JPWO2005024326A1 - ハニカム成形体の乾燥方法 - Google Patents
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Abstract
未乾燥ハニカム成形体（１０）を受け台（１２）に載置した状態で、乾燥装置内（１）を通過させ高周波加熱により乾燥させて乾燥ハニカム成形体（１１）とし、次に乾燥ハニカム成形体（１１）を受け台（１２）から取り除き、乾燥装置内（１）で加熱されたその受け台（１２）を未乾燥ハニカム成形体（１０）のゲル化温度未満に冷却して、冷却されたその受け台（１２）に新たに成形された未乾燥ハニカム成形体（１０）を載置して、再び乾燥装置内（１）を通過させて乾燥させるという操作を繰り返すハニカム成形体の乾燥方法。ハニカム成形体を乾燥させるときに、ハニカム成形体の隔壁のよれ等の変形が生じることを抑制できるハニカム成形体の乾燥方法を提供する。
Description
本発明は、ハニカム成形体の乾燥方法に関し、更に詳しくは、ハニカム成形体を乾燥させるときに、未乾燥のハニカム成形体が乾燥前に部分的に乾燥することを防止し、乾燥後のハニカム成形体に隔壁のよれ等の変形が生じることを抑制することができるハニカム成形体の乾燥方法に関する。
セラミックを主成分とするハニカム成形体を製造する場合に、通常行われている製造方法として、所定のセラミック原料、バインダ及び水を含有する原料組成物を押出成形等により、隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有するハニカム構造の成形体（ハニカム成形体）を成形し、そのハニカム成形体を熱風や電磁波（高周波）により乾燥し、その後、乾燥したハニカム成形体を焼成してセラミック製のハニカム成形体とする方法がある。
セラミック製のハニカム成形体は、自動車の排ガス浄化用、触媒担体等に使用されるが、近年、そのセルの隔壁が薄壁化する傾向にあり、上述のハニカム成形体の乾燥時に隔壁や外壁に変形や割れが発生し易くなってきている。このような、変形や割れを防止するため、熱風による乾燥よりも全体的に均一に乾燥させることができる高周波加熱による乾燥が行われている。高周波加熱による乾燥は、水を加熱することができる高周波数領域の電磁波（高周波）をハニカム成形体に照射することにより、水を加熱、蒸発させてハニカム成形体を乾燥させるものである。しかし、このような、高周波加熱による乾燥であっても、例えば、上記セラミック製のハニカム成形体の製造工程において、ハニカム成形体を原料組成物より成形し乾燥させるときに、成形されたハニカム成形体を受け台の上に載置し、受け台に載置した状態でハニカム成形体を乾燥装置に搬入して乾燥させ、乾燥後にハニカム成形体を受け台から取り除き、その受け台に再び新たに成形された未乾燥のハニカム成形体を載置してハニカム成形体を乾燥させるように、受け台を繰り返し使用すると、乾燥後のハニカム成形体の隔壁が部分的に変形することがあるという問題があった。
一方、ハニカム成形体を高周波加熱により乾燥するときの隔壁の変形や外壁の割れの発生を防止するために、乾燥装置内を高湿度化することによりハニカム成形体の乾燥状態を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法においては、乾燥装置内を高湿度化することに伴い、ハニカム成形体を載置する搬送トレイ（受け台）に水分が滞留することがあるため、搬送トレイを所定の多孔質セラミックとすることにより水分を排除する方法がさらに提案されているが、この方法によっても搬送トレイを繰り返して使用したときハニカム成形体の隔壁の部分的な変形等を防止することは困難であった。
特開２００２−２８３３２９号公報
上述のように、受け台を繰り返し使用することにより乾燥後のハニカム成形体の隔壁が部分的に変形するのは、乾燥に使用した受け台が、乾燥時に加熱され熱くなっているため、次に未乾燥のハニカム成形体をその受け台の上に載置させたときに、未乾燥のハニカム成形体の熱い受け台に接触している部分付近が部分的に加熱、乾燥されることによるものである。このように、未乾燥のハニカム成形体が部分的に乾燥されると、その乾燥される部分の隔壁が部分的に収縮することにより、その隔壁が変形等するのである。
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、ハニカム成形体を乾燥させるときに、未乾燥のハニカム成形体が乾燥前に受け台の上で部分的に乾燥することを防止し、乾燥後のハニカム成形体に隔壁のよれ等の変形が生じることを抑制することができるハニカム成形体の乾燥方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明によって以下のハニカム成形体の乾燥方法が提供される。
［１］セラミック原料、バインダ及び水を含有する原料組成物をハニカム形状に成形した、複数の未乾燥のハニカム成形体（未乾燥ハニカム成形体）を受け台に載置した状態で、高周波加熱手段を備えた加熱雰囲気の乾燥装置内をその入口から出口まで通過させ、前記未乾燥ハニカム成形体を高周波加熱により乾燥させて乾燥ハニカム成形体とし、前記乾燥装置の出口を通過した前記乾燥ハニカム成形体を前記受け台から取り除くとともに、前記受け台を前記乾燥装置の出口から入口まで循環的に搬送し、かつ前記乾燥装置の入口まで循環して戻った前記受け台の上に、新たに成形された前記未乾燥ハニカム成形体を載置する操作を繰り返すハニカム成形体の乾燥方法であって、前記乾燥装置内で加熱された前記受け台を、前記乾燥装置の入口まで循環して戻るまでに、前記未乾燥ハニカム成形体のゲル化温度未満に冷却して、冷却された前記受け台に新たに成形された前記未乾燥ハニカム成形体を載置して、前記乾燥装置内を通過させ、前記未乾燥ハニカム成形体を前記受け台に載置する際、前記受け台と接触する部分及びその周辺部分（接触部分）が、前記受け台から部分的に加熱されることによって部分的に変形することを防止するハニカム成形体の乾燥方法。
［２］前記受け台に載置した前記乾燥ハニカム成形体を前記受け台から取り除いた後、前記受け台を前記未乾燥ハニカム成形体のゲル化温度未満に冷却するときに、３０℃以下の冷風を前記受け台に当てて冷却する、［１］に記載のハニカム成形体の乾燥方法。
［３］前記受け台に載置した前記乾燥ハニカム成形体を受け台から取り除いた後、前記受け台を前記未乾燥ハニカム成形体のゲル化温度未満に冷却するときに、３０℃以下の水を前記受け台に噴霧し、その後、冷風を前記受け台に当てて冷却する、［１］に記載のハニカム成形体の乾燥方法。
［４］前記未乾燥ハニカム成形体を前記乾燥装置内で、高周波加熱により乾燥させて未乾燥ハニカム成形体を乾燥ハニカム成形体とした後に、前記乾燥装置内又は乾燥装置外の熱風乾燥室で、前記乾燥ハニカム成形体に熱風を当ててさらに乾燥し、前記乾燥ハニカム成形体を前記熱風乾燥室から搬出し、その後に前記受け台に載置した乾燥ハニカム成形体を受け台から取り除く［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
［５］前記受け台が、前記ハニカム成形体を載置したときに前記ハニカム成形体に当接する面（受け面）にほぼ垂直な方向に複数の貫通孔を有し、前記受け面において前記貫通孔の開口率が５０％以上に形成されている［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
［６］前記受け台の材質が、コーディエライト成分の中の少なくとも一種である［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
［７］前記受け台の材質が、アルミナである［６］に記載のハニカム成形体の乾燥方法。
［８］前記受け台の材質が、軟化温度が１３０℃を超える有機物である［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
［９］前記高周波加熱に使用する電磁波の周波数が１０〜１００００ＭＨｚである［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
本発明のハニカム成形体の乾燥方法によれば、乾燥装置内で加熱された受け台を、乾燥装置の入口まで循環して戻るまでに、未乾燥ハニカム成形体のゲル化温度未満に冷却して、冷却された受け台に新たに成形された未乾燥ハニカム成形体を載置するため、新たに成形された未乾燥ハニカム成形体を、受け台に載置したときに、未乾燥ハニカム成形体の受け台と接する部分及びその周辺（接触端部）が受け台により加熱され乾燥されることを防止することができ、それにより未乾燥ハニカム成形体の接触端部の収縮、変形を防止することができる。
１…乾燥装置、２，２ａ…コンベア、３…冷却装置、４…押出成形機、５…乾燥装置入口、６…乾燥装置出口、１０…未乾燥ハニカム成形体、１１…乾燥ハニカム成形体、１２…受け台、１２ａ…受け部、１２ｂ…基部、１３…次工程送りハニカム成形体、１４…ハニカム成形体、２１…乾燥室、２２…電磁波発生器、２４…外枠部、２５…屋根部、２６…天井部、３１…熱風乾燥室、３２…熱風発生器、３３…熱風排気用ダクト、４１…冷風発生器、４２…排気用ダクト、４３…冷却装置外枠部、１００…乾燥システム、Ｃ…循環方向、Ｄ…次工程方向、Ｅ…排出方向、Ｆ…ハニカム成形体の進行方向。
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施の形態」ということがある）を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。また、各図面において、同一の符号は同一の構成要素を示す。
図１は、本発明のハニカム成形体の乾燥方法の実施の形態に使用するハニカム成形体の乾燥システムを模式的に示す平面図である。
本発明のハニカム成形体の乾燥方法の実施の形態は、図１に示すハニカム成形体の乾燥システム１００（以下、単に「乾燥システム１００」ということがある）を使用して実施することができるが、本実施の形態に使用する乾燥システムは図１に示した乾燥システム１００に限定されるものではない。
図１に示すように、本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法は、まず、未乾燥のハニカム成形体（未乾燥ハニカム成形体）１０を、セラミック原料及び水を含有する原料組成物を押出成形機４を使用することによりハニカム形状に成形することにより作製し（矢印Ｅ（排出方向Ｅ）は押出成形機４より未乾燥ハニカム成形体１０が排出される状態を示している）は、得られた未乾燥ハニカム成形体１０を、コンベア２により循環する受け台１２に載置し、未乾燥ハニカム成形体１０を受け台１２に載置した状態でコンベア２により移動させる。コンベア２は、その上に受け台１２を載せて、受け台１２が、筒状に形成された乾燥装置１内及び筒状に形成された冷却装置３内を通過して矢印で示した循環方向Ｃに循環するように、循環系を形成している。そして、未乾燥ハニカム成形体１０を受け台１２に載置した状態で、高周波加熱手段を備えた加熱雰囲気の乾燥装置１内をその入口（乾燥装置入口）５から出口（乾燥装置出口）６まで通過させ、未乾燥ハニカム成形体１０を高周波加熱により乾燥させて乾燥ハニカム成形体１１とする。次に、乾燥装置出口６を通過した乾燥ハニカム成形体１１を受け台１２から取り除いて次工程送りハニカム成形体１３として次工程に送る。矢印Ｄ（次工程方向Ｄ）は乾燥ハニカム成形体１１が次工程に送られる状態を示している。そして、乾燥装置１内で加熱された受け台１２を乾燥装置出口６からコンベア２の循環系を一周して乾燥装置入口５まで循環的に搬送するが、このときに、受け台１２が乾燥装置入口５まで循環して戻るまでに、受け台１２を冷却装置３内を通過させて未乾燥ハニカム成形体１０のゲル化温度未満に冷却する。そして、冷却された受け台１２が乾燥装置入口５まで循環して戻ったときに、冷却された受け台１２の上に、新たに成形された未乾燥ハニカム成形体１０を載置する操作を繰り返すことにより、複数の未乾燥ハニカム成形体１０を乾燥するように構成されている。
このように、乾燥装置１内で加熱された受け台１２を、乾燥装置入口５まで循環して戻るまでに、未乾燥ハニカム成形体１０のゲル化温度未満に冷却して、冷却された受け台１２に新たに成形された未乾燥ハニカム成形体１０を載置するため、新たに成形された未乾燥ハニカム成形体１０を、受け台１２に載置したときに、未乾燥ハニカム成形体１０の受け台１２と接する部分及びその周辺（接触端部）が受け台１２により部分的に加熱され乾燥されることを防止することができ、それにより未乾燥ハニカム成形体の接触端部の部分的な収縮、変形を防止することができる。未乾燥ハニカム成形体がゲル化するとは、ハニカム成形体に添加されているバインダが硬化した状態になることをいい、未乾燥ハニカム成形体は、３０℃より高い温度でゲル化することがある。
また、未乾燥ハニカム成形体を成形したときに不具合等が発生した場合には、その未乾燥ハニカム成形体を乾燥装置で乾燥させることなく、そのハニカム状に成形されている状態を崩して、未乾燥ハニカム成形体を成形するための原料組成物に戻すことがある。一方、未乾燥ハニカム成形体を加熱された受け台に載置するとその接触端部が乾燥され、変形するとともに、接触端部の一部がゲル化して硬くなり硬土となることがある。そのため、接触端部の一部が硬土となった未乾燥ハニカム成形体を上述のように原料組成物中に戻すと、未乾燥ハニカム成形体を崩して原料組成物中に戻したときに、その硬土となった部分が固まりとなり、戻した未乾燥ハニカム成形体が原料組成物中で完全に分散することができなくなることがある。そして、この場合、このような固まりが存在する状態で、原料組成物が新たな成形に使用されることになる。このように、原料組成物中に硬土からなる固まりが混入すると、未乾燥ハニカム成形体を成形したときに、未乾燥ハニカム成形体のセルがこの固まりにより詰まったり、隔壁が切れたりすることがある。
本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法によると、未乾燥ハニカム成形体が受け台の上で部分的に加熱されることによる硬土の形成が防止されるため、未乾燥のハニカム成形体を乾燥することなくハニカム成形体を成形するための原料組成物に戻し、再度未乾燥ハニカム成形体の成形に使用しても、原料組成物中に硬土からなる固まりが混入せず、再度成形した未乾燥ハニカム成形体のセルが詰まったり、切れたりすることを防止することができる。
図１に示す、本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法で使用する乾燥システム１００において、乾燥装置１は、ハニカム成形体を全体的にほぼ均等に乾燥させることができるものであれば特に限定されるものではなく、熱風により乾燥させる乾燥装置、高周波加熱により乾燥させる乾燥装置、熱風及び高周波加熱の両方を使用して乾燥させる乾燥装置等を使用することができる。これらの中でも、熱風と高周波加熱とを組み合わせて効率的に乾燥させる乾燥装置を好適に使用することができる。
図１に示す乾燥装置１としては、例えば、図２に示すような乾燥装置１を使用することができる。図２は、本発明のハニカム成形体の乾燥方法の実施の形態で使用する乾燥装置１を模式的に示す断面図である。図２に示すように、乾燥装置１は、筒状の外枠部２４内に、未乾燥ハニカム成形体１０を収納する乾燥室２１と、乾燥室２１に収納された未乾燥ハニカム成形体１０に照射する電磁波を発生させる電磁波発生器２２と、未乾燥ハニカム成形体１０が高周波加熱により乾燥されてなる乾燥ハニカム成形体１１を熱風によりさらに乾燥させる熱風乾燥室３１とを備えている。そして、ハニカム成形体を乾燥装置入口５から乾燥装置１の内部に入れて乾燥装置出口６から搬出するように、コンベア２ａが乾燥装置入口５から乾燥装置１の内部を通り乾燥装置出口６まで延びるように配設されている。コンベア２ａは、図１に示すコンベア２による循環系の一部を構成している。
乾燥装置１を構成する外枠部２４は、筒状に形成され、筒の中心軸方向をほぼ水平にして配置され、乾燥装置入口５から未乾燥ハニカム成形体１０を搬入し、乾燥装置出口６から乾燥ハニカム成形体１１を搬出するように形成されている。そして、外枠部２４内には、その屋根部２５との間に空間を形成するように天井部２６がほぼ水平に形成され、天井部２６により外枠部２４が２つの空間に仕切られている。乾燥室２１は筒状に形成され、筒の中心軸方向が外枠部２４の中心軸方向とほぼ同じ方向を向くようにして、外枠部２４に形成された屋根部２５の下側（鉛直方向下側）に配設されている。
本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法において、未乾燥ハニカム成形体１０を乾燥装置１により乾燥させるときには、図２に示すように、まず、循環するコンベア２（図１参照）により運ばれた、受け台１２に載置された未乾燥ハニカム成形体１０を、乾燥装置入口５から搬入して、コンベア２ａの駆動により未乾燥ハニカム成形体１０をハニカム成形体の進行方向Ｆに移動させる。そして未乾燥ハニカム成形体１０は、コンベア２ａにより乾燥室２１の一方の端部側から乾燥室２１内に搬入される。未乾燥ハニカム成形体１０は、乾燥室２１内をコンベア２ａにより移動しながら、所定の湿度及び温度の雰囲気の乾燥室２１内で、電磁波発生器２２で発生した電磁波を照射されることにより高周波加熱により乾燥され、乾燥ハニカム成形体１１となる。その後、乾燥ハニカム成形体１１は、乾燥室２１の他方の端部側から搬出され、熱風乾燥室３１に搬入される。乾燥ハニカム成形体１１は、コンベア２ａにより熱風乾燥室３１内を、熱風を吹き付けられてさらに乾燥されながら移動し、熱風乾燥室３１の外部に搬出され、乾燥装置出口６から乾燥装置１の外部に搬出される。
本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法においては、上記、乾燥室２１内の所定の湿度及び温度の雰囲気は、特に限定されるものではないが、湿度が３０〜６５％、温度が７５〜１３０℃であることが好ましい。乾燥室２１内の雰囲気は、ハニカム成形体が高周波加熱されることにより、ハニカム成形体を熱源として加熱されるが、水蒸気や熱風を内部に流入させたり、内部の気体を排気させたりすることにより、調節することができる。このように、乾燥室２１内でハニカム成形体が加熱され、乾燥室２１内の雰囲気が７５℃以上の高温に保持されるため、受け台１２も高温に加熱されることになる。
図２に示すように乾燥室１の天井部２６には、外枠部２４の中心軸に沿ってほぼ均等に１０個の電磁波発生器２２が配設されている。このように電磁波発生器２２は、天井部２６に一列だけ配設されていてもよいが、乾燥させるハニカム成形体の上端部側及び外周（側面）側からできるだけ均等に電磁波を照射するために、例えば、天井部２６に２列、乾燥室１の側面部分（図示せず）に各１列ずつの合計４列配設させることが好ましい（この場合、電磁波発生器２２は合計４０個となる）。電磁波発生器２２は、５列以上配設させてもよい。また、一列に配設する電磁波発生器２２の個数は１０個に限定されず、乾燥室１の長さ等により適宜決定することができる。また、外枠部２４の周囲には断熱材が配設されていることが好ましい。
電磁波発生器２２としては、マグネトロン、誘電電極等を使用することができる。本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法においては、高周波加熱に使用する電磁波の周波数は、１０〜１００００ＭＨｚが好ましく、９１５〜１００００ＭＨｚがさらに好ましい。１０ＭＨｚより小さいと、水が高周波加熱され難いためハニカム成形体が乾燥され難いことがある。さらに、周波数が９１５ＭＨｚより大きいと、より効率的に水を高周波加熱することができる。また、電磁波発生器２２は、図２に示すように乾燥室２１内に配設されてもよいが、乾燥室２１の外部に配設し、電磁波発生器２２で発生した電磁波を、導波管により誘導して乾燥室２１の所定の位置から乾燥室２１内に導入し、ハニカム成形体に照射してもよい。
また、ハニカム成形体に照射される電磁波のエネルギーは、乾燥室１の体積や、乾燥室１内に収納されるハニカム成形体の大きさ、数量等により適宜決定されるが、例えば、約７ｍ３の乾燥室２１の場合、合計で、１５０〜３００ｋＷであることが好ましい。１５０ｋＷより小さいと、ハニカム成形体が所定の乾燥状態まで乾燥されないことがあり、３００ｋＷより大きいと、ハニカム成形体からの水の蒸発速度が速くなり、ハニカム成形体の内部と外部との乾燥状態の差異を少なくすることが困難になることがある。
未乾燥ハニカム成形体１０は、乾燥室１内に搬入されて、未乾燥ハニカム成形体１０に含有された水のうち、最終的にその５０〜９９質量％が蒸発されるように、高周波加熱により乾燥されることが好ましい。
また、熱風乾燥室３１は、図２に示すように、乾燥装置１内の乾燥装置出口６付近に形成され、乾燥ハニカム成形体１１をコンベアによりその内部に搬入し、熱風乾燥室３１の下部に配設された熱風発生器３２から送られた熱風を乾燥ハニカム成形体１１の下側から上端部側に向けて当てるように形成されている。熱風発生器３２から熱風乾燥室３１内に送られた熱風は、熱風乾燥室３１の上部に（天井部２６と屋根部２５との間に形成された空間に）配設された熱風排気用ダクト３３から外部に排出される。上記熱風の温度は、１００〜１３０℃であることが好ましい。１００℃より低いと、乾燥ハニカム成形体が乾燥され難いことがあり、１３０℃より高いと、バインダが飛散・燃焼することがある。
熱風発生器３２としては、所定の温度、風量を出すことができれば特に限定されるものではないが、例えば、高温の水蒸気や電熱器等を使用したヒーターと、送風機とからなり、送風機で発生させた風をヒーターで加熱して熱風とするものを使用することができる。
熱風乾燥室３１は、乾燥装置１の内部の乾燥室２１の延長上に一区画の部屋を設けることにより形成されているが、乾燥装置１の外部に形成してもよい。
本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法で使用するコンベア２は、図１に示すように、連続的に繋がった形状により、ハニカム成形体を循環させてもよいが、乾燥装置１、冷却装置３等の各工程毎に別々のコンベアを使用し、それらを合わせて全体として、ハニカム成形体を循環させるようにしてもよい。また、コンベア２としては、ローラーコンベア、ベルトコンベア、チェーン式コンベア、ラック＆ピニオン等を使用することができる。コンベア２の材質としては、耐熱性があり、高周波を照射しても劣化しにくいものが必要であり、難燃性樹脂であるアラミド繊維、フッ素樹脂（テフロン（商品名）等）などが好適に用いられる。
本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法で使用する冷却装置３は、図３に示すように、筒状の冷却装置外枠部４３内をコンベア２が通過し、コンベア２の上部に冷風発生器４１が設けられ、コンベア２の下側に排気用ダクト４２が設けられている。図３は、本発明のハニカム成形体の乾燥方法の実施の形態に使用する冷却装置３を、その中心軸方向（受け台１２の進行方向）に垂直な平面で切断した断面図である。冷風発生器４１には送風機（図示せず）が設けられ、コンベア２の上に載せられた受け台１２に冷風を当てるように形成されている。冷風の温度は、３０℃以下であることが好ましく、２５℃以下であることがさらに好ましい。３０℃より高いと、受け台１２の温度が３０℃以下に冷却されないため、受け台１２に未乾燥ハニカム成形体を載置したときに、未乾燥ハニカム成形体がゲル化することがある。また、冷却装置３内の気体は、排気用ダクト４２から排気される。排気用ダクト４２には強制排気装置（図示せず）を設け、冷却装置３内の気体を強制的に排気してもよい。
例えば、３５０ｍｍ×３５０ｍｍ、質量２．５ｋｇの受け台を乾燥機内に入れて加熱し、乾燥機内で温度８５℃となった受け台に、温度２０℃、風速５ｍ／ｓ、風量３０ｍ３／ｍｉｎの冷風を当てると、１５秒で３０℃とすることができる。また、受け台の冷却は、３０℃以下の雰囲気で自然冷却させてもよいが、例えば、上記形状、質量の受け台を２５℃で自然冷却させると、３０℃とするのに２０分程度かかり、連続的に生産を続けるために多大な枚数の受け台と、コンベア長が必要となる。そのため、受け台を冷却するための時間を短くする必要がある場合には、冷却装置を使用することが好ましい。本例の場合、上記冷風条件の冷却装置を用いることで、自然冷却の場合と比べ、受け台枚数を６０％低減、コンベア長（設備長）を１０ｍほど短くすることができる。
冷風発生器４１は、送風機だけを設けたときには、送風機により受け台１２に風を当てる前に、受け台１２に３０℃以下の水を噴霧し、その後、送風機により風を当てることが好ましい。受け台１２に水を噴霧し、受け台１２を濡らすことにより、受け台１２に風を当てたときに水が蒸発し、受け台１２から気化熱を奪うため、３０℃以下の冷風を当てた場合と同様、又はそれ以上の冷却効果を得ることができる。受け台１２に水を噴霧した場合には、受け台１２に水が溜まらないように、送風機からの風で水を吹き飛ばすようにすることが好ましい。水により未乾燥ハニカム成形体１０が変形することを防止するためである。水の代わりにアルコール類等の揮発性の高い液体を噴霧してもよい。また、外気温が３０℃より低いときには、外気を導入して濾過した後に冷風として使用してもよい。また、冷風発生器４１に送風機とともに冷却器を設け、この冷却器により３０℃以下に冷却された空気を送風機により受け台１２に送ってもよい。冷却器を設けた場合には、必ずしも送風機は必要なく、冷却器により冷却された冷気が、冷却装置３内に対流により充満されるようにしてもよい。
冷却装置３は、図３に示す筒状の冷却装置外枠４３を有する形状に限定されるものではなく、例えば、冷風発生器４１だけを、コンベア２（受け台１２）の上側また側面側に設け、受け台１２に冷風を当ててもよい。この場合も、水を受け台１２に噴霧する方法や、冷却器を設ける方法は、上述の場合と同様に好ましい。
また、図２に示す受け台１２は、ハニカム成形体に当接する上記受け面にほぼ垂直な方向に複数の貫通孔を有し、この受け面において貫通孔の開口率が５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがさらに好ましい。ここで、受け面における貫通孔の開口率とは、受け面において、貫通孔による孔の合計面積を受け面の全面積で除して１００倍した値である。５０％より小さいと、受け台１２内を気体が通過し難くなるため、ハニカム成形体を受け台１２に載置したときに、ハニカム成形体に当接する受け台１２の面（受け面）を通じての水蒸気や空気の透過がし難くなり、ハニカム成形体が乾燥し難くなることがある。特に、乾燥ハニカム成形体１１を熱風乾燥室３１で受け台１２側から（鉛直方向下側から）熱風を送る場合には、受け台１２における圧力損失が高くなり、乾燥ハニカム成形体１１に当たる熱風の流速が低下し、ハニカム成形体が乾燥し難くなることがある。開口率が７０％以上であると、熱風の流速はほとんど低下しない。
受け台の材質は、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）成分の中の少なくとも一種（ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２）であることが好ましく、その中でもアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であることが好ましい。これにより、焼成によりコーディエライトとなる原料組成物を使用する場合、未乾燥ハニカム成形体の成形時に不具合等が発生し、その未乾燥ハニカム成形体を崩して原料組成物に戻すときに、受け台の一部が欠けたりすることにより、その欠けた一部が未乾燥ハニカム成形体とともに原料組成物に混入しても、その原料組成物をハニカム成形体に成形する時に不具合が発生することを防止することができる。
受け台の材質として、コーディエライト成分の中の少なくとも一種ではなく、例えば、焼成されたコーディエライトを使用し、その一部が欠けて原料組成物中に混入したとすると、その原料組成物（コーディエライトの原料）により形成したハニカム成形体は、吸水率が低下し、熱膨張が上昇することがある。ここで、吸水率とは、焼成後のハニカム成形体から切出した試料を３０℃の水中に浸漬させたときの吸水質量をハニカム成形体質量で除した値をいい、熱膨張とは、焼成後のハニカム成形体から切出した試料を８００℃まで加熱した際の試料熱膨張量を加熱温度差で除した値をいう。具体的には、原料組成物中に、焼成されたコーディエライトが混入していない場合には吸水率が２０質量％であるのに対し、焼成されたコーディエライトが混入すると、焼成されたコーディエライトの混入率（混入した焼成されたコーディエライトの質量を、焼成されたコーディエライトが混入した原料組成物全体の質量で除して１００倍した値）が０．１質量％、０．２質量％及び０．３質量％のそれぞれの場合に、吸水率が、１５質量％、１４質量％及び１３質量％となり、焼成されたコーディエライトが混入するに従い、吸水率が急激に低下していることがわかる。また、原料組成物中に、焼成されたコーディエライトが混入していない場合には熱膨張が０．５×１０−６／℃であるのに対し、焼成されたコーディエライトが混入すると、焼成されたコーディエライトの混入率が０．１質量％、０．２質量％及び０．３質量％のいずれの場合も、熱膨張が、２．０×１０−６／℃となり、焼成されたコーディエライトが混入することにより、熱膨張が急激に上昇していることがわかる。
また、受け台の材質は、軟化温度が１３０℃を超える有機物であることが好ましい。軟化温度が１３０℃以下であると、乾燥装置内で軟化し変形することがあるため、受け台として使用することができないことがある。また、上述した、未乾燥ハニカム成形体を崩して原料組成物に戻す場合に、受け台の一部が欠けて未乾燥ハニカム成形体とともに原料組成物に混入しても、受け台が有機物であれば、ハニカム成形体を乾燥した後に焼成するときに、その有機物は焼失するため、焼成後のハニカム成形体に悪影響はない。
また、受け台は１２、図４に示すように、基部１２ｂの上に受け部１２ａを配設し、受け部１２ａ上にハニカム成形体１４を載置するようにしてもよい。そして、少なくとも受け部１２ａの材質を、上述した、コーディエライト成分の中の少なくとも一種、アルミナ、軟化温度が１３０℃を超える有機物とすることが好ましい。これにより、受け台１２の一部が欠けても、受け部１２ａだけを交換すれば使用できるようになる。ここで、図４は、受け台にハニカム成形体を載置した状態を示す断面図である。
受け台の形状は特に限定されるものではないが、ハニカム成形体を安定して載置することができ、コンベアに載せて乾燥装置１、冷却装置３を経由して循環させることができる形状であればよい。例えば、表面形状が円形、楕円形、多角形（三角形、四角形、五角形等）等の板状のものを好適に使用することができる。図４に示す受け部１２ａ及び基部１２ｂのそれぞれも同様の形状とすることができる。
本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法で使用する受け台に、成形工程で成形機（押出成形機等）により成形された未乾燥ハニカム成形体を載置するときは、成形機から排出された未乾燥ハニカム成形体を直接受け台に載置してもよいし、成形機から排出された未乾燥ハニカム成形体を一度他の載置用の台に受けた後、受け台に移して載置してもよい。
本実施の形態のハニカム成形体の乾燥方法では、セラミック製で、開口率が８０％以上、隔壁の厚さが０．１８ｍｍ以下となるような、ハニカム成形体を好適に乾燥することができる。ここで、ハニカム成形体の開口率とは、ハニカム成形体を中心軸に垂直な平面で切断したときの断面において、セルの貫通孔に相当する部分の面積の合計の、上記断面の全断面積に対する比率をいう。また、ハニカム成形体の材質（焼成後の材質）としては、コーディエライト、アルミナ、ＳｉＣ等を挙げることができる。ハニカム成形体を作製するための原料組成物中に含有されるバインダとしては、メチルセルロース系、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース等からなる群より選択される少なくとも１種の水溶性化合物からなるものを挙げることができる。
ハニカム成形体の製造、特にセラミック製ハニカム成形体の製造において、その製造工程の中でハニカム成形体を乾燥工程させるときに、ハニカム成形体に隔壁のよれ等の変形が生じることを抑制することができるハニカム成形体の乾燥方法を提供することにより、変形のない高品質のハニカム成形体を製造することが可能となる。
Claims (9)
- セラミック原料、バインダ及び水を含有する原料組成物をハニカム形状に成形した、複数の未乾燥のハニカム成形体（未乾燥ハニカム成形体）を受け台に載置した状態で、高周波加熱手段を備えた加熱雰囲気の乾燥装置内をその入口から出口まで通過させ、前記未乾燥ハニカム成形体を高周波加熱により乾燥させて乾燥ハニカム成形体とし、前記乾燥装置の出口を通過した前記乾燥ハニカム成形体を前記受け台から取り除くとともに、前記受け台を前記乾燥装置の出口から入口まで循環的に搬送し、かつ前記乾燥装置の入口まで循環して戻った前記受け台の上に、新たに成形された前記未乾燥ハニカム成形体を載置する操作を繰り返すハニカム成形体の乾燥方法であって、
前記乾燥装置内で加熱された前記受け台を、前記乾燥装置の入口まで循環して戻るまでに、前記未乾燥ハニカム成形体のゲル化温度未満に冷却して、冷却された前記受け台に新たに成形された前記未乾燥ハニカム成形体を載置して、前記乾燥装置内を通過させ、
前記未乾燥ハニカム成形体を前記受け台に載置する際、前記受け台と接触する部分及びその周辺部分（接触部分）が、前記受け台から部分的に加熱されることによって部分的に変形することを防止するハニカム成形体の乾燥方法。 - 前記受け台に載置した前記乾燥ハニカム成形体を前記受け台から取り除いた後、前記受け台を前記未乾燥ハニカム成形体のゲル化温度未満に冷却するときに、３０℃以下の冷風を前記受け台に当てて冷却する、請求項１に記載のハニカム成形体の乾燥方法。
- 前記受け台に載置した前記乾燥ハニカム成形体を受け台から取り除いた後、前記受け台を前記未乾燥ハニカム成形体のゲル化温度未満に冷却するときに、３０℃以下の水を前記受け台に噴霧し、その後、冷風を前記受け台に当てて冷却する、請求項１に記載のハニカム成形体の乾燥方法。
- 前記未乾燥ハニカム成形体を前記乾燥装置内で、高周波加熱により乾燥させて未乾燥ハニカム成形体を乾燥ハニカム成形体とした後に、前記乾燥装置内又は乾燥装置外の熱風乾燥室で、前記乾燥ハニカム成形体に熱風を当ててさらに乾燥し、前記乾燥ハニカム成形体を前記熱風乾燥室から搬出し、その後に前記受け台に載置した乾燥ハニカム成形体を受け台から取り除く請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
- 前記受け台が、前記ハニカム成形体を載置したときに前記ハニカム成形体に当接する面（受け面）にほぼ垂直な方向に複数の貫通孔を有し、前記受け面において前記貫通孔の開口率が５０％以上になるように形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
- 前記受け台の材質が、コーディエライト成分の中の少なくとも一種である請求項１〜５のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
- 前記受け台の材質が、アルミナである請求項６に記載のハニカム成形体の乾燥方法。
- 前記受け台の材質が、軟化温度が１３０℃を超える有機物である請求項１〜５のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
- 前記高周波加熱に使用する電磁波の周波数が１０〜１００００ＭＨｚである請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム成形体の乾燥方法。
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