WO2007108076A1

WO2007108076A1 - 乾燥装置、セラミック成形体の乾燥方法及びハニカム構造体の製造方法

Info

Publication number: WO2007108076A1
Application number: PCT/JP2006/305438
Authority: WO
Inventors: Kenichiro Kasai; Kazuya Naruse
Original assignee: Ibiden Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-27
Also published as: EP1835249A1; US20080136062A1

Abstract

本発明は、均一にセラミック成形体を乾燥させることができる乾燥装置を提供することを目的とするものであり、本発明の乾燥装置は、被乾燥物搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイクロ波放射口と、複数の熱風吹出口とを備え、被乾燥物に上下より交互にマイクロ波を放射するとともに、被乾燥物に並行して熱風を照射するように構成されたことを特徴とする。

Description

明細書

乾燥装置、セラミック成形体の乾燥方法及びハニカム構造体の製造方法技術分野

[0001] 本発明は、乾燥装置、セラミック成形体の乾燥方法及びハニカム構造体の製造方法に関する。

背景技術

[0002] バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関力も排出される排ガス中に含有されるスス等の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。そこで、排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスを浄ィ匕するフィルタとして多孔質セラミック力なるハ-カム構造体を用いたものが種々提案されて、る。

[0003] 図 4は、このようなハ-カム構造体の 1種を模式的に示す斜視図であり、図 5 (a)は、上記ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体を模式的に示す斜視図であり、 (b) は、その A— A線断面図である。

[0004] このようなハ-カム構造体 130では、通常、図 5に示すようなハ-カム焼成体 140がシ一ル材層（接着剤層） 131を介して複数個結束されてセラミックブロック 133を構成し、さらに、このセラミックブロック 133の外周にシール材層（接着剤層） 132が形成されている。また、ハ-カム焼成体 140は、図 4に示すように、長手方向に多数のセル 14 1が並設され、セル 141同士を隔てるセル壁 143がフィルタとして機能するようになつている。

[0005] 即ち、ハ-カム焼成体 140に形成されたセル 141は、図 4 (b)に示すように、排ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが封ロ材層 142により目封じされ、一のセル 1 41に流入した排ガスは、必ずセル 141を隔てるセル壁 143を通過した後、他のセル 141から流出するようになっており、排ガスがこのセル壁 143を通過する際、パティキュレートがセル壁 143部分で捕捉され、排ガスが浄ィ匕される。

このようなハ-カム構造体 130であって、ハ-カム焼成体 140が炭化ケィ素よりなるものは、極めて耐熱性に優れ、再生処理等も容易であるため、種々の大型車両やディーゼルエンジン搭載車両等に使用されている。 [0006] 従来、このようなハ-カム構造体 130を製造する際には、まず、例えば、平均粒径の異なる 2種類のセラミック粉末とバインダと分散媒液等とを混合して湿潤混合物を調製する。そして、スクリュー混合機等を使用することにより、この湿潤混合物のさらなる混合を行うとともに、ダイスにより連続的押出成形を行い、押し出された成形体を所定の長さに切断することにより、角柱形状のハニカム成形体を作製する。

[0007] 次に、得られた生のハニカム成形体を、マイクロ波乾燥や熱風乾燥を利用して乾燥させ、一定の強度を有し、容易に取り扱うことができるハニカム成形体の乾燥体を製造する。

[0008] この乾燥工程の後、所定のセルに目封じを施し、セルのいずれかの端部が封ロ材層により封止された状態とした後、ハ-カム成形体を酸素含有雰囲気下において、 400 〜650°Cで脱脂処理を施し、有機ノインダ成分中の溶剤を揮発させるとともに、榭脂成分を分解消失させる。さらに、ハ-カム成形体を不活性ガス雰囲気下、 2000〜22 00°Cで焼成処理を施し、ハニカム焼成体を製造する。

[0009] この後、ハ-カム焼成体の側面にシール材ペーストを塗布し、ハ-カム焼成体同士を接着させることにより、シール材層 (接着剤層）を介してハ-カム焼成体が多数結束した状態のハニカム焼成体集合体を作製する。次に、得られたハニカム焼成体集合体に、切削機等を用いて円柱、楕円柱等の所定の形状に切削加工を施してセラミックブロックを形成し、最後に、セラミックブロックの外周にシール材ペーストを塗布してシ一ル材層（コート層）を形成することより、ハ-カム構造体の製造を終了する。

[0010] そして、このようなハ-カム構造体の製造方法では、ハ-カム成形体を乾燥する際に、一方向からマイクロ波を放射してハ-カム成形体を乾燥させる方法が知られて、る (例えば、特許文献 1、 2参照)。

[0011] 特許文献 1 :特開 2001— 130970号公報

特許文献 2 :特開 2005— 131800号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] しかしながら、上述したようにハ-カム成形体を乾燥させる際に、ハ-カム成形体に一方向からマイクロ波を放射してハ-カム成形体を乾燥させた場合には、乾燥後のハニカム成形体の水分含有量に場所によるムラが発生しやすぐこのような乾燥の不均一性に起因して反り等が発生し易!、と、う問題があった。

また、乾燥が不均一に進行したハニカム成形体に脱脂処理、及び、焼成処理を施してハニカム焼成体を製造した場合、ハニカム焼成体の強度が低下し易いという問題 bあった。

課題を解決するための手段

[0013] 本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行い、セラミック成形体にマイクロ波を上下から交互に放射し、さらに、並行して熱風による乾燥処理を行うことにより、より均一にセラミック成形体を乾燥させることができることを見出し、本発明の乾燥装置、セラミック成形体の乾燥方法及びハニカム構造体の製造方法を完成させた。

[0014] 本発明の乾燥装置は、被乾燥物搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイク口波放射口と、複数の熱風吹出口とを備え、

被乾燥物に上下より交互にマイクロ波を放射するとともに、被乾燥物に並行して熱風を照射するように構成されたことを特徴とする。

[0015] 本発明のセラミック成形体の乾燥方法は、セラミック成形体を、搬送部材により所定の時間で乾燥装置内を通過させて乾燥させるセラミック成形体の乾燥方法であって、上記乾燥装置は、上記搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイクロ波放射口と、複数の熱風吹出口とを備え、

上記セラミック成形体の上下より交互にマイクロ波を放射し、かつ、熱風による乾燥も並行して行うことを特徴とする。

[0016] 本発明のセラミック成形体の乾燥方法では、上記セラミック成形体の乾燥後の水分量を、乾燥前の水分量の 30重量％以上、 70重量％未満とすることが望ましい。

また、上記セラミック成形体の乾燥方法では、上記熱風の温度を 40〜80°Cとすることが望ましい。

[0017] また、本発明のハ-カム構造体の製造方法は、セラミック原料を形成することで、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハ-カム成形体を作製し、このハニカム成形体を搬送部材に載置して所定の時間で乾燥装置内を通過させて乾燥させる成形体乾燥工程を行った後、さらに、乾燥されたハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体からなるハニカム構造体を製造するハニカム構造体の製造方法であって、

上記乾燥装置は、上記搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイクロ波放射口と、複数の熱風吹出口とを備え、

上記ハ-カム成形体の上下より交互にマイクロ波を放射し、かつ、熱風による乾燥も並行して行うことにより上記ハ-カム成形体を乾燥させることを特徴とする。

[0018] また、本発明のハ-カム構造体の製造方法では、上記ハ-カム成形体の乾燥後の水分量を、乾燥前の水分量の 30重量％以上、 70重量％未満とすることが望ましい。また、上記ハ-カム構造体の製造方法では、上記熱風の温度を 40〜80°Cとすることが望ましい。

発明の効果

[0019] 本発明の乾燥装置によれば、被乾燥物に上下より交互にマイクロ波を放射するとともに、被乾燥物に並行して熱風を照射することができるため、セラミック成形体等の被乾燥物を均一に乾燥することができる。従って、本発明の乾燥装置を用いて乾燥された被乾燥物には反り等が発生することがない。

[0020] 本発明のセラミック成形体の乾燥方法によれば、セラミック成形体の上下より交互にマイクロ波を放射するとともに、セラミック成形体に並行して熱風を照射するため、セラミック成形体を均一に乾燥することができ、そのため、乾燥後のセラミック成形体に反り等が発生することがない。

[0021] 本発明のハ-カム構造体の製造方法は、作製したハ-カム成形体に乾燥処理を施す工程を有しており、この工程では、ハ-カム成形体の上下よりマイクロ波を放射するととともに、並行して、ハニカム成形体に熱風を照射するため、ハニカム成形体を均一に乾燥することができ、乾燥後のハ-カム成形体に反り等が発生することがない。そのため、本発明のハ-カム構造体の製造方法では、所定の形状のハ-カム構造体を製造することができる。

また、本発明のハ-カム構造体の製造方法では、ハ-カム成形体を均一に乾燥させることができるため、強度の高、ハ-カム焼成体からなるハ-カム構造体を製造することができる。発明を実施するための最良の形態

[0022] まず、本発明の乾燥装置及びセラミック成形体の乾燥方法について説明する。

本発明の乾燥装置は、被乾燥物搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイク口波発生源と、複数の熱風吹出口とを備え、

[0023] 本発明のセラミック成形体の乾燥方法は、セラミック成形体を、搬送部材により所定の時間で乾燥装置内を通過させて乾燥させるセラミック成形体の乾燥方法であって、上記乾燥装置は、上記搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイクロ波放射口と、複数の熱風吹出口とを備え、

従って、本発明のセラミック成形体の乾燥方法は、本発明の乾燥装置を用いて好適に行うことができる。

[0024] 図 1は、本発明の乾燥装置の概要を示す平面図であり、図 2は、図 1に示した本発明の乾燥装置の A— A線部分断面図である。

図 1に示すように、乾燥装置 10は、被乾燥物搬送部材 (ベルトコンベア 11)、ベルトコンベア 11の上下に交互に配置されたマイクロ波放射口 14a〜14iと、床を這うようにベルトコンベア 11に近い低い位置に設けられた複数の熱風吹出口 15a〜15d、及び

、熱風吸引口 15a' 〜15cT とが配設された乾燥炉本体 19、マイクロ波放射口 14a 〜141と導波管16&〜161を介して連結されたマィクロ波発信部13&〜13 及び、乾燥炉本体 19の入口側と出口側とのそれぞれに設けられたマイクロ波の漏洩を防止するためのマイクロ波漏洩防止領域 12a、 12bを備えて、る。

従って、乾燥装置 10では、セラミック成形体 1等の被乾燥物に対して、その上下から交互にマイクロ波を放射することができる。

[0025] さらに、図 2に示したように、乾燥炉本体 19は、その天井部分にマイクロ波放射口 14 a〜 14 ものマイクロ波を被乾燥物に均一に放射するためのマイクロ波攪拌羽根 17 を備えている。従って、マイクロ波攪拌羽根 17を回転させることにより、被乾燥物に均一にマイクロ波を放射することができる。なお、本発明の乾燥装置において、マイクロ波攪拌羽根は必要に応じて備えて、ればよ、。

また、マイクロ波攪拌羽根 17の個数や取り付け位置は特に限定されないが、被乾燥物の上方力もマイクロ波を放射するためのマイクロ波放射口（14b、 14c、 14f、 14h) それぞれの近傍に取り付けられて、ることが望ま、。

[0026] 乾燥装置 10では、ベルトコンベア 11にセラミック成形体 1を載置することにより、セラミック成形体 1が、乾燥装置 10の入口より内部に搬入され、所定の時間経過後、乾燥装置 10の出口より搬出される。

ここで、ベルトコンベア 11による移動は、断続的に移動するように設定されている。

[0027] 即ち、ベルトコンベア 11は、所定速度で所定時間移動した後、ー且、所定の時間停止し、再度、所定速度で所定時間移動するという動作を繰り返すように設定されており、例えば、乾燥装置 10内部の熱風吹出口 15a〜15dの熱風力静止状態のセラミック成形体 1に直接、かつ、セラミック成形体 1の長手方向に方向に平行に当たるように設定されている。

なお、本発明の乾燥装置において、ベルトコンベア 11 (被乾燥物搬送部材）は、必ずしも断続的に移動する必要はなく、一定速度又は可変速度で連続的に移動してもよい。

[0028] また、乾燥装置 10では、熱風吹出口 15a〜15dと熱風吸引口 15a' 〜15cT とが、対向配置されており、そのため、熱風をより確実にセラミック成形体の長手方向にあてることができる。

なお、上記熱風吸引口は必ずしも備えていなくてもよい。

[0029] 本発明のセラミック成形体の乾燥方法は、このような本発明の乾燥装置を用いて行うことができる。

ここでは、被乾燥物であるセラミック成形体として、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハ-カム成形体を用いる場合を例に、望ま、乾燥条件等を説明する。

勿論、本発明の乾燥方法における被乾燥物は、ハニカム成形体に限定されるわけではなぐ種々のセラミック成形体が被乾燥物となる。

[0030] 本発明の乾燥方法では、ハ-カム成形体の上下より交互にマイクロ波を放射し、かつ、熱風による乾燥も並行して行う。

このように、ハ-カム成形体の上下より交互にマイクロ波を放射することにより、ハ-カム成形体の各部位力均一に水分が除去されるため、乾燥後のハニカム成形体に反り等が発生することがない。また、マイクロ波の放射とともに、熱風による乾燥を行うため、マイクロ波のみによる乾燥では、ハ-カム成形体の中央部付近が乾燥されにくい傾向にあり、これに起因して、ハニカム成形体に若干の反りが発生するおそれがある力このような不都合も回避することができる。なお、このことから、本発明の乾燥方法で乾燥させるセラミック成形体は、上記ハ-カム成形体であることが望ま U、と、える。

[0031] また、図 1に示した乾燥装置 10は、ハ-カム成形体の上方力もマイクロ波を放射するための 4つのマイクロ波放射口（14b、 14c、 14f、 14h)と、ハ-カム成形体の下方からマイクロ波を放射するための 5つのマイクロ波放射口（14a、 14d、 14e、 14g、 14i) を備えており、ハ-カム成形体に下方力マイクロ波を放射するためのマイクロ波放射口のほうが、その数が多くなつている。この理由は、ハ-カム成形体に下方からマイク口波を放射する場合、ベルトコンベアを介してマイクロ波を放射するため、ハ-カム成形体の下側が乾燥されにく、傾向になるからである。

なお、ハ-カム成形体の上方と下方とで、マイクロ波放射口の数は同一であってもよぐ上方のほうが多くてもよい。

また、ハ-カム成形体の上方と下方とで、マイクロ波放射口を同一とし、かつ、ハニカム成形体の下方力も放射されるマイクロ波のパワーが大きくなるようにしてもょ、。上記マイクロ波放射口の具体的な個数は特に限定されな、が、被乾燥物の上側に 2 個以上、下側に 3個以上設けることが望ましい。

[0032] また、本発明の乾燥方法におけるマイクロ波のパワー等の条件は、対象となるセラミック成形体等の被乾燥物の形状や大きさに依存するために、一概には規定できな、 1S 例えば、焼成後のハ-カム焼成体の大きさが 33mm X 33mm X 300mmで、セルの数が 31個 Zcm²、セル壁の厚さが 0. 35mmに設定されているハ-カム成形体（セラミック成形体)を乾燥する場合、各マイクロ波放射口から噴き出されるマイクロ波のパワーは、 3〜7kW程度が好ましぐ 5kW程度がより好ましい。

[0033] また、既に説明したように、ベルトコンベアによるハ-カム成形体の移動は、連続的であってもよいし、断続的であってもよいが、断続的であることが望ましい。

そして、この場合、ベルトコンベアの移動速度は、 2〜8mZminが望ましい。また、ベルトコンベアが静止している時間は、 2秒程度が望ましい。なお、上記ベルトコンベアの移動速度は、移動時及び停止時を区別せず、単位時間あたりの移動距離として算出している。

[0034] また、ハニカム成形体が乾燥装置の内部に存在する時間（乾燥時間）は、 2〜3分程度であることが望ましい。乾燥時間が 2分未満であると、乾燥が充分でない場合があり、一方、 3分を超えると、乾燥が進行しすぎ、反り等が発生する場合がある。

[0035] また、本発明の乾燥方法にぉ、て、セラミック成形体 (ノ、二カム成形体)の乾燥後の水分量は、乾燥前の水分量の 30重量％以上、 70重量％未満であることが望ましい。乾燥後の水分量が、乾燥前の水分量の 30重量％未満では、ハニカム成形体中の水分量が少なくなりすぎ、ハニカム成形体に反りやクラック等が発生することがあり、さらに、 30重量％未満となるまで水分量を減少させようとすると、マイクロ波がセラミック粉末に吸収されるようになり、ハ-カム成形体内のセラミック粉末の温度が急激に上昇して脱脂が始まってしまうことがある。一方、乾燥後の水分量が乾燥前の水分量が 70 重量％以上であると、乾燥が不充分で、依然として取り扱い性に劣るからである。なお、乾燥後の水分量は、乾燥時間を調整や、マイクロ波の出力、熱風の温度等を調整することにより、調整することができる。

[0036] また、上記乾燥方法において、上記熱風の温度は、 40〜80°Cが望ましい。

40°C未満では、上述した熱風を併用することによる効果を享受することができない場合があり、一方、 80°Cを超えると乾燥が急激に進行しすぎて、セラミック成形体 (ハ- カム成形体）に反りやクラック等が発生する場合がある力である。

[0037] さらに、上記熱風の風速は、 20〜40mZ秒が好ましい。

上記風速が 20mZ秒未満では、乾燥速度が遅くなり、セラミック成形体に乾燥ムラが発生することがあり、上記風速力 OmZ秒を超えると、セラミック成形体の表面部分のみ乾燥が進行しすぎることがあるからである。

このような乾燥方法を用いることにより、セラミック成形体を反りやクラックの発生なぐ所望の水分量となるよう〖こ乾燥させることができる。

[0038] 次に、本発明のハ-カム構造体の製造方法について説明する。

本発明のハ-カム構造体の製造方法は、セラミック原料を形成することで、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハ-カム成形体を作製し、このハ二カム成形体を搬送部材に載置して所定の時間で乾燥装置内を通過させて乾燥させる成形体乾燥工程を行った後、さらに、乾燥されたノヽ-カム成形体を焼成してハ- カム焼成体からなるハニカム構造体を製造するハニカム構造体の製造方法であって上記乾燥装置は、上記搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイクロ波放射口と、複数の熱風吹出口とを備え、

[0039] 以下、本発明のハ-カム構造体の製造方法について、工程順に説明する。

ここでは、構成材料の主成分が炭化ケィ素のハ-カム構造体を製造する場合を例に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。

勿論、ハ-カム構造体の構成材料の主成分は、炭化ケィ素に限定されるわけではなぐ他に、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケィ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコユア、コージエライト、ムライト、チタン酸アルミニウム等の酸ィ匕物セラミック等が挙げられる。

これらのなかでは、非酸ィ匕物セラミックが好ましぐ炭化ケィ素が特に好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。なお、上述したセラミックに金属ケィ素を配合したケィ素含有セラミック、ケィ素やケィ酸塩ィ匕合物で結合されたセラミック等も構成材料として挙げられ、これらのなかでは、炭化ケィ素に金属ケィ素が配合されたもの (ケィ素含有炭化ケィ素）が望まヽ。

[0040] まず、平均粒子径の異なる炭化ケィ素粉末等の無機粉末と有機バインダとを乾式混合して混合粉末を調製するとともに、液状の可塑剤と潤滑剤と水とを混合して混合液体を調製し、続いて、上記混合粉末と上記混合液体とを湿式混合機を用いて混合することにより、成形体製造用の湿潤混合物を調製する。

[0041] 上記炭化ケィ素粉末の粒径は特に限定されないが、後の焼成工程で収縮の少ないものが好ましぐ例えば、 0. 3〜50 111程度の平均粒径を有する粉末100重量部と0 . 1〜1. 0 m程度の平均粒径を有する粉末 5〜65重量部とを組み合せたものが好ましい。

ハニカム成形体の気孔径等を調節するためには、焼成温度を調節する必要があるが、無機粉末の粒径を調節することにより、気孔径を調節することができる。

[0042] 上記有機バインダ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、ヒドロキシェチルセルロース、ポリエチレングリコール、フエノール榭脂、エポキシ榭脂等が挙げられる。これらのなかでは、メチルセルロースが望ましい。上記バインダの配合量は、通常、無機粉末 100重量部に対して、 1〜10重量部程度が望ましい。

[0043] 上記可塑剤としては特に限定されず、例えば、グリセリン等が挙げられる。

また、上記潤滑剤としては特に限定されず、例えば、ポリオキシエチレンアルキルェ一テル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。

潤滑剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。

なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、混合原料粉末に含まれていなくてもよい

[0044] また、上記湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよぐ上記分散媒液としては、例えば、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられる。

さらに、上記湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。

上記成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹼、ポリアルコール等が挙げられる。 [0045] さらに、上記湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラフアイト等の造孔剤を添加してもよい。

上記バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（FAバルーン）、ムライトバルーン等を挙げることができる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。

[0046] また、ここで調製した、炭化ケィ素粉末を用いた湿潤混合物は、その温度が 28°C以下であることが望ましい。温度が高すぎると、有機バインダがゲルイ匕してしまうことがあるカゝらである。

また、上記湿潤混合物中の有機分の割合は 10重量％以下であることが望ましぐ水分の含有量は 8. 0〜20. 0重量％以下であることが望ましい。

[0047] 次に、上記湿潤混合物を押出成形機に投入し、押出成形により、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム成形体を作製する。

その後、このハニカム成形体を搬送部材に載置して所定の時間で乾燥装置内を通過させて乾燥させる成形体乾燥工程を行う。

ここでは、本発明の乾燥装置を用いた本発明の乾燥方法より、ハニカム成形体を乾燥させる。なお、具体的な乾燥方法については、既に説明しているため、ここでは、その具体的な説明を省略する。

また、本発明のハ-カム構造体の製造方法では、本工程において、上述した乾燥方法を採用してヽるため、ハ-カム成形体を構成する湿潤混合物の組成 (セラミックの種類やバインダの種類等)を問わず、均一に、反り等の発生なくハ-カム成形体を乾燥することができる。

[0048] また、上記成形体乾燥工程では、ハニカム成形体の乾燥後の水分量を、乾燥前の水分量の 30重量％以上、 70重量％未満とすることが望ましい。

本工程において、ハニカム成形体に乾燥することにより、成形直後のハニカム成形体は水分含有量が多ぐ変形しやすいため、その取り扱いが難し力つたのに対し、本ェ程において、ハ-カム成形体を乾燥して成形体中の水分量を減少させることにより、その取り扱い性が向上することとなる。そのため、本工程では、ハ-カム成形体の乾燥後の水分量を乾燥前の水分量の 70重量％未満とすることが望ましいのである。また、上記ハニカム成形体の乾燥後の水分量を乾燥前の水分量の 30重量％以上とすることが望ましい理由は、これ以上、水分量を減少させようとすると、ハ-カム成形体に反りやクラック等が発生するおそれがあり、さらには、マイクロ波がセラミック粉末に吸収されるようになり、ハ-カム成形体内のセラミック粉末の温度が急激に上昇して脱脂が始まってしまうことがあるからである。

[0049] また、上記成形体乾燥工程において、熱風の温度は、 40〜80°Cであることが望ましい。その理由は、上述したとおりである。

[0050] 次に、上記ハニカム成形体中の水分を略完全に除去するために、さらなる乾燥処理を行う事が望ましぐここでは、ハ-カム成形体を乾燥用治具で保持した状態で、熱風乾燥機を用いた乾燥処理を行うことが望まし、。

以下、この工程で使用する乾燥用治具について簡単に説明しておく。

[0051] 図 3は、上記乾燥用治具の一例を模式的に示す断面図である。

図 3に示すように、乾燥用治具 20は、 2つの細長い板状体の長辺側を主面が直角になるように張り合わせて作製した上治具 21と、同様の形状の下治具 22との 2つの治具力もなる。上治具 21には、図 3に示すように、上治具 21と下治具 22とを組み合せた後に固定するための固定部材 23が設けられている。固定部材は、上治具に設けられていてもよぐ下治具に設けられていてもよい。

[0052] この固定部材 23は、板状体にネジを用いて固定された固定具 23aとパネ 23cを介して固定具 23aに回動可能に取り付けられた押さえ具 23bと力もなる。図 3に示すように、固定部材 23は、押さえ具 23bが下治具 22を押さえ込んで固定した固定状態と、逆に、押さえ具 23bが固定具 23aとほぼ同じ方向に倒れ込んだ開放状態とに分かれる。固定部材 23において、開放状態の押さえ具 23bの上端を、外側に向けて（固定具 23aから離れる方向に)一定の距離動かすと、固定状態に切り替わって下治具 22をしつ力り押さえて固定し、一方、固定状態の押さえ具 23bを内側に向けて（固定具 23 aに近づく方向に）一定の距離動かすと、開放状態に切り替わるようになって!/、る。

[0053] 上述したように、ハニカム成形体の水分を略完全に除去するための乾燥工程では、ハ-カム成形体 1を図 3に示したような乾燥用治具 20で保持して乾燥処理を行うことが望ましい。

このような乾燥用治具を用いて、周囲力もハニカム成形体を圧迫するとともに、形状が変化しないように固定した状態で乾燥処理を行うことにより、ハニカム成形体に反り等を発生させることなぐほとんど水分のない状態にまで乾燥させることができる。

[0054] また、図 3に示した乾燥用治具 20は、分離可能な 2つの治具部材カもなるものである力本発明で使用する乾燥用治具は、例えば、開閉可能な 1つの治具部材力なるものであってもよい。

また、上記乾燥用治具は、図 3に示したように、 2段等の多段に積み重ねて使用することができるものであっても良いし、 1段でのみ使用することができるものであってもよい。

[0055] 次に、必要に応じて、入口側セル群の出口側の端部、及び、出口側セル群の入口側の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。

上記封止材ペーストとしては特に限定されないが、後工程を経て製造される封止材の気孔率が 30〜75%となるものが望ましぐ例えば、上記湿潤混合物と同様のものを用いることができる。

[0056] 上記封止材ペーストの充填は、必要に応じて行えばよぐ上記封止材ペーストを充填した場合には、例えば、後工程を経て得られたハ-カム構造体をノヽ-カムフィルタとして好適に使用することができ、上記封止材ペーストを充填しな力つた場合には、例えば、後工程を経て得られたノヽ-カム構造体を触媒担持体として好適に使用することがでさる。

[0057] 次に、上記封止材ペーストが充填されたノ、二カム成形体を、所定の条件で脱脂 (例えば、、 200〜500°C)、焼成（f列えば、、 1400〜2300°C)することにより、複数のセノレがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルの、ずれか一方の端部が封止された柱状のハ-カム成形体を製造することができる。

上記ハ-カム成形体の脱脂及び焼成の条件は、従来から多孔質セラミック力なるフィルタを製造する際に用いられている条件を適用することができる。

[0058] 次に、ハ-カム成形体の側面に、シール材層（接着材層）となるシール材ペーストを均一な厚さで塗布し、このシール材ペースト層の上に、順次他のハ-カム成形体を積層する工程を繰り返し、所定の大きさのハニカム成形体の集合体を作製する。

[0059] 上記シール材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機ノインダと無機繊維及び Z又は無機粒子とからなるもの等が挙げられる。

上記無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等を挙げることができる

。これらは、単独で用いてもよぐ 2種以上を併用してもよい。上記無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。

[0060] 上記有機バインダとしては、例えば、ポリビュルアルコール、メチルセルロース、ェチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよぐ 2種以上を併用してもよい。上記有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望まし!/、。

[0061] 上記無機繊維としては、例えば、シリカアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバ一等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよぐ 2種以上を併用してもよい。上記無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。

[0062] 上記無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には

、炭化ケィ素、窒化ケィ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよぐ 2種以上を併用してもよい。上記無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケィ素が望まヽ。

[0063] さらに、上記シール材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラフアイト等の造孔剤を添加してもよい。

[0064] 次に、このハ-カム成形体の集合体を加熱してシール材ペーストを乾燥、固化させてシール材層（接着材層）とする。

次に、ダイヤモンドカッター等を用い、ハ-カム成形体がシール材層（接着材層）を介して複数個接着されたハニカム成形体の集合体に切削加工を施し、円柱形状のセラミックブロックを作製する。 [0065] そして、ハ-カムブロックの外周に上記シール材ペーストを用いてシール材層（コート層）を形成することで、ハ-カム成形体がシール材層 (接着材層）を介して複数個接着された円柱形状のセラミックブロックの外周部にシール材層（コート層）が設けられたハ-カム構造体を製造することができる。

[0066] その後、必要に応じて、ハ-カム構造体に触媒を担持させる。上記触媒の担持は集合体を作製する前のハニカム成形体に行ってもょ、。

触媒を担持させる場合には、ハ-カム構造体の表面に高い比表面積のアルミナ膜を形成し、このアルミナ膜の表面に助触媒、及び、白金等の触媒を付与することが望ましい。

[0067] 上記ハ-カム構造体の表面にアルミナ膜を形成する方法としては、例えば、 Α1 (ΝΟ

3

) 等のアルミニウムを含有する金属化合物の溶液をノ、二カム構造体に含浸させてカロ

3

熱する方法、アルミナ粉末を含有する溶液をハ-カム構造体に含浸させて加熱する方法等を挙げることができる。

上記アルミナ膜に助触媒を付与する方法としては、例えば、 Ce (NO ) 等の希土類

3 3

元素等を含有する金属化合物の溶液をハ-カム構造体に含浸させて加熱する方法等を挙げることができる。

上記アルミナ膜に触媒を付与する方法としては、例えば、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液（[Pt (NH ) (NO ) ]HNO、白金濃度 4. 53重量％)等をハニカム構造体に

3 2 2 2 3

含浸させて加熱する方法等を挙げることができる。

また、予め、アルミナ粒子に触媒を付与して、触媒が付与されたアルミナ粉末を含有する溶液をハ-カム構造体に含浸させて加熱する方法で触媒を付与してもよい。

[0068] また、ここまで説明したノ、二カム構造体の製造方法は、複数のハ-カム成形体がシ一ル材層 (接着材層）を介して結束された構成を有するハ-カム構造体 (以下、集合型ハ-カム構造体ともいう）である力 S、本発明の製造方法により製造するハ-カム構造体は、円柱形状のセラミックブロックが 1つのハ-カム成形体力構成されているハ二カム構造体 (以下、一体型ハ-カム構造体とも!、う）であってもよ!/、。

[0069] このような一体型ハ-カム構造体を製造する場合は、まず、押出成形により成形するハ-カム成形体の大きさが、集合型ハ-カム構造体を製造する場合に比べて大きい以外は、集合型ハ-カム構造体を製造する場合と同様の方法を用いて、ハ-カム成形体を作製する。

ここで、成形前の湿潤混合物を搬送、貯蔵する方法等は、上記集合型ハニカム構造体を製造する方法と同様であるため、ここではその説明を省略する。

[0070] 次に、集合型ハ-カム構造体の製造と同様に、上記ハ-カム成形体を、本発明の乾燥装置を用いて本発明の乾燥方法により乾燥させる。また、さらに必要に応じて、ハ二カム成形体中の水分を略完全に除去するための乾燥処理を行っても良い。次いで、入口側セル群の出口側の端部、及び、出口側セル群の入口側の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。

その後、集合型ハ-カム構造体の製造と同様に、脱脂、焼成を行うことによりセラミツクブロックを製造し、必要に応じて、シール材層（コート層）の形成を行うことにより、一体型ハ-カム構造体を製造することができる。また、上記一体型ハ-カム構造体にも

、上述した方法で触媒を担持させてもよい。

[0071] なお、上述したような製造方法によりハ-カム構造体を製造する場合において、上記集合型ハ-カム構造体を製造する場合には、構成材料の主成分として、炭化ケィ素やケィ素含有炭化ケィ素粉末を用いることが望ましぐ一体型ハ-カム構造体を製造する場合には、構成材料の主成分として、コージエライトやチタン酸アルミニウムを用、ることが望まし!/、。

[0072] なお、ここでは、ハ-カム構造体として、排ガス中のパティキュレートを捕集する目的でも用いるハ-カムフィルタを中心に説明した力上記ハ-カム構造体は、排ガスを浄ィ匕する触媒担体 (ハ-カム触媒)としても好適に使用することができる。

以上、説明した本発明のハ-カム構造体の製造方法では、所定の形状のハ-カム構造体を好適に製造することができる。

実施例

[0073] 以下に実施例を掲げ、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ない。

(実施例 1)

(1)平均粒径 10 mの α型炭化ケィ素粉末 250kgと、平均粒径 0. ！！！のひ型炭化ケィ素粉末 100kgと、有機バインダ (メチルセルロース）と 20kgとを混合し、混合粉末を調製した。

次に、別途、潤滑剤 (日本油脂社製ュニループ） 12kgと、可塑剤（グリセリン） 5kgと、水 65kgとを混合して液体混合物を調製し、この液体混合物と混合粉末とを湿式混合機を用いて混合し、湿潤混合物を調製した。

次に、この湿潤混合物を用いた押出成形、及び、これにつづく切断を行い、ノ、二カム成形体を作製した。

[0074] (2)次に、図 1、 2に示した乾燥装置 10を用いて上記ハニカム成形体を乾燥させ、その水分含有量 (水分残存率)を、乾燥前水分含有量の 50重量％とした。

具体的には、移動距離 15mの乾燥炉本体 19内を、移動速度 4. 5mZ分でベルトコンベア 11を 2秒間移動、 2秒間停止を繰り返す運転により、ハ-カム成形体を断続的に移動させることにより搬送し、上下に配設された各マイクロ波放射口から、 5. OkW のマイクロ波を放射するとともに、熱風吹出口から 50°Cの熱風を風速 30mZ秒で吹き出すことにより、ハニカム成形体を乾燥させた。

また、ハニカム成形体の水分残存率は、乾燥前後の水分含有量の質量変化に基づいて算出した。

[0075] (3)次に、下記のような乾燥処理を施した。

ハ-カム成形体を、図 3に示した乾燥用治具 (エポキシ榭脂製)で保持し、この乾燥用治具を 2段に積み重ねた状態で熱風乾燥機内に投入し、乾燥させた。

ここで、乾燥条件は、乾燥機内部の温度 100°C、乾燥機内滞在時間 15minとした。

[0076] (4)次に、上記乾燥処理を施したノヽニカム成形体を乾燥用治具から取り出し、上記湿潤混合物と同様の組成の封止材ペーストを所定のセルに充填した。

次いで、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、封止材ペーストが充填されたノヽニカム成形体を、 400°Cで脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下 2200°C、 3時間で焼成を行うことにより、気孔率が 40%、平均気孔径が 12. 5 m、その大きさが 34. 3mm X 34. 3mm X 305mm、セルの数（セル密度）が 46. 5個 Zcm²、セル壁の厚さが 0. 25m mの炭化ケィ素焼結体力なるハニカム焼結体を製造した。

[0077] (実施例 2〜10、参考例 1〜5) 実施例 1の（2)の工程において、乾燥条件を表 1に示す条件に変更し、乾燥前水分含有量に対する乾燥後の水分含有量 (水分残存率)が表 1に示す値のハ-カム成形体を作製した以外は、実施例 1と同様にして、ハ-カム焼成体を製造した。

[0078] (比較例 1)

実施例 1の（2)の工程において、乾燥装置 10を用いてハ-カム成形体を乾燥させる際に、搬送部材 (ベルトコンベア 11)の上側に配設されたマイクロ波放射口（14b、 1

4c、 14f、 14h)のみ力もマイクロ波を放射して、表 1に示した条件でハ-カム成形体を乾燥させた以外は、実施例 1と同様にしてハ-カム焼成体を製造した。

本比較例では、ノ、二カム成形体には、上側力ものみマイクロ波が放射されることとなる。

[0079] 各実施例、参考例及び比較例においては、ハニカム成形体を乾燥させた後、乾燥後の成形体のハンドリング性を下記の方法で評価し、さらに、製造したハニカム焼成体の反り量を測定した。結果を表 1に示した。

[0080] (ハンドリング性の評価）

ハ-カム成形体のハンドリング性の評価は、ハンドリング性評価用治具を用いておこなった（図 6 (a) (b)参照)。

ハンドリング性評価用治具 50としては、ハ-カム成形体 1の側面より若干大きな平板状からなり、その一の主面全体にウレタン層 51aが形成された板状体 51が 2枚、ウレタン層 51a同士が対向するように配置された構成を有するものを用いた。

そして、評価時には、まず、 2枚の板状体 51の間にハニカム成形体 1を介在させ、ハ二カム成形体 1の互いに平行な側面のそれぞれに、一の側面あたり 2kPaの圧力で上記板状体 51を押しつけることによりハ-カム成形体 1を板状体 51間に挟み込み、その後、ハ-カム成形体 1の変形量を測定し、下記の評価基準でハンドリング性を評価し 7こ。

[0081] ハニカム成形体の変形量は、図 6 (b)に示すように、 2枚の板状体 51でノ、二カム成形体 1挟んだ状態で、ハニカム成形体 1の端面において、 2枚の板状体のそれぞれの主面 (ハニカム成形体と接する面)から等距離にある部分の長さ（図 6 (b)中、矢印で挟まれた部分の長さ）を測定し、板状体 51で挟む前の長さからの変化量をノ、二カム成形体の変形量とした。

評価基準としては、全く変形がないものを「〇」、変形量が lmm未満のものを「△」、変形量が lmm以上のものを「 X」とした。

[0082] (反り量の測定）

ハニカム焼成体の反り量の測定は、反り量測定用治具を用いて行った。

反り量測定用治具としては、ハニカム焼成体の全長とほぼ同じ長さを有する真直な角材の両端に同じ厚さの当接部材が配設されるとともに、この角材の中央に上記角材の長手方向と垂直にスライド可能なスケールが取り付けられた構成を有するものを用いた。

そして、測定時には、上記当接部材を乾燥させたハニカム焼成体の両端付近に当接し、その後、反り量測定用スケールを焼成体側に移動させ、焼成体と上記スケールとが接触したときのスケールの移動量を読み取ることにより反り量を測定した。

[0083] [表 1]

水残分〇〇〇

条乾燥件 < 〇〇〇〇〇〇 X X X 〇

乾除去燥乾前水燥'"リ存率トクリンンハ里

水分量分量速度熱熱度速波'度放射風風温出力移動波イクイクンァマロマ□コ性へ重 () (mm

重量) (重 % (量) % (。) () ())位置/cダのkW量)msec％ m mm 「

1例実施 1

I実施例 2

実施例 3 卜

実施例 4

実施例 5 o

実施例 6

実施例 7

実施例 8

実施例 9

実施例 10

考参例 1

考例参 2

o o o o o o o o o o o o o o o o

考例参 3

考参例 4

考参例 5

較例比 1

V- Y- V-

表 1に示したように、実施例では、ノヽ-カム成形体のハンドリング性は、変形しな、か、変形量が lmm未満と良好で、また、ハ-カム焼成体の反り量も 0. 8mm以下と小さかった。

一方、参考例 1、 2では、ノヽ-カム成形体のハンドリング'性は良好であったものの、ハ二カム焼成体の反り量が 1. 1mmと比較的大きくなつていた。これは、加熱温度が高いこと (参考例 1)や、熱風速度が速いこと (参考例 2)に起因して、ハニカム成形体の乾燥が急激に進行してしまったからと考えられる。

[0085] また、参考例 3〜5では、ハ-カム焼成体の反り量は 0. 5mmと小さかったものの、ノヽ二カム成形体のハンドリング性に劣っていた。これは、熱風温度が低いこと (参考例 3 )や、乾燥時間が短!、こと (参考例 4)、熱風速度が遅!、こと (参考例 5)に起因して、ハ-カム成形体の乾燥が充分に進行しな力つたためと考えられる。

また、比較例 1では、ハ-カム成形体のハンドリング性は良好であったものの、ハニカム焼成体の反り量が 1. 2mmと大きくなつていた。これは、マイクロ波の放射をノヽ-力ム成形体の上側からのみ行ったため、乾燥が均一に進行しな力つたことに起因するものと考えられる。

図面の簡単な説明

[0086] [図 1]本発明の乾燥装置の概要を示す平面図である。

[図 2]図 1に示した本発明の乾燥装置の A— A線部分断面図である。

[図 3]乾燥用治具の一例を模式的に示す断面図である。

[図 4]ハニカム構造体の一例を模式的に斜視図である。

[図 5] (a)は、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体を模式的に示す断面図であり、（b)は、その A— A線断面図である。

[図 6] (a) (b)は、それぞれノ、ンドリング性の評価方法を説明するための模式図である符号の説明

[0087] 10 乾燥装置

11 ベルトコンベア

13a〜13i マイクロ波発信部

14a〜14i マイクロ波放射口

15a〜15d 熱風吹出口〜15cT 熱風吸引口マイクロ波攪拌羽根乾燥炉本体

乾燥用治具

Claims

請求の範囲

[1] 被乾燥物搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイクロ波放射口と、複数の熱風吹出口とを備え、

被乾燥物に上下より交互にマイクロ波を放射するとともに、被乾燥物に並行して熱風を照射するように構成されたことを特徴とする乾燥装置。

[2] セラミック成形体を、搬送部材により所定の時間で乾燥装置内を通過させて乾燥させるセラミック成形体の乾燥方法であって、

前記乾燥装置は、前記搬送部材の上下に交互に配置された複数のマイクロ波放射口と、複数の熱風吹出口とを備え、

前記セラミック成形体の上下より交互にマイクロ波を放射し、かつ、熱風による乾燥も並行して行うことを特徴とするセラミック成形体の乾燥方法。

[3] 前記セラミック成形体の乾燥後の水分量を、乾燥前の水分量の 30重量％以上、 70 重量％未満とする請求項 2に記載のセラミック成形体の乾燥方法。

[4] 前記熱風の温度を 40〜80°Cとする請求項 2又は 3に記載のセラミック成形体の乾燥方法。

[5] セラミック原料を形成することで、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム成形体を作製し、このハニカム成形体を搬送部材に載置して所定の時間で乾燥装置内を通過させて乾燥させる成形体乾燥工程を行った後、さらに、乾燥されたハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体からなるハニカム構造体を製造するハニカム構造体の製造方法であって、

前記ハ-カム成形体の上下より交互にマイクロ波を放射し、かつ、熱風による乾燥も並行して行うことにより前記ハ-カム成形体を乾燥させることを特徴とするハ-カム構造体の製造方法。

[6] 前記ハニカム成形体の乾燥後の水分量を、乾燥前の水分量の 30重量％以上、 70 重量％未満とする請求項 5に記載のハニカム構造体の製造方法。

[7] 前記熱風の温度を 40〜80°Cとする請求項 5又は 6に記載のハ-カム構造体の製造

£ S0£/900Zd /lDd VZ 9.080Ϊ/.00Ζ OAV