するための遮蔽部材が設けられて
いることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、第一の本発明のセラミック
成形体の乾燥装置の実施形態について、図面を参照しな
がら説明する。

【００１３】第一の本発明で乾燥の対象となるセラミッ
ク成形体は、セラミック粉末とバインダーと分散媒液と
の混合組成物からなるものである。

【００１４】上記セラミック粉末としては特に限定され
ず、例えば、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、
窒化硼素、窒化チタン、炭化チタン等の非酸化物系セラ
ミックの粉末；アルミナ、コージェライト、ムライト、
シリカ、ジルコニア、チタニア等の酸化物系セラミック
の粉末等を挙げることができる。これらのなかでは、耐
熱性に優れる炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等
の粉末が好ましい。

【００１５】これらセラミック粉末の粒径も特に限定さ
れるものではないが、後の焼成過程で収縮が少ないもの
が好ましく、例えば、０．３〜５０μｍ程度の平均粒子
径を有する粉末１００重量部と０．１〜１．０μｍ程度
の平均粒子径を有する粉末５〜６５重量部とを組み合わ
せたものが好ましい。

【００１６】上記バインダーとしては特に限定されず、
例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコ
ール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることが
できる。上記バインダーの配合量は、通常、セラミック
粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部程度が好ま
しい。

【００１７】上記分散媒液としては特に限定されず、例
えば、ベンゼン等の有機溶媒；メタノール等のアルコー
ル、水等を挙げることができる。上記分散媒液は、混合
組成物の粘度が一定範囲内となるように、適量配合され
る。これらセラミック粉末とバインダーと分散媒液等と
は、アトライター等で混合された後、ニーダー等で充分
に混練され、押出成形法等により、所定の形状に成形さ
れる。

【００１８】第一の本発明のセラミック成形体の乾燥装
置は、上記方法により作製されたセラミック成形体に、
マイクロ波を照射して乾燥させる乾燥装置であって、搬
入されたセラミック成形体を移動させるための移動床を
備えるとともに、装置内を移動する上記セラミック成形
体を複数の領域に区切り、それぞれの領域に異なる強度
のマイクロ波を照射するため、複数の仕切り壁と複数の
マイクロ波発生装置とが設けられていることを特徴とす
る。

【００１９】上記移動床は、押出成形法により成形され
たセラミック成形体を乾燥装置内に搬入し、一定速度で
移動させ、セラミック成形体を乾燥させた後、該セラミ
ック成形体を乾燥装置外に搬出するために設けられてお
り、従来から使用されているベルトコンベア等により構
成されている。

【００２０】一方、仕切り壁は、セラミック成形体を複
数の領域に区切り、それぞれの領域に異なる強度のマイ
クロ波を照射するために設けられており、２以上であれ
ばその仕切り壁の数は特に限定されず、また、その形状
や配設の形態も特に限定されない。仕切り壁の具体例に
ついては、以下の具体的な乾燥装置において説明するこ
とにする。

【００２１】図１は、第一の本発明のセラミック成形体
の乾燥装置の一例を示す一部水平断面図である。このセ
ラミック成形体乾燥装置１０では、上記したように、搬
入されたセラミック成形体を移動させるために移動床１
２が設けられており、天井部分には、マイクロ波発生装
置１４が配設され、さらに、マイクロ波発生装置１４か
ら発生するマイクロ波を中央の領域Ｂと、他の領域Ａ、
Ｃに区切り、それぞれの領域に異なる強度のマイクロ波
を照射するために２枚の仕切り壁１３が設置されてい
る。

【００２２】図１に示した仕切り壁１３は、２枚である
が、例えば４枚でセラミック成形体を５つの領域に区切
っていてもよい。また、図１に示した仕切り壁１３は、
垂直壁であるが、少し傾いていても差し支えない。

【００２３】この第一の本発明のセラミック成形体の乾
燥装置を用いてセラミック成形体を乾燥させる際には、
まず、押出成形法にて成形されたセラミック成形体１１
を、長手方向が進行方向に対してほぼ垂直になるよう移
動床１２に載置する。この後、セラミック成形体１１
は、装置内に搬入され、移動床１２上を一定速度で移動
する。

【００２４】なお、図示はしていないが、セラミック成
形体１１は、乾燥後の反りや内部と表面の水分量の不均
一等を防止するために、セラミック成形体１１の側面を
上下から包囲するように構成された一対の乾燥用治具に
より包囲されている。ただし、マイクロ波は、この乾燥
用治具を通過し、セラミック成形体１１の内部に侵入す
るため、マイクロ波による乾燥には支障ない。

【００２５】中央の領域Ｂにあるマイクロ波発生装置１
４は、より強いマイクロ波を発生し、両端付近の領域Ａ
及びＣにあるマイクロ波発生装置１４は、より弱いマイ
クロ波を発生するように制御されており、これにより両
端部から中央に近づくに従って段階的に強くなるよう
に、セラミック成形体１１にマイクロ波を照射する。

【００２６】すなわち、セラミック成形体の乾燥装置１
０内に搬入されたセラミック成形体１１は、なかなか乾
燥しにくい中央部分の領域Ｂにおいては強く加熱され、
一方、比較的乾燥が容易な領域Ａ、Ｃの部分では、領域
Ｂの部分と比較して弱く加熱され、これにより乾燥が進
行する。そして、所定時間が経過すると、セラミック成
形体１１は、乾燥装置１０の外に搬出され、マイクロ波
による乾燥が終了する。

【００２７】このセラミック成形体の乾燥装置１０を用
いてセラミック成形体の乾燥を行うと、乾燥しやすいセ
ラミック成形体１１の両端部やその付近の乾燥が抑えら
れ、中央部の乾燥が早く進行するため、全体として、均
一に乾燥が進行し、均一な厚さのセラミック成形体（乾
燥体）とすることができる。

【００２８】図２は、第一の本発明のセラミック成形体
の乾燥装置の別の一例を示す一部水平断面図である。こ
のセラミック成形体の乾燥装置２０では、セラミック成
形体１１が移動するに従って中央の領域Ｅが次第に狭く
なるように、仕切り壁２３が設けられている以外は、図
１に示すセラミック成形体乾燥装置１０と略同様に構成
されている。

【００２９】このセラミック成形体の乾燥装置２０で
は、乾燥装置２０内に搬入されたばかりの水分の多いセ
ラミック成形体１１は、中央部を含む広い領域Ｅでより
強いマイクロ波が長時間にわたって照射され、セラミッ
ク成形体１１が乾燥装置の出口に近づくに従い、弱いマ
イクロ波が照射される領域Ｄ、Ｅが広くなり、両端部分
は、より穏やかに乾燥される。

【００３０】このセラミック成形体の乾燥装置２０を用
いると、乾燥が進むに従って、乾燥しやすい両端に近い
部分は、より穏やかに乾燥されるためセラミック成形体
１１に水分の分布が発生しにくく、より均一にかつ効率
よく乾燥される。

【００３１】なお、セラミック成形体の乾燥装置１０、
２０において、マイクロ波発生装置のマイクロ波の強度
の調整は、手動等にて随時行っても良いが、マイクロコ
ンピュータ等の自動制御システムを内蔵する乾燥装置を
用い、予めマイクロ波の強度等を自動設定をしておく方
が好ましい。

【００３２】次に、第二の本発明のセラミック成形体の
乾燥装置について、図面を参照しながら説明する。

【００３３】図３は、第二の本発明のセラミック成形体
の乾燥装置の一例を示す一部水平断面図である。このセ
ラミック成形体の乾燥装置３０は、移動床１２を備える
とともに、単一のマイクロ波発生装置１４が配設されて
おり、このマイクロ波発生装置１４よりセラミック成形
体１１に照射されるマイクロ波の一部を遮蔽するために
アルミニウム板からなる遮蔽部材３３が、マイクロ波発
生装置１４の両側にほぼ水平に配設されている。

【００３４】第二の本発明で乾燥の対象となるセラミッ
ク成形体は、上述したものと同様のものを挙げることが
できる。また、移動床１２は、図１に示したセラミック
成形体の乾燥装置１０の場合と同様に構成されている。

【００３５】遮蔽部材３３は、比較的乾燥しやすい両末
端部分には、マイクロ波を長時間又は殆ど照射せず、比
較的乾燥しにくいセラミック成形体１１の中央部分に長
時間マイクロ波を照射するために設けられている。

【００３６】遮蔽部材３３の材質としては、マイクロ波
を遮蔽する物質であれば特に限定されず、アルミニウム
板以外のものも使用することができる。また、遮蔽部材
３３は、樹脂等の表面をマイクロ波を遮蔽する物質から
なるフィルムで覆うものであってもよく、樹脂等の表面
にマイクロ波を遮蔽する物質の層を形成したものであっ
ても良い。

【００３７】また、図３では、遮蔽部材３３は、セラミ
ック成形体１１が進行するに従って、マイクロ波が照射
される領域Ｇが漸次減少するように、遮蔽部材３３の端
部３３ａが逆Ｖ字形状になるように構成されているが、
上記領域Ｇが一定となるように遮蔽部材３３の端部３３
ａがお互いに平行になるように構成されたものであって
もよい。

【００３８】このセラミック成形体の乾燥装置３０を用
いてセラミック成形体を乾燥させると、なかなか乾燥し
にくい中央部分の領域Ｇは長時間にわたって強く加熱さ
れ、一方、比較的乾燥が容易な両端部分は、短時間しか
加熱されない。その結果、全体として、ほぼ均一が乾燥
が進行する。

【００３９】従って、このセラミック成形体の乾燥装置
３０を用いることにより、乾燥しにくいセラミック成形
体の中央部付近が、両端部付近よりも長時間マイクロ波
を照射されることとなり、全体として、均一に乾燥が進
行し、均一な厚さのセラミック成形体（乾燥体）とする
ことができる。

【００４０】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００４１】実施例１ 平均粒子径１０μｍのα型炭化珪素粉末７０重量部、平
均粒子径０．７μｍのβ型炭化珪素粉末３０重量部、メ
チルセルロース５重量部、分散剤４重量部、水２０重量
部を配合して均一に混合することにより、原料の混合組
成物を調製した。この混合組成物を押出成形機に充填
し、押出速度２ｃｍ／分にてセラミック成形体１１を作
製した。このセラミック成形体１１は、図９（ａ）に示
す形状のものであり、その大きさが３３ｍｍ×３３ｍｍ
×３００ｍｍで、貫通孔２１の数が３１個／ｃｍ² 、隔
壁２２の厚さが０．３５ｍｍであった。

【００４２】次に、セラミック成形体１１を、セラミッ
ク成形体１１の側面を上下から包囲するように構成され
た一対の乾燥用治具により包囲した状態で、図１に示し
た乾燥装置１０の移動床１２に載置し、領域Ｂのマイク
ロ波のパワーを３ｋＷ、領域Ａ及びＣのマイクロ波のパ
ワーを１．５ｋＷに設定してセラミック成形体１１の乾
燥を行った。なお、セラミック成形体１１の乾燥装置１
０内の滞在時間は、５分であり、仕切り壁１３は、セラ
ミック成形体１１の末端から５０ｍｍの位置になるよう
に設けられていた。

【００４３】この後、セラミック成形体の乾燥体４０を
取り出し、図４（ａ）に示すように、セラミック成形体
の乾燥体４０をエリア１、エリア２、エリア３に分割
し、さらに、図４（ｂ）に示すように、これらを外側の
Ａ部と中部のＢ部とに分け、各部における重量減少率を
測定した。その結果を図５に示した。

【００４４】実施例２ まず、実施例１と同様の条件でセラミック成形体を作製
し、実施例１と同じ乾燥用治具を用いてセラミック成形
体を包囲した後、図２に示した乾燥装置２０の移動床１
２に載置した。次に、領域Ｅのマイクロ波のパワーを３
ｋＷ、領域Ｄ及びＦのマイクロ波のパワーを１．５ｋＷ
に設定してセラミック成形体の乾燥を行った。

【００４５】なお、セラミック成形体１１の乾燥装置２
０内の滞在時間は、５分であり、仕切り壁２３は、乾燥
装置２０内に搬入された直後では、セラミック成形体１
１の末端から５ｍｍ、乾燥装置２０外に搬出される直前
では、セラミック成形体１１の末端から１００ｍｍの位
置になるように設けられていた。

【００４６】この後、セラミック成形体の乾燥体４０を
取り出し、図４（ａ）に示すように、セラミック成形体
の乾燥体４０をエリア１、エリア２、エリア３に分割
し、さらに、図４（ｂ）に示すように、これらを外側の
Ａ部と中側のＢ部とに分け、各部における重量減少率を
測定した。その結果を同じく図５に示した。

【００４７】実施例３ まず、実施例１と同様の条件でセラミック成形体を作製
し、実施例１と同じ乾燥用治具を用いてセラミック成形
体を包囲した後、図３に示した乾燥装置３０の移動床１
２に載置した。次に、マイクロ波のパワーを３ｋＷに設
定してセラミック成形体の乾燥を行った。

【００４８】なお、セラミック成形体１１の乾燥装置３
０内の滞在時間は、５分であり、遮蔽部材３３は、乾燥
装置３０内に搬入された直後では、セラミック成形体１
１の丁度末端部分、乾燥装置３０外に搬出される直前で
は、セラミック成形体１１の末端から１００ｍｍの位置
に遮蔽部材の端部３３ａがくるように設けられていた。

【００４９】この後、セラミック成形体の乾燥体４０を
取り出し、図４（ａ）に示すように、セラミック成形体
の乾燥体４０をエリア１、エリア２、エリア３に分割
し、さらに、図４（ｂ）に示すように、これらを外側の
Ａ部と中側のＢ部とに分け、各部における重量減少率を
測定した。その結果を同じく図６に示した。

【００５０】比較例１ まず、実施例１と同様の条件でセラミック成形体を作製
した。次に、仕切り壁を有しない従来より用いられてい
るセラミック成形体の乾燥装置に、上記セラミック成形
体を実施例１と同じ乾燥用治具で包囲した後、乾燥装置
内に載置し、マイクロ波を照射して乾燥を行った。

【００５１】そして、乾燥開始から一定時間後にセラミ
ック成形体の乾燥体４０を取り出し、図４（ａ）に示す
ように、セラミック成形体の乾燥体４０をエリア１、エ
リア２、エリア３に分割し、さらに、図４（ｂ）に示す
ように、これらを外側のＡ部と中側のＢ部とに分け、各
部における重量減少率を測定した。その結果を図６に示
した。

【００５２】図５及び図６に示すグラフより明らかなよ
うに、比較例１では、各部分で重量減少率が異なってお
り、不均一に乾燥が行われているのに対し、実施例１〜
３の場合には、各部においてほぼ均一に重量が減少して
いっており、本発明の乾燥装置を用いることにより、セ
ラミック成形体を均一に乾燥させることができることが
実証された。また、実施例１〜３に記載の方法で乾燥し
たセラミック成形体４０の寸法を測定したが、中央部分
と両端部分の側面の幅に殆ど違いはなかった。

【００５３】

【発明の効果】本発明のセラミック成形体の乾燥装置
は、上述の通りであるので、この乾燥装置を用いてセラ
ミック成形体を乾燥させることにより、セラミック成形
体に変形を発生させず、全体を均一に乾燥させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック成形体の乾燥装置の一実施
形態を模式的に示す一部水平断面図である。

【図２】本発明のセラミック成形体の乾燥装置の別の実
施形態を模式的に示す一部水平断面図である。

【図３】本発明のセラミック成形体の乾燥装置の更に別
の実施形態を模式的に示す一部水平断面図である。

【図４】（ａ）は、実施例１、実施例２及び比較例１に
おいて成形体の重量減少を測定した部分を示す斜視図で
あり、（ｂ）は、その正面図である。

【図５】実施例１及び実施例２における成形体の測定部
分と重量減少との関係を示すグラフである。

【図６】実施例３及び比較例１における成形体の測定部
分と重量減少との関係を示すグラフである。

【図７】セラミックフィルタを模式的に示す斜視図であ
る。

【図８】（ａ）は、セラミックフィルタを構成する多孔
質セラミック部材を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）
は、（ａ）に示したセラミックフィルタのＡ−Ａ線断面
図である。

【図９】（ａ）〜（ｂ）は、種々の条件で乾燥した後の
セラミック成形体を模式的に示した斜視図である。

【符号の説明】 １０、２０、３０ セラミック成形体乾燥装置 １１ セラミック成形体 １２ 移動床 １３、２３ 仕切り壁 １４ マイクロ波発生装置 ３３ 遮蔽部材 ３３ａ 端部 ４０ セラミック成形体の乾燥体 ５０ セラミックフィルタ ６０ 多孔質セラミック部材 ６１ 充填材 ６２ 貫通孔 ６３ 隔壁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック粉末とバインダーと分散媒液
   との混合組成物からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて
   長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の乾燥に
   用いられる乾燥装置であって、搬入されたセラミック成
   形体を移動させるための移動床を備えるとともに、装置
   内を移動する前記セラミック成形体を複数の領域に区切
   り、それぞれの領域に異なる強度のマイクロ波を照射す
   るため、複数の仕切り壁と複数のマイクロ波発生装置と
   が設けられていることを特徴とするセラミック成形体の
   乾燥装置。
2. 【請求項２】 セラミック成形体を少なくとも中央の領
   域とその他の領域に区切るため、前記セラミック成形体
   の移動方向に平行な垂直壁からなる仕切り壁が設けられ
   ている請求項１記載のセラミック成形体の乾燥装置。
3. 【請求項３】 セラミック成形体を少なくとも中央の領
   域とその他の領域に区切り、前記セラミック成形体が移
   動するに従って中央部分が次第に狭くなるように垂直壁
   からなる仕切り壁が設けられている請求項１記載のセラ
   ミック成形体の乾燥装置。
4. 【請求項４】 搬入されたセラミック成形体の中央の領
   域に近づくに従い、段階的に強い強度でマイクロ波を照
   射することができるように構成されている請求項１、２
   又は３記載のセラミック成形体の乾燥装置。
5. 【請求項５】 セラミック粉末とバインダーと分散媒液
   との混合組成物からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて
   長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の乾燥に
   用いられる乾燥装置であって、搬入されたセラミック成
   形体を移動させるための移動床を備えるとともに、前記
   移動床上を移動する、前記セラミック成形体に照射され
   るマイクロ波の一部を遮蔽するための遮蔽部材が設けら
   れていることを特徴とするセラミック成形体の乾燥装
   置。