JP2008110537A - Manufacturing method of honeycomb structure and drying device used therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化フィルタ等に用いられるハニカム構造体の製造方法及びそれに用いる乾燥装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure used for an exhaust gas purification filter or the like of an internal combustion engine and a drying apparatus used therefor.
セラミック製のハニカム構造体としては、ハニカム状のセル壁に囲まれた多数のセルと外周側面を覆う筒状の外周壁とを有するものが知られている。ハニカム構造体は、一般的にセラミック材料を押出成形してハニカム成形体を成形し、これを乾燥した後、焼成することによって製造される。 As a ceramic honeycomb structure, one having a large number of cells surrounded by a honeycomb-shaped cell wall and a cylindrical outer peripheral wall covering the outer peripheral side surface is known. A honeycomb structure is generally manufactured by extruding a ceramic material to form a honeycomb formed body, drying it, and firing it.
上記ハニカム構造体を製造するに当たって、ハニカム成形体を乾燥する方法としては、マイクロ波を照射させて乾燥する方法がある(特許文献1参照)。
しかしながら、上記の方法では、ハニカム成形体の中心部の乾燥速度が速くなり、中心部と外周部との乾燥収縮差によって応力が発生する。特に外周部には、中心部に向かって大きな引張応力が発生するため、セル壁に変形が生じる。その結果、外周壁に割れ、しわ等の不具合が発生する。また、マイクロ波の出力を一定としており、ハニカム成形体の温度上昇が緩やかとなるため、水分を多く含んだ状態が長くなり、上記の不具合が発生しやすい。特に、セル壁の厚みが小さくなるほど、上記の不具合は顕著に現れる。
In manufacturing the honeycomb structure, as a method of drying the honeycomb formed body, there is a method of drying by irradiating microwaves (see Patent Document 1).
However, in the above method, the drying speed of the central portion of the honeycomb formed body is increased, and stress is generated due to a difference in drying shrinkage between the central portion and the outer peripheral portion. In particular, since a large tensile stress is generated in the outer peripheral portion toward the central portion, the cell wall is deformed. As a result, defects such as cracks and wrinkles occur in the outer peripheral wall. In addition, since the microwave output is constant and the temperature rise of the honeycomb formed body is moderate, the state of containing a lot of moisture becomes long, and the above-described problems are likely to occur. In particular, as the cell wall thickness becomes smaller, the above-mentioned problem appears more remarkably.
このようなことから、押出成形したハニカム成形体の乾燥時における変形を抑制し、外周壁の割れ、しわ等の不具合を防止することができるハニカム構造体の製造方法が望まれている。 For these reasons, there is a demand for a method for manufacturing a honeycomb structure that can suppress deformation during drying of the extruded honeycomb formed body and prevent problems such as cracking and wrinkling of the outer peripheral wall.
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、押出成形したハニカム成形体の乾燥時における変形を抑制し、外周壁の割れ、しわ等の不具合を防止することができるハニカム構造体の製造方法及びそれに用いる乾燥装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and is a honeycomb structure that can suppress deformation during drying of an extruded honeycomb formed body and prevent defects such as cracks and wrinkles in the outer peripheral wall. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a drying apparatus used therefor.
第1の発明は、ハニカム状のセル壁に囲まれた多数のセルと外周側面を覆う筒状の外周壁とを有するコーディエライトセラミック製のハニカム構造体を製造する方法において、
少なくともコーディエライト原料、水、及びバインダを含有するセラミック材料を押出成形して所定長さに切断し、ハニカム成形体を成形する成形工程と、
マイクロ波を照射することにより上記ハニカム成形体を乾燥する乾燥工程と、
上記ハニカム成形体を焼成して上記ハニカム構造体を得る焼成工程とを有し、
上記乾燥工程では、該乾燥工程を複数のステップに分け、乾燥開始から上記ハニカム成形体の中心部の温度が少なくとも上記バインダの硬化開始温度に達するまでを第1ステップとし、該第1ステップにおいて上記ハニカム成形体に照射するマイクロ波出力を、その後のステップのマイクロ波出力よりも高く設定することを特徴とするハニカム構造体の製造方法にある(請求項1)。
A first invention is a method of manufacturing a cordierite ceramic honeycomb structure having a large number of cells surrounded by a honeycomb-shaped cell wall and a cylindrical outer peripheral wall covering an outer peripheral side surface.
A molding step of forming a honeycomb formed body by extruding a ceramic material containing at least a cordierite raw material, water, and a binder and cutting it to a predetermined length;
A drying step of drying the honeycomb formed body by irradiation with microwaves;
A firing step of firing the honeycomb formed body to obtain the honeycomb structure,
In the drying step, the drying step is divided into a plurality of steps, and the first step is from the start of drying until the temperature of the central portion of the honeycomb formed body reaches at least the curing start temperature of the binder. A method for manufacturing a honeycomb structure is characterized in that the microwave output irradiated to the honeycomb formed body is set higher than the microwave output in the subsequent step.
本発明のハニカム構造体の製造方法において、上記乾燥工程は、複数のステップに分けられ、乾燥開始から上記ハニカム成形体の中心部の温度が少なくとも上記バインダの硬化開始温度に達するまでを第1ステップとする。そして、この第1ステップでは、上記ハニカム成形体に照射するマイクロ波出力を、その後のステップのマイクロ波出力よりも高く設定する。 In the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention, the drying step is divided into a plurality of steps, and the first step is from the start of drying until the temperature of the central portion of the honeycomb formed body reaches at least the curing start temperature of the binder. And And in this 1st step, the microwave output irradiated to the said honeycomb molded object is set higher than the microwave output of a subsequent step.
すなわち、上記成形工程直後の上記ハニカム成形体は、まだ多くの水分を含んでおり、変形しやすい状態にある。本発明では、上記乾燥工程の複数のステップのうち、最初のステップである上記第1ステップの上記マイクロ波出力を最も高くしたのである。そのため、上記ハニカム成形体の温度を早期に上昇させ、上記乾燥工程のできるだけ最初の段階で上記ハニカム成形体中に含まれる水分を除去することができる。そして、上記ハニカム成形体の中心部の温度が上記バインダの硬化開始温度に達するまでの時間を短縮することができる。つまり、上記第1ステップの時間を短縮することができる。 That is, the honeycomb formed body immediately after the forming step still contains a lot of moisture and is easily deformed. In the present invention, the microwave output of the first step, which is the first step among the plurality of steps of the drying process, is made highest. Therefore, the temperature of the honeycomb formed body can be raised early, and moisture contained in the honeycomb formed body can be removed at the earliest possible stage of the drying step. And time until the temperature of the center part of the said honeycomb molded object reaches the hardening start temperature of the said binder can be shortened. That is, the time of the first step can be shortened.
これにより、上記乾燥工程全体の時間を一定とした場合、上記乾燥工程全体に占める上記第1ステップの時間を短縮することができる。そして、上記乾燥工程における上記ハニカム成形体は、水分が多く含まれた変形しやすい状態を短縮することができる。それ故に、乾燥時における上記セル壁の変形を抑制することができ、上記外周壁に割れ、しわ等の不具合が発生することを防止することができる。 Thereby, when the time of the said whole drying process is made constant, the time of the said 1st step which occupies for the said whole drying process can be shortened. And the said honeycomb molded object in the said drying process can shorten the state which is easy to deform | transform which contained much moisture. Therefore, deformation of the cell wall at the time of drying can be suppressed, and problems such as cracks and wrinkles can be prevented from occurring on the outer peripheral wall.
このように、本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、押出成形したハニカム成形体の乾燥時における変形を抑制し、外周壁の割れ、しわ等の不具合を防止することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention, it is possible to suppress deformation of the extruded honeycomb formed body during drying and to prevent problems such as cracks and wrinkles on the outer peripheral wall.
第2の発明は、ハニカム状のセル壁に囲まれた多数のセルと外周側面を覆う筒状の外周壁とを有するコーディエライトセラミック製のハニカム構造体を製造するに当たって、少なくともコーディエライト原料、水、及びバインダを含有するセラミック材料を押出成形し、所定長さに切断したハニカム成形体を乾燥する乾燥装置において、
該乾燥装置は、上記ハニカム成形体を収納する乾燥槽と、該乾燥槽内において上記ハニカム成形体を連続的に搬送する搬送コンベアと、上記乾燥槽内において上記ハニカム成形体の搬送方向に複数配設されたマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置とを有し、
上記乾燥槽は、複数のゾーンに分割され、上記ハニカム成形体が最初に搬送される第1ゾーンの上記マイクロ波発生装置は、上記ハニカム成形体が上記第1ゾーンを通過する間に、上記ハニカム成形体の中心部の温度が少なくとも上記バインダの硬化開始温度に達するようにマイクロ波出力が設定されるよう構成されており、かつ、該マイクロ波出力は、その他のゾーンよりも高いことを特徴とする乾燥装置にある(請求項7)。
According to a second aspect of the present invention, at least a cordierite raw material is used in manufacturing a cordierite ceramic honeycomb structure having a large number of cells surrounded by a honeycomb-shaped cell wall and a cylindrical outer peripheral wall covering the outer peripheral side surface. In a drying apparatus for extruding a ceramic material containing water and a binder and drying the honeycomb formed body cut into a predetermined length,
The drying apparatus includes a drying tank that accommodates the honeycomb formed body, a transport conveyor that continuously transports the honeycomb formed body in the drying tank, and a plurality of the drying apparatuses arranged in the transport direction of the honeycomb formed body in the drying tank. A microwave generator for irradiating the installed microwave,
The drying tank is divided into a plurality of zones, and the microwave generator in the first zone to which the honeycomb formed body is first conveyed is the honeycomb generator while the honeycomb formed body passes through the first zone. The microwave output is configured so that the temperature of the central portion of the molded body reaches at least the curing start temperature of the binder, and the microwave output is higher than other zones. (7).
本発明の乾燥装置において、上記乾燥槽は、複数のゾーンに分割され、上記ハニカム成形体が最初に搬送される部分に第1ゾーンが設けられている。この第1ゾーンの上記マイクロ波発生装置は、上記ハニカム成形体が上記第1ゾーンを通過する間に、上記ハニカム成形体の中心部の温度が少なくとも上記バインダの硬化開始温度に達するようにマイクロ波出力が設定され、さらにそのマイクロ波出力がその他のゾーンよりも高く設定されるよう構成されている。 In the drying apparatus of the present invention, the drying tank is divided into a plurality of zones, and a first zone is provided in a portion where the honeycomb formed body is first conveyed. The microwave generator in the first zone is configured so that the temperature of the central portion of the honeycomb formed body reaches at least the curing start temperature of the binder while the honeycomb formed body passes through the first zone. The output is set, and the microwave output is set higher than the other zones.
すなわち、押出成形直後の上記ハニカム成形体は、まだ多くの水分を含んでおり、変形しやすい状態にある。本発明の乾燥装置は、押出成形後の上記ハニカム成形体を搬入して乾燥する上記乾燥槽の複数のゾーンのうち、最初のゾーンである上記第1ゾーンにおける上記マイクロ波発生装置のマイクロ波出力が最も高く設定されるよう構成したのである。そのため、上記第1ゾーンにおいて、上記バインダが硬化を開始するまでに上記ハニカム成形体中に含まれる水分をできるだけ除去することができる。これにより、上記ハニカム成形体に水分が多く含まれ、該ハニカム成形体が変形しやすい状態を短縮することができる。それ故に、乾燥時における上記セル壁の変形を抑制することができ、上記外周壁の割れ、しわ等の不具合が発生することを防止することができる。 That is, the honeycomb formed body immediately after extrusion molding still contains a lot of moisture and is in a state of being easily deformed. The drying apparatus of the present invention is a microwave output of the microwave generator in the first zone, which is the first zone among the plurality of zones of the drying tank that carries in and drys the honeycomb formed body after extrusion molding. Is set to the highest value. Therefore, in the first zone, moisture contained in the honeycomb formed body can be removed as much as possible before the binder starts to cure. Accordingly, it is possible to shorten a state in which the honeycomb formed body contains a large amount of moisture and the honeycomb formed body is easily deformed. Therefore, deformation of the cell wall at the time of drying can be suppressed, and problems such as cracking and wrinkling of the outer peripheral wall can be prevented.
このように、本発明の乾燥装置を用いることにより、押出成形したハニカム成形体の乾燥時における変形を抑制し、外周壁の割れ、しわ等の不具合を防止することができる。 Thus, by using the drying apparatus of the present invention, it is possible to suppress deformation during drying of the extruded honeycomb formed body, and to prevent problems such as cracks and wrinkles on the outer peripheral wall.
上記第1の発明においては、上記ハニカム成形体の中心部とは、該ハニカム成形体の径方向断面における中心点、及びその中心点と同等の温度を示す中心点近傍の上記セル壁の部分である。
また、上記バインダの硬化開始温度とは、上記ハニカム成形体中のバインダが硬化を開始する温度であり、上記ハニカム成形体がゲル化し始める温度である。
In the first aspect of the invention, the central part of the honeycomb formed body is a center point in the radial cross section of the honeycomb formed body and a portion of the cell wall in the vicinity of the center point indicating a temperature equivalent to the center point. is there.
The curing start temperature of the binder is a temperature at which the binder in the honeycomb formed body starts to be cured, and is a temperature at which the honeycomb formed body starts to gel.
また、上記第1ステップでは、上記ハニカム成形体の上記中心部の温度が上記バインダの硬化開始温度に達した時点において、上記中心部と上記外周壁との温度差が5℃以下となるように、上記マイクロ波出力を設定することが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記中心部と上記外周壁との乾燥収縮差によって生じる応力を低減し、上記ハニカム成形体の変形をさらに抑制することができる。
In the first step, when the temperature of the central portion of the honeycomb formed body reaches the curing start temperature of the binder, the temperature difference between the central portion and the outer peripheral wall is 5 ° C. or less. Preferably, the microwave output is set (claim 2).
In this case, it is possible to reduce the stress caused by the difference in drying shrinkage between the central portion and the outer peripheral wall, and to further suppress the deformation of the honeycomb formed body.
また、上記第1ステップでは、上記ハニカム成形体の単位質量当たりの上記マイクロ波出力を20W/gにすることが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記ハニカム成形体に多くの水分が含まれている状態を確実に短縮することができ、上記ハニカム成形体の乾燥時における変形をさらに抑制することができる。
In the first step, it is preferable that the microwave output per unit mass of the honeycomb formed body is 20 W / g.
In this case, the state in which the honeycomb formed body contains a large amount of moisture can be reliably shortened, and deformation of the honeycomb formed body during drying can be further suppressed.
また、上記乾燥工程では、上記ステップ毎に上記マイクロ波出力を段階的に小さくすることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記乾燥工程における上記ハニカム成形体への熱衝撃を小さくすることができ、割れ等の発生を防止することができる。
Moreover, in the said drying process, it is preferable to make the said microwave output small in steps for every said step (Claim 4).
In this case, the thermal shock to the honeycomb formed body in the drying step can be reduced, and the occurrence of cracks and the like can be prevented.
また、上記乾燥工程では、上記ハニカム成形体の上記中心部と上記外周壁との温度差が5℃以下となるように、上記各ステップの上記マイクロ波出力を設定することが好ましい(請求項5)。
この場合には、上記乾燥工程全体において、上記中心部と上記外周壁との乾燥収縮差によって生じる応力を低減し、上記ハニカム成形体の変形をさらに抑制することができる。
In the drying step, the microwave output of each step is preferably set so that a temperature difference between the central portion of the honeycomb formed body and the outer peripheral wall is 5 ° C. or less. ).
In this case, in the whole drying process, stress generated by the drying shrinkage difference between the central portion and the outer peripheral wall can be reduced, and deformation of the honeycomb formed body can be further suppressed.
また、上記乾燥工程後における上記ハニカム成形体の上記セル壁の厚みは、70μm以下であることが好ましい(請求項6)。
すなわち、上記セル壁の厚みが薄い上記ハニカム成形体に対して、本発明の製造方法を用いることにより、乾燥時における上記セル壁の変形を抑制するという効果をより有効に発揮することができる。
The thickness of the cell wall of the honeycomb formed body after the drying step is preferably 70 μm or less.
That is, the effect of suppressing the deformation of the cell wall during drying can be more effectively exhibited by using the manufacturing method of the present invention for the honeycomb formed body having the thin cell wall.
また、上記乾燥工程では、それぞれのステップ間の上記マイクロ波出力を一定とすることが好ましい。
この場合には、上記マイクロ波出力を制御しやすく、上記乾燥工程を円滑に進めることができる。
なお、それぞれのステップ間の上記マイクロ波出力を一定とせずに、変化をつけることもできる。ただし、上記ステップ毎に上記マイクロ波出力を段階的に小さくする場合には、直前のステップの上記マイクロ波出力よりも小さい範囲内で設定する必要がある。
Moreover, in the said drying process, it is preferable to make the said microwave output between each step constant.
In this case, it is easy to control the microwave output, and the drying process can proceed smoothly.
It should be noted that the microwave output between each step can be changed without making it constant. However, when the microwave output is reduced step by step for each step, it is necessary to set the microwave output within a range smaller than the microwave output of the immediately preceding step.
また、上記乾燥工程では、上記ハニカム成形体の乾燥に必要なマイクロ波の合計出力を予め求めておき、これを基に合計出力範囲内で上記各ステップの上記マイクロ波出力を設定することが好ましい。
この場合には、上記乾燥工程における上記ハニカム成形体の過乾燥を防止することができる。
In the drying step, it is preferable to obtain in advance the total output of microwaves necessary for drying the honeycomb formed body, and set the microwave output of each step within the total output range based on this. .
In this case, overdrying of the honeycomb formed body in the drying step can be prevented.
上記第2の発明においては、上記第1ゾーンの上記マイクロ波発生装置は、上記ハニカム成形体の上記中心部の温度が上記バインダの硬化開始温度に達した時点において、上記中心部と上記外周壁との温度差が5℃以下となるように、上記マイクロ波出力が設定されるよう構成されていることが好ましい(請求項8)。
この場合には、上記中心部と上記外周壁との乾燥収縮差によって生じる応力を低減し、上記ハニカム成形体の変形をさらに抑制することができる。
In the second invention, the microwave generator in the first zone is configured such that the temperature of the central portion of the honeycomb formed body reaches the curing start temperature of the binder and the central portion and the outer peripheral wall. It is preferable that the microwave output is set so that the temperature difference with respect to 5 ° C. or less is set.
In this case, it is possible to reduce the stress caused by the difference in drying shrinkage between the central portion and the outer peripheral wall, and to further suppress the deformation of the honeycomb formed body.
また、上記第1ゾーンの上記マイクロ波発生装置は、上記ハニカム成形体の単位質量当たりの上記マイクロ波出力が20W/gに設定されるよう構成されていることが好ましい(請求項9)。
この場合には、上記ハニカム成形体に多くの水分が含まれている状態を確実に短縮することができ、上記ハニカム成形体の乾燥時における変形をさらに抑制することができる。
The microwave generator in the first zone is preferably configured so that the microwave output per unit mass of the honeycomb formed body is set to 20 W / g.
In this case, the state in which the honeycomb formed body contains a large amount of moisture can be reliably shortened, and deformation of the honeycomb formed body during drying can be further suppressed.
また、上記乾燥槽の上記マイクロ波発生装置は、上記ゾーン毎に上記マイクロ波出力が段階的に小さく設定されるよう構成されていることが好ましい(請求項10)。
この場合には、上記乾燥工程における上記ハニカム成形体への熱衝撃を小さくすることができ、割れ等の発生を防止することができる。
Moreover, it is preferable that the said microwave generator of the said drying tank is comprised so that the said microwave output may be set small in steps for every said zone (Claim 10).
In this case, the thermal shock to the honeycomb formed body in the drying step can be reduced, and the occurrence of cracks and the like can be prevented.
また、上記乾燥槽の上記マイクロ波発生装置は、上記ハニカム成形体の上記中心部と上記外周壁との温度差が5℃以下となるように、上記各ゾーンの上記マイクロ波出力が設定されるよう構成されていることが好ましい(請求項11)。
この場合には、上記乾燥工程全体において、上記中心部と上記外周壁との乾燥収縮差によって生じる応力を低減し、上記ハニカム成形体の変形をさらに抑制することができる。
In the microwave generator of the drying tank, the microwave output of each zone is set so that a temperature difference between the central portion of the honeycomb formed body and the outer peripheral wall is 5 ° C. or less. It is preferable to be configured as described above (claim 11).
In this case, in the whole drying process, stress generated by the drying shrinkage difference between the central portion and the outer peripheral wall can be reduced, and deformation of the honeycomb formed body can be further suppressed.
本発明の実施例にかかるハニカム構造体の製造方法及びそれに用いる乾燥装置について説明する。
本例は、図1に示すごとく、ハニカム状のセル壁11に囲まれた多数の四角形状のセル12と外周側面を覆う筒状の外周壁13とを有するコーディエライトセラミック製のハニカム構造体1を製造する方法である。本例のハニカム構造体1は、略円柱状を呈している。なお、ハニカム構造体1の全体形状、セル12の形状等は、用途に合わせて変更することができる。
また、後述のハニカム成形体10の中心部101とは、図5に示すごとく、ハニカム成形体10の径方向断面における中心点、及びその中心点と同等の温度を示す中心点近傍のセル壁11の部分である。
A method for manufacturing a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention and a drying apparatus used therefor will be described.
In this example, as shown in FIG. 1, a honeycomb structure made of cordierite ceramic having a large number of
Further, as shown in FIG. 5, the
そして、本例のハニカム構造体1の製造方法は、少なくともコーディエライト原料、水、及びバインダを含有するセラミック材料を押出成形して所定長さに切断し、ハニカム成形体10(図1参照)を成形する成形工程と、マイクロ波を照射することによりハニカム成形体10を乾燥する乾燥工程と、ハニカム成形体10を焼成してハニカム構造体1を得る焼成工程とを行う。
乾燥工程では、該乾燥工程を複数のステップに分け、乾燥開始からハニカム成形体10の中心部101の温度が少なくともバインダの硬化開始温度に達するまでを第1ステップS1とし、該第1ステップS1においてハニカム成形体10に照射するマイクロ波出力を、その後のステップのマイクロ波出力よりも高く設定する。
以下、これを詳説する。
And the manufacturing method of the
In the drying process, the drying process is divided into a plurality of steps, and the first step S1 is a period from the start of drying until the temperature of the
This will be described in detail below.
<成形工程>
まず、焼成後にコーディエライトセラミックとなるセラミック材料を作製する。具体的には、コーディエライト原料100重量%に対して、水を19.5重量%、バインダを4.5重量%添加して混錬し、セラミック材料を作製する。なお、原料粉末である上記コーディエライト原料としては、最終的にコーディエライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)を主成分とする組成となるように、タルク38〜40重量%、カオリン46〜48重量%、アルミナ12〜16重量%の割合で混合したものを用いた。また、上記バインダとしては、メチルセルロースを用いた。
<Molding process>
First, a ceramic material that becomes cordierite ceramic after firing is prepared. Specifically, 19.5% by weight of water and 4.5% by weight of binder are added to 100% by weight of the cordierite raw material and kneaded to produce a ceramic material. The cordierite raw material, which is a raw material powder, includes talc of 38 to 40% by weight, kaolin so that the final composition is cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ). A mixture of 46 to 48% by weight and alumina of 12 to 16% by weight was used. Moreover, methylcellulose was used as the binder.
次いで、上記セラミック材料を押出成形機(図示略)を用いて、ハニカム成形型より押し出す。そして、順次所定長さに切断し、ハニカム成形体10を成形する。
なお、成形後のハニカム成形体10は、質量が1430g、比重が約2.0、水分率が19.5%であった。
Next, the ceramic material is extruded from a honeycomb mold using an extruder (not shown). Then, the honeycomb formed
The molded
<乾燥工程>
次いで、得られたハニカム成形体10を図2に示す乾燥装置2を用いて乾燥する。
本例の乾燥装置2は、同図に示すごとく、ハニカム成形体10を収納する乾燥槽21と、乾燥槽21内においてハニカム成形体10を連続的に搬送する搬送コンベア22と、乾燥槽21内においてハニカム成形体10の搬送方向に複数配設されたマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置23とを有する。
<Drying process>
Next, the obtained honeycomb formed
As shown in the figure, the
乾燥装置2は、搬送コンベア22を取り囲むように乾燥槽21を形成してある。乾燥槽21には、搬送コンベア22を貫通させると共に搬送コンベア22に載置したハニカム成形体10を通過させるための搬入口211と搬出口212とが設けられている。
また、乾燥槽21の上壁面には、全部で7基のマイクロ波発生装置23が等間隔で設けられている。マイクロ波発生装置23は、制御装置(図示略)と接続されており、この制御装置からの制御信号に基づいてマイクロ波の出力を制御して照射するように構成されている。
The
In addition, a total of seven
また、本例の乾燥槽21は、図2に示すごとく、ハニカム成形体10の搬送方向に複数のゾーン(第1ゾーンZ1、第2ゾーンZ2、及び第3ゾーンZ3)に分割されている。
ハニカム成形体10が最初に搬送される第1ゾーンZ1には、3基のマイクロ波発生装置23が設けられている。この第1ゾーンZ1のマイクロ波発生装置23は、ハニカム成形体10が第1ゾーンZ1を通過する間に、ハニカム成形体10の中心部101の温度が少なくともバインダの硬化開始温度(本例では約60℃)に達するようにマイクロ波出力が設定されるよう構成されている。本例では、第1ゾーンZ1の各マイクロ波発生装置23のマイクロ波出力を28.6kWとした。つまり、乾燥前のハニカム成形体10の単位質量当たりに換算して20W/gとした。
Moreover, the drying
Three
また、第2ゾーンZ2及び第3ゾーンZ3には、それぞれ2基のマイクロ波発生装置23が設けられている。第2ゾーンZ2及び第3ゾーンZ3のマイクロ波発生装置23のマイクロ波出力は、それぞれ20kW(14W/g)、14kW(9.8W/g)とした。
つまり、本例の各マイクロ波発生装置23のマイクロ波出力は、第1ゾーンZ1が最も高くなるように、またゾーン毎に段階的に小さくなるように設定した。
In addition, two
That is, the microwave output of each
なお、各ゾーンの領域及びゾーンの数は、上記7基のマイクロ波発生装置23の選択数によって変更可能であり、処理すべきハニカム成形体10の仕様に合わせて最適となるように調整することができる。もちろん、乾燥槽21に配設するマイクロ波発生装置23の数を変更したり、配設位置を調整したりすることもできる。
In addition, the area | region of each zone and the number of zones can be changed with the selection number of the said seven
このような構成の乾燥装置2を用いて、押出成形したハニカム成形体10を乾燥するに当たっては、図2に示すごとく、まずハニカム成形体10を搬送トレイ24上に載置し、これを搬送コンベア22上に載置する。これにより、ハニカム成形体10は、搬入口211から乾燥槽21内へ搬入される。乾燥槽21内に搬入されたハニカム成形体10は、搬送コンベア22によって第1ゾーンZ1、第2ゾーンZ2、及び第3ゾーンZ3を通過して搬出口212へと搬送され、その間に各マイクロ波発生装置23から照射されるマイクロ波によって乾燥されていく。その後、ハニカム成形体10は、乾燥槽21内の搬出口212から搬出される。これにより、ハニカム成形体10を乾燥する。
In drying the extruded honeycomb formed
すなわち、本例の乾燥工程は、3つのステップに分けることができる。ハニカム成形体10が第1ゾーンZ1を通過する第1ステップS1、第2ゾーンZ2を通過する第2ステップS2、そして第3ゾーンZ3を通過する第3ステップS3である。第1ステップS1では、ハニカム成形体10をマイクロ波出力20W/gで乾燥し、第2ステップS2では、マイクロ波出力14W/gで乾燥し、そして第3ステップS3では、マイクロ波出力9.8W/gで乾燥する。また、各ハニカム成形体10の搬入口211から搬出口212までの搬送時間は0.5時間とした。なお、図3には、各ステップにおけるマイクロ波出力(W/g)と時間(h)との関係を示した。
That is, the drying process of this example can be divided into three steps. A first step S1 in which the honeycomb formed
<焼成工程>
次いで、乾燥後のハニカム成形体10を冷却する。そして、最高温度1380℃、焼成時間72時間の条件で焼成する。
以上により、図1のハニカム構造体1を得る。
<Baking process>
Next, the dried honeycomb formed
Thus, the
次に、本実施例のハニカム構造体1の製造方法の有効性を示すため、以下のような評価を行った。
まず、本実施例と同様のサイズのハニカム成形体10を成形する。このとき、予め乾燥後のセル壁11が所望の厚みとなるようにハニカム成形体10を成形する。乾燥後のセル壁11の厚みは、69μm、79μm、83μm、88μmの4種類とし、各条件について6つの試験体を用意した。次いで、上記の乾燥装置2を用い、図3に示すようなマイクロ波出力パターンでハニカム成形体10を乾燥する。そして、乾燥後のハニカム成形体10について、外周壁13の割れ、しわ等の不具合の発生の有無を目視によって観察した。
また、比較例として、図4に示すごとく、従来のようにマイクロ波出力を一定として乾燥し、実施例と同様に、外周壁13の割れ、しわ等の不具合の発生を評価した。
Next, in order to show the effectiveness of the manufacturing method of the
First, the honeycomb formed
As a comparative example, as shown in FIG. 4, drying was performed with the microwave output constant as in the prior art, and the occurrence of defects such as cracks and wrinkles in the outer
各条件における不具合の発生についての結果を表1に示す。
同表からわかるように、セル壁11の厚み79μm以上の条件においては、実施例、比較例共に不具合の発生は確認されなかった。しかし、セル壁11の厚み69μmの条件においては、実施例に不具合の発生は確認されなかったが、比較例の6つの試験体全てに不具合の発生が確認された。
Table 1 shows the results of occurrence of defects under each condition.
As can be seen from the table, the occurrence of defects was not confirmed in both the example and the comparative example under the condition where the thickness of the
このように、実施例は、比較例に比べて乾燥後のセル壁11の厚みが薄いハニカム成形体10においても、外周壁13の割れ、しわ等の不具合の発生を防止できることがわかる。特に、セル壁11の厚みが70μm以下の条件において、上記の効果を発揮することができる。
Thus, it can be seen that the example can prevent the occurrence of defects such as cracks and wrinkles in the outer
次に、実施例と比較例との間に差異が見られたセル壁11の厚み69μmの条件において、乾燥時におけるハニカム成形体10の温度を評価した。
まず、成形したハニカム成形体10にファイバー温度計を取り付ける。ファイバー温度計の取り付け場所は、図5に示すごとく、ハニカム成形体10の中心部101に2箇所(A1、A2)、外周壁13に2箇所(B1、B2)の計4箇所とした。次いで、ファイバー温度計で各部の温度を測定しながらハニカム成形体10を乾燥する。そして、中心部101と外周部13との最大の温度差を内外温度差ΔTとして求めた。また、乾燥開始からハニカム成形体10中に含まれるバインダが硬化を開始するバインダ硬化開始点T1までの時間を測定した。
Next, the temperature of the honeycomb formed
First, a fiber thermometer is attached to the formed honeycomb formed
比較例では、図4に示すごとく、乾燥開始からバインダ硬化開始点T1までの時間は0.3時間であった。また、バインダ硬化開始点T1における内外温度差ΔTは約14℃であった。
これに対して実施例では、図3に示すごとく、乾燥開始からバインダ硬化開始点T1までの時間は0.2時間であった。また、バインダ硬化開始点T1における内外温度差ΔTは約4℃であった。
In the comparative example, as shown in FIG. 4, the time from the start of drying to the binder curing start point T1 was 0.3 hours. The internal / external temperature difference ΔT at the binder curing start point T1 was about 14 ° C.
On the other hand, in the example, as shown in FIG. 3, the time from the start of drying to the binder curing start point T1 was 0.2 hours. The internal / external temperature difference ΔT at the binder curing start point T1 was about 4 ° C.
このように、実施例では、比較例に比べて乾燥開始からバインダ硬化開始点T1までの時間が短縮されていることがわかる。また、バインダ硬化開始点T1における内外温度差ΔTも小さくなっていることがわかる。 Thus, in an Example, it turns out that the time from drying start to binder hardening start point T1 is shortened compared with the comparative example. It can also be seen that the internal / external temperature difference ΔT at the binder curing start point T1 is also small.
次に、上記の結果を踏まえて、本例のハニカム構造体1の製造方法における作用効果を説明する。
本例のハニカム構造体1の製造方法において、乾燥工程は、複数のステップに分けられ、乾燥開始からハニカム成形体10の中心部101の温度が少なくともバインダの硬化開始温度に達するまでを第1ステップS1とする。そして、この第1ステップS1では、ハニカム成形体10に照射するマイクロ波出力を、その後のステップ(第2ステップS2、第3ステップS3)のマイクロ波出力よりも高く設定する。
Next, based on the above results, the operational effects in the method for manufacturing the
In the method for manufacturing the
すなわち、成形工程直後のハニカム成形体10は、まだ多くの水分を含んでおり、変形しやすい状態にある。本例では、乾燥工程の複数のステップのうち、最初のステップである第1ステップS1のマイクロ波出力を最も高くしたのである。そのため、ハニカム成形体10の温度を早期に上昇させ、乾燥工程のできるだけ最初の段階でハニカム成形体10中に含まれる水分を除去することができる。そして、ハニカム成形体10の中心部101の温度がバインダの硬化開始温度に達するまでの時間を短縮することができる。つまり、第1ステップS1の時間を短縮することができる。
That is, the honeycomb formed
これにより、乾燥工程全体の時間を一定とした場合、乾燥工程全体に占める第1ステップS1の時間を短縮することができる。そして、乾燥工程におけるハニカム成形体10は、水分が多く含まれた変形しやすい状態を短縮することができる。それ故に、乾燥時におけるセル壁11の変形を抑制することができ、外周壁13の割れ、しわ等の不具合が発生することを防止することができる。
Thereby, when the time of the whole drying process is made constant, the time of 1st step S1 which occupies for the whole drying process can be shortened. In addition, the honeycomb formed
また、本例の第1ステップS1では、ハニカム成形体10の単位質量当たりのマイクロ波出力を20W/gにしている。そのため、ハニカム成形体10に多くの水分が含まれている状態を確実に短縮することができ、ハニカム成形体10の乾燥時における変形をさらに抑制することができる。
In the first step S1 of this example, the microwave output per unit mass of the honeycomb formed
また、第1ステップS1では、ハニカム成形体10の中心部101の温度がバインダの硬化開始温度に達した時点(バインダ硬化開始点T1)において、中心部101と外周壁13との温度差が5℃以下となるように、マイクロ波出力を設定している。そのため、中心部101と外周壁13との乾燥収縮差によって生じる応力を低減し、ハニカム成形体10の乾燥時における変形をさらに抑制することができる。
Further, in the first step S1, when the temperature of the
また、乾燥工程では、ステップ毎にマイクロ波出力を段階的に小さくしている。そのため、乾燥工程におけるハニカム成形体10への熱衝撃を小さくすることができ、割れ等の発生を防止することができる。また、ハニカム成形体10の過乾燥を防止することもできる。
また、乾燥工程では、それぞれのステップ間のマイクロ波出力を一定としている。そのため、マイクロ波出力を制御しやすく、乾燥工程を円滑に進めることができる。
In the drying process, the microwave output is reduced step by step for each step. Therefore, the thermal shock to the honeycomb formed
In the drying process, the microwave output between each step is constant. Therefore, it is easy to control the microwave output, and the drying process can proceed smoothly.
また、乾燥工程後におけるハニカム成形体10のセル壁11の厚みが70μm以下である場合に、乾燥時におけるセル壁11の変形を抑制するという効果をより有効に発揮することができる。
Moreover, when the thickness of the
このように、本例のハニカム構造体の製造方法によれば、押出成形したハニカム成形体の乾燥時における変形を抑制し、外周壁の割れ、しわ等の不具合を防止することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a honeycomb structure of the present example, deformation of the extruded honeycomb formed body during drying can be suppressed, and problems such as cracks and wrinkles on the outer peripheral wall can be prevented.
1 ハニカム構造体
10 ハニカム成形体
101 中心部
11 セル壁
12 セル
13 外周壁
2 乾燥装置
21 乾燥槽
22 搬送コンベア
23 マイクロ波発生装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
少なくともコーディエライト原料、水、及びバインダを含有するセラミック材料を押出成形して所定長さに切断し、ハニカム成形体を成形する成形工程と、
マイクロ波を照射することにより上記ハニカム成形体を乾燥する乾燥工程と、
上記ハニカム成形体を焼成して上記ハニカム構造体を得る焼成工程とを有し、
上記乾燥工程では、該乾燥工程を複数のステップに分け、乾燥開始から上記ハニカム成形体の中心部の温度が少なくとも上記バインダの硬化開始温度に達するまでを第1ステップとし、該第1ステップにおいて上記ハニカム成形体に照射するマイクロ波出力を、その後のステップのマイクロ波出力よりも高く設定することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。 In a method of manufacturing a honeycomb structure made of cordierite ceramic having a large number of cells surrounded by a honeycomb-shaped cell wall and a cylindrical outer peripheral wall covering the outer peripheral side surface,
A molding step of forming a honeycomb formed body by extruding a ceramic material containing at least a cordierite raw material, water, and a binder and cutting it to a predetermined length;
A drying step of drying the honeycomb formed body by irradiation with microwaves;
A firing step of firing the honeycomb formed body to obtain the honeycomb structure,
In the drying step, the drying step is divided into a plurality of steps, and the first step is from the start of drying until the temperature of the central portion of the honeycomb formed body reaches at least the curing start temperature of the binder. A method for manufacturing a honeycomb structured body, characterized in that a microwave output applied to the honeycomb formed body is set higher than a microwave output in a subsequent step.
該乾燥装置は、上記ハニカム成形体を収納する乾燥槽と、該乾燥槽内において上記ハニカム成形体を連続的に搬送する搬送コンベアと、上記乾燥槽内において上記ハニカム成形体の搬送方向に複数配設されたマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置とを有し、
上記乾燥槽は、複数のゾーンに分割され、上記ハニカム成形体が最初に搬送される第1ゾーンの上記マイクロ波発生装置は、上記ハニカム成形体が上記第1ゾーンを通過する間に、上記ハニカム成形体の中心部の温度が少なくとも上記バインダの硬化開始温度に達するようにマイクロ波出力が設定されるよう構成されており、かつ、該マイクロ波出力は、その他のゾーンよりも高いことを特徴とする乾燥装置。 In manufacturing a cordierite ceramic honeycomb structure having a large number of cells surrounded by a honeycomb-shaped cell wall and a cylindrical outer peripheral wall covering the outer peripheral side surface, at least a cordierite raw material, water, and a binder are used. In a drying apparatus for extruding a ceramic material containing and drying a honeycomb formed body cut into a predetermined length,
The drying apparatus includes a drying tank that accommodates the honeycomb formed body, a transport conveyor that continuously transports the honeycomb formed body in the drying tank, and a plurality of the drying apparatuses arranged in the transport direction of the honeycomb formed body in the drying tank. A microwave generator for irradiating the installed microwave,
The drying tank is divided into a plurality of zones, and the microwave generator in the first zone to which the honeycomb formed body is first conveyed is the honeycomb generator while the honeycomb formed body passes through the first zone. The microwave output is configured so that the temperature of the central portion of the molded body reaches at least the curing start temperature of the binder, and the microwave output is higher than other zones. Drying equipment to do.
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