(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルの軸方向が上下方向となるようにハニカム成形体を配置し、マイクロ波を照射可能な乾燥炉の炉内部に前記ハニカム成形体を導入する導入工程と、
前記マイクロ波を反射する機能を備え、反射面及び反射裏面の間を貫通する複数の貫通孔が穿設されたマイクロ波反射材の前記反射面を、前記ハニカム成形体の上部及び下部の少なくともいずれか一方の端面及び前記反射面が直に接し、かつ前記端面の中心付近を少なくとも被覆するように前記マイクロ波反射材を配置する反射材配置工程と、
前記マイクロ波を照射し、前記マイクロ波反射材によって前記ハニカム成形体の成形体内部の温度を、前記ハニカム成形体のいずれか一方の端面が最後に１００℃に到達するように制御し、前記ハニカム成形体を乾燥させるマイクロ波乾燥工程と
を有するハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【請求項２】
前記マイクロ波反射材は、
金属材料を用いる請求項１に記載のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【請求項３】
前記マイクロ波反射材は、
相対して配置される前記ハニカム成形体の前記端面を被覆可能なサイズで形成された前記反射面を備える請求項１または２に記載のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【請求項４】
前記マイクロ波反射材は、
平板状部材で形成され、
前記貫通孔の孔径は、前記マイクロ波の波長の３／４以下に設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【請求項５】
前記マイクロ波乾燥工程は、
２４５０ＭＨｚまたは９１５ＭＨｚの周波数の前記マイクロ波を照射する請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックス製ハニカム構造体は、自動車排ガス浄化用触媒担体、ディーゼル微粒子除去フィルタ、或いは燃焼装置用蓄熱体等の広範な用途に使用されている。セラミックス製ハニカム構造体（以下、単に「ハニカム構造体」と称す。）は、押出成形機を用いて予め調製された成形材料（坏土）を所望の形状に押出成形したハニカム成形体を、個別のハニカム成形体に切断し、更に乾燥及び端面仕上げの各工程を実施した後、高温で焼成する焼成工程を経て製造されている。
【０００３】
特に近年において、燃費性能の向上や浄化性能の効率化等を目的として、圧力損失が低いハニカム構造体の開発が求められている。圧力損失を低減するためには、ハニカム構造体のセルを構成する隔壁を薄壁化する必要がある。ハニカム構造体には触媒が担持されるが、触媒が隔壁表面に担持されると触媒層を含めた隔壁が実質的に厚くなり、触媒担持後の圧力損失が増大する。隔壁表面の触媒層をできるだけ薄くするために、より多くの触媒を隔壁気孔内に担持しうるように、隔壁の高気孔率化が同時に求められている。この高気孔率薄壁ハニカム構造体を製造するためには、成形材料により多くの造孔材を加える必要がある。押出成形時の成形原料の流動性を良好なものとするために、吸水性の造孔材を使用する結果、ハニカム成形体はより多くの水を含むことになる。
【０００４】
ハニカム成形体を乾燥させる乾燥工程は、ハニカム成形体に対してマイクロ波を照射するマイクロ波乾燥方法が用いられるが、乾燥が進行して水分が少なくなると乾燥効率が低下するため、最終的な乾燥として熱風乾燥が併用される（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８３３２９号公報
【特許文献２】特開２００６−８８６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マイクロ波乾燥において、入射するマイクロ波は、ハニカム成形体の外周部及び端面部の水に吸収されるため、乾燥は外周部及び端面部から内部に向かって進行する。ハニカム成形体は、乾燥の進行にしたがって収縮するため、乾燥が遅れる中央部は、既に乾燥した外周部及び端面部からの圧力を受ける。上記の高気孔率薄型ハニカム構造体は、隔壁の薄壁化によって、ハニカム成形体の強度が低下するため、ハニカム成形体の成形体中央部は上記圧力によるセルの変形が発生し易い。成形体中央部に生じたセルの変形は、セルの延びる方向に沿ってハニカム成形体の端面部まで伝播し、ハニカム構造体の機械的強度を大きく低下させることになる。これらの現象は、大型の高気孔率薄壁ハニカム構造体を製造する場合、大量の水を含むハニカム成形体を乾燥する必要があるために、特に顕著となる。
【０００７】
マイクロ波は、乾燥炉内で反射して、ハニカム成形体の外周部及び端面部から入射する。特許文献２に開示された「ハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法」によれば、ハニカム成形体の乾燥過程における成形体内部の乾燥速度の差を低減し、セルの変形を抑制することが開示されている。具体的には、マイクロ波を反射する筒状の遮蔽物の内部にハニカム成形体を載置することにより、ハニカム成形体の上下方向（端面方向）からの入射密度と、水平方向（側面方向）からの入射密度を制御するものであり、ハニカム成形体の上下方向の乾燥速度差を緩和し、ハニカム成形体の径方向の乾燥速度差を抑制することが可能となる。しかしながら、この場合、ハニカム成形体の上下方向のみからマイクロ波が入射されるため、後述する本願の従来技術同様、ハニカム成形体の成形体内部にセルの変形が発生し、同技術は適用できない。
【０００８】
そこで、本発明は上記実情を鑑みてなされたものであり、マイクロ波を照射するハニカム成形体の乾燥において、成形体内部の乾燥時の温度上昇の方向を制御し、ハニカム成形体のセルの変形等の形状不良を発生することがない、ハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法が提供される。
【００１０】
［１］ セルの軸方向が上下方向となるようにハニカム成形体を配置し、マイクロ波を照射可能な乾燥炉の炉内部に前記ハニカム成形体を導入する導入工程と、前記マイクロ波を反射する機能を備え、反射面及び反射裏面の間を貫通する複数の貫通孔が穿設されたマイクロ波反射材の前記反射面を、前記ハニカム成形体の上部及び下部の少なくともいずれか一方の端面及び前記反射面が直に接し、かつ前記端面の中心付近を少なくとも被覆するように前記マイクロ波反射材を配置する反射材配置工程と、前記マイクロ波を照射し、前記マイクロ波反射材によって前記ハニカム成形体の成形体内部の温度を、前記ハニカム成形体のいずれか一方の端面が最後に１００℃に到達するように制御し、前記ハニカム成形体を乾燥させるマイクロ波乾燥工程とを有するハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【００１１】
［２］ 前記マイクロ波反射材は、金属材料を用いる前記［１］に記載のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【００１２】
［３］ 前記マイクロ波反射材は、相対して配置される前記ハニカム成形体の前記端面を被覆可能なサイズで形成された前記反射面を備える前記［１］または［２］のいずれかに記載のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【００１３】
［４］ 前記マイクロ波反射材は、平板状部材で形成され、前記貫通孔の孔径は、前記マイクロ波の波長の３／４以下に設定されている前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【００１４】
［５］ 前記マイクロ波乾燥工程は、２４５０ＭＨｚまたは９１５ＭＨｚの周波数の前記マイクロ波を照射する前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法によれば、マイクロ波反射材の反射面を、ハニカム成形体の上部及び下部の少なくともいずれか一方の端面に相対するように配置することで、成形体中央部の乾燥の遅れを防止し、ハニカム成形体のいずれか一方の端面が最後に１００℃に到達するようにすることで、ハニカム成形体のセルの変形等の欠陥の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ハニカム成形体の下部にマイクロ波反射材を配置した一例、及び反射されるマイクロ波を模式的に示す説明図である。
【図２】ハニカム成形体の上部にマイクロ波反射材を配置した一例、及び反射されるマイクロ波を模式的に示す説明図である。
【図３】ハニカム成形体の上部及び下部にマイクロ波反射材を配置した一例、及び反射されるマイクロ波を模式的に示す説明図である。
【図４】搬送パレットに載置されたハニカム成形体の成形体内部の温度測定位置を示す説明図である。
【図５】マイクロ波反射材を用いたハニカム成形体のマイクロ波乾燥における成形体内部の温度測定結果を示すグラフである。
【図６】マイクロ波反射材を用いないハニカム成形体のマイクロ波乾燥における成形体内部の温度測定結果を示すグラフである。
【図７】実施例１及び比較例１のハニカム構造体のアイソスタティック強度を示すグラフである。
【図８】マイクロ波反射材を用いないハニカム成形体のマイクロ波乾燥の一例を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法の実施の形態についてそれぞれ説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良等を加え得るものである。
【００１８】
本発明の一実施形態のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法１（以下、単に「乾燥方法１」と称す。）は、ハニカム成形体１０を乾燥炉（図示しない）の炉内部に導入する導入工程と、導入されたハニカム成形体１０の周囲にマイクロ波反射材２０を配置する反射材配置工程と、マイクロ波反射材２０が配置されたハニカム成形体１０に対してマイクロ波を照射し、ハニカム成形体１０を乾燥させるマイクロ波乾燥工程とを有している。
【００１９】
更に詳しく説明すると、乾燥方法１における導入工程は、予め調製された成形材料を押出成形機を用いて押出成形し、所定の長さに切断したハニカム成形体１０を乾燥させるための乾燥炉に導入するものである。ハニカム成形体１０は、セル１１の軸方向Ｘ（ハニカム成形体１０の中心軸方向に相当。図１参照）が上下方向に一致するようにして、平板状の搬送パレット１２の上に載置される。
【００２０】
搬送パレット１２は、乾燥炉の炉入口及び炉出口の間に形成された搬送軌道に沿って水平方向に移動する。そのため、搬送パレット１２に載置されたハニカム成形体１０は、水平方向に沿って乾燥炉の炉内部に導入され、所定の搬送速度で移動し、最終的に炉出口から導出される。
【００２１】
搬送軌道に沿って移動する搬送パレット１２の搬送速度を制御することで、乾燥炉の炉内部に滞留するハニカム成形体１０の滞留時間を調整し、ハニカム成形体１０に含まれる水分を蒸発させるためのマイクロ波の照射時間をコントロールすることができる。
【００２２】
この搬送パレット１２及びハニカム成形体１０からなる複数の構成を、搬送軌道に沿って連なるように配置することで、複数のハニカム成形体１０の乾燥を連続的に行うことができる。本実施形態において使用する乾燥炉、マイクロ波を照射可能なマイクロ波乾燥機（図示しない）、及び搬送パレット１２等の各構成は、既存の設備をそのまま使用することができる。マイクロ波乾燥機において、マイクロ波は、導波管から機内に導入及び照射され、当該機内に設置された金属製の反射板により反射及び拡散され、ハニカム成形体１０に入射する。ここで、マイクロ波乾燥機は、マイクロ波を均一に拡散させることを主たる目的として設計され、一般的にはハニカム成形体１０に対する入射方向を制御する構成にはなっていない。
【００２３】
一方、反射材配置工程とは、炉内部に導入されるハニカム成形体１０に対し、その周囲にマイクロ波を反射する機能を備えるマイクロ波反射材２０を配置するものである。電磁波の一種であるマイクロ波は、金属材料に照射された場合、当該金属材料の内部に浸透または進入することができず、金属材料の表面で反射する性質を一般的に備えている。例えば、アルミニウム、銅、及びその他周知の金属材料を用い、本実施形態において使用するマイクロ波反射材２０を形成することができる。
【００２４】
ここで、本実施形態の乾燥方法１において、使用するマイクロ波反射材２０の形状や厚さ等は特に限定されるものではないが、ハニカム成形体１０の上部（または下部）の端面１３，１４の面積Ｒ１に対するマイクロ波反射材２０の反射面２１の面積Ｒ２の被覆率Ｒ％（＝Ｒ２／Ｒ１×１００）が少なくとも５０％以上、更に好ましくは１００％以上が好適である。すなわち、ハニカム成形体１０の端面１３または端面１４の全体をマイクロ波反射材２０の反射面２１によって全て被覆可能なサイズで形成されるものが特に好適である。これにより、マイクロ波乾燥の過程において、ハニカム成形体１０の端面１３または端面１４に対するマイクロ波の入射を、上記マイクロ波反射材２０によって確実に遮蔽することができる。なお、マイクロ波反射材２０の形状は、特に限定されるものではなく、図１〜３等に示すような、平面矩形状に形成したものであっても、或いは、ハニカム成形体１０の端面１３等の端面形状に合わせて円形状に形成したものであってもよい。
【００２５】
マイクロ波の反射は、前述したようにマイクロ波反射材２０の表面（反射面２１）で行われるため、マイクロ波反射材２０全体を上記金属材料等で形成する必要はない。したがって、非金属材料で形成したマイクロ波反射材２０の基体（図示しない）に対し、当該基体の表面をアルミ箔や銅箔等を被覆して反射面２１を形成するもの、基体の表面に金属材料を含む塗料を塗布するもの、或いはメッキ処理により金属被膜を形成したものとすることができる。
【００２６】
本実施形態の乾燥方法１において使用されるマイクロ波反射材２０は、図１〜図３に示すように、矩形状の平板状部材で構成されているが、円板部材で構成しても良い。更に、ハニカム成形体１０に相対して配置される反射面２１と反射裏面２２との間を貫通する複数の断面円形状の貫通孔２３が穿設されている。ここで、貫通孔２３は、マイクロ波反射材２０が配設されたハニカム成形体１０の端面１３，１４からの水蒸気の放出を容易にする機能を有している。
【００２７】
断面円形状の貫通孔２３の孔径は、乾燥炉でマイクロ波乾燥機のマイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の波長λに対し、３／４以下の大きさとなるように設定されている。貫通孔２３の孔径を波長λに対して３／４以下にすることにより、入射するマイクロ波は、当該貫通孔２３を通過することができなくなる。その結果、ハニカム成形体１０に入射するマイクロ波をマイクロ波反射材２０を用いて遮蔽することができる。
【００２８】
上記構成のマイクロ波反射材２０の反射面２１は、乾燥炉に導入されたハニカム成形体１０の上部及び下部の少なくともいずれか一方の端面１３，１４に相対するように配置される。ここで、マイクロ波反射材２０は、例えば、セル１１の軸方向Ｘを上下方向に一致させたハニカム成形体１０の下部の端面１３に相対するように、ハニカム成形体１０の下側に配置するもの（図１参照）、ハニカム成形体１０の上部の端面１４に相対するように、ハニカム成形体１０の上側に配置するもの（図２参照）、或いは、ハニカム成形体１０の下部の端面１３及び上部の端面１４にそれぞれ相対するように、ハニカム成形体１０の下側及び上側に一対のマイクロ波反射材２０を一対配置するもの（図３参照）等の配置が可能である。
【００２９】
このとき、ハニカム成形体１０に対して、マイクロ波反射材２０を端面１３，１４及びマイクロ波反射材２０の反射面２１が直に接するように配置するものであっても、或いは、端面１３，１４及び反射面２１が互いに離間するように配置するものであっても構わない。前者の場合、ハニカム成形体１０を乾燥炉の炉内部に導入する導入工程の前に、ハニカム成形体１０をマイクロ波反射材２０の上に載せたり、ハニカム成形体１０の上部の端面にマイクロ波反射材２０を載せたりする必要がある。一方、後者の場合、炉内部の上方または下方の位置にマイクロ波反射材２０を配置し、搬送されるハニカム成形体１０の特定の端面１３，１４にマイクロ波が入射しないようにする。
【００３０】
マイクロ波乾燥工程は、上記のようにマイクロ波反射材２０が配置されたハニカム成形体１０に対して、規定の周波数のマイクロ波を照射し、ハニカム成形体１０に含まれる水分を蒸発させ、ハニカム成形体１０を乾燥させるものである。本実施形態の乾燥方法１において使用されるマイクロ波の周波数は、通常のマイクロ波乾燥方法において使用される２４５０ＭＨｚまたは９１５ＭＨｚに設定されている。
【００３１】
マイクロ波反射材２０をハニカム成形体１０の上部及び下部の少なくともいずれか一方の端面１３，１４に相対するように配置することによって、ハニカム成形体１０の少なくともいずれか一方の端面１３，１４に入射し、反射されるマイクロ波を遮蔽し、マイクロ波反射材２０が配設された側の端面１３（または端面１４）の昇温を遅らせることができる。
【００３２】
その結果、いずれか一方の端面１３，１４が最後に１００℃に達するように制御することができる。すなわち、水の沸点である１００℃に最後に到達する位置を、ハニカム成形体１０の上部または下部の少なくともいずれか一方の端面１３，１４となるように制御することができ、ハニカム成形体１０の成形体内部の中心付近を端面１３，１４よりも早く乾燥させることができる。
【００３３】
乾燥が遅れる部位は、周囲からの圧力を受けるが、最後に乾燥する部位を端面１３（または端面１４）とすることで、周囲から受ける当該圧力を開放することができる。これにより、成形体内部の中心付近に発生するセルの変形に起因する欠陥が抑制される。ここで、乾燥によるハニカム成形体１０の収縮の度合いは、当該ハニカム成形体１０に含まれる水分の割合に依存し、上記の圧力開放の効果は、特に、水分の比率が高いハニカム成形体、更に好ましくは、水分の比率が３０％以上のハニカム成形体に特に好適である。また、上記の効果はマイクロ波の電力半減深度が浅い、周波数が２４５０ＭＨｚの場合が特に有効である。
【００３４】
特に、成形体内部の中心付近のセル変形に起因する欠陥の発生を抑制することで、乾燥後のハニカム成形体１０を焼成して得られたハニカム構造体（図示しない）の機械的強度、特にアイソスタティック強度（静水圧破壊強度）を一定以上の値に維持することができる。その結果、高気孔率薄壁ハニカム構造体の強度が保たれ、製品として使用する場合において、実用上の十分な強度を有することができる。
【００３５】
図１に示すように、ハニカム成形体１０の下部の端面１３に相対するようにマイクロ波反射材２０を配置した場合、下方からハニカム成形体１０に入射するマイクロ波Ｗ１は、ハニカム成形体１０の端面１３の間に設けられたマイクロ波反射材２０によって反射される。これにより、マイクロ波反射材２０と相対するハニカム成形体１０の下部の端面１３へのマイクロ波Ｗ１の入射が阻害される。一方、上方および側方からハニカム成形体１０に入射するマイクロ波は、ハニカム成形体１０を上方および側方から加熱する。
【００３６】
上述のマイクロ波入射方向制御の効果を温度測定結果により説明する。図４に示すハニカム成形体の下部Ｄ１、中央部Ｄ２、上部Ｄ３の３箇所で温度測定した結果を図５及び図６に示す（なお、温度測定の詳細については後述する）。ハニカム成形体１０の下部の端面１３に相対するようにマイクロ波反射材２０を配置した場合（図１参照）、図５に示すように上部の端面１４付近の上部Ｄ３の領域が最初に、成形体中央部１５付近の中央部Ｄ２の領域が次いで温度上昇し、最後に端面１３付近の下部Ｄ１の領域が１００℃に到達することがわかる。すなわち、ハニカム成形体１０の下部の端面１３に相対するようにマイクロ波反射材２０を設置することにより、１００℃に到達するまでの時間を、上部Ｄ３→中央部Ｄ２→下部Ｄ１の順に制御することができる。一方、図８に示すように、ハニカム成形体１０の周囲にマイクロ波反射材２０を配置しない場合、すなわち、従来のマイクロ波乾燥方法の場合、上下方向及び側方から入射するマイクロ波によって、上下方向及び側方から加熱される。その結果、図６に示すようにハニカム成形体１０のそれぞれの端面１４，１３付近の上部Ｄ３及び下部Ｄ１の領域で最初に温度上昇が開始し、成形体中央部１５の中央部Ｄ２の領域が最も遅く温度が上昇することがわかる。すなわち、成形体中央部１５が最も遅く水が蒸発する１００℃に到達する。そのため、成形体中央部１５の中央部Ｄ２の領域でセルの変形に起因した欠陥が発生する。
【００３７】
これに対し、図２に示すように、ハニカム成形体１０の上部の端面１４に相対するようにマイクロ波反射材２０を配置した場合、上方からハニカム成形体１０に対して入射するマイクロ波Ｗ２は、ハニカム成形体１０の端面１４の間に設けられたマイクロ波反射材２０によって反射される。これにより、マイクロ波反射材２０と相対するハニカム成形体１０の上部の端面１４へのマイクロ波Ｗ２の入射が阻害される。一方、下方および側方からハニカム成形体１０に入射するマイクロ波は、ハニカム成形体１０を下方および側方より加熱する。
【００３８】
ハニカム成形体１０の上部の端面１４は、マイクロ波反射材２０によって遮蔽されているため、下部の端面１３付近の下部Ｄ１の領域の次に、成形体中央部１５付近の中央部Ｄ２の領域の温度上昇が開始され、最後に端面１４付近の上部Ｄ３の領域が１００℃に到達する。すなわち、１００℃に到達するまでの時間を、下部Ｄ１→中央部Ｄ２→上部Ｄ３の順に制御することができる。
【００３９】
一方、図３に示すように、ハニカム成形体１０の上部及び下部の端面１３，１４にそれぞれ相対するように一対のマイクロ波反射材２０を配置した場合、上方及び下方からそれぞれハニカム成形体１０に入射するマイクロ波Ｗ１，Ｗ２は、ハニカム成形体１０の端面１３，１４の間に設けられた一対のマイクロ波反射材２０によってそれぞれ反射される。これにより、マイクロ波反射材２０と相対するハニカム成形体１０の下部の端面１３及び上部の端面１４へのマイクロ波Ｗ１及びマイクロ波Ｗ２の入射が阻害される。一方、側方からハニカム成形体１０に入射するマイクロ波は、ハニカム成形体１０を側方から加熱する。すなわち、ハニカム成形体１０の中心軸（軸方向Ｘ）に沿って観察すると、端面１３，１４付近の領域での温度上昇が、ハニカム成形体１０のその他の領域に対して遅延することになる。このため、端面１３または端面１４が最後に１００℃に到達することになる。
【００４０】
上記示したように、本実施形態の乾燥方法１は、乾燥炉に導入されたハニカム成形体１０に対し、その周囲にマイクロ波反射材２０を配置することで、成形体内部の温度の上昇を制御し、いずれか一方の端面１３，１４が水の蒸発温度である１００℃に最後に達するようにコントロールすることができる。乾燥収縮によるセルの変形を抑えることにより、ハニカム成形体の乾燥を安定して実施することが可能となり、更に当該ハニカム成形体を焼成することで得られたハニカム構造体の機械的強度（特に、アイソスタティック強度）を一定基準以上に保つことができる。これにより、ハニカム構造体の製品品質を安定したものとすることができる。
【００４１】
本実施形態の乾燥方法１は、新たな設備を特に設ける必要はなく、既存の乾燥炉等を用い、ハニカム成形体１０に対してマイクロ波反射材２０を所定位置に配置するだけの簡易な改良を施すだけで足り、設備コスト等を増大させることなく、上記の優れた効果を奏することができる。
【００４２】
以下、本発明のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法について、下記の実施例に基づいて説明するが、本発明のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法は、これらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４３】
（１）ハニカム成形体の形成
実施例１〜７及び比較例１に係るそれぞれのハニカム成形体の成形材料の配合成分、配合比率、成形原料の混合条件、成形材料を押出成形する際の成形条件、及び押出成形されたハニカム成形体のセル構造（隔壁厚さ及びセル密度）、ハニカム径、及びハニカム成形体の長さについて、下記表１に示す。ここで、実施例１〜７及び比較例１は、それぞれ表１に基づいて同一条件で形成されたコージェライト化原料を含む薄壁化ハニカム構造体を製造するためのハニカム成形体を使用した。なお、ハニカム成形体を形成するための成形工程の詳細については、既に周知のものであるため詳細な説明は省略する。
【００４４】
【表１】
0006295226.tif 000002
【００４５】
（２）マイクロ波乾燥条件
上記（１）により形成された実施例１〜７及び比較例１に係るハニカム成形体を、マイクロ波乾燥を行う乾燥炉に導入し、所定周波数及び波長のマイクロ波を照射することで、ハニカム成形体に含まれる水分を蒸発させ、ハニカム成形体のマイクロ波乾燥を行った。ハニカム成形体に対するマイクロ波乾燥条件をまとめたものを下記表２に示す。マイクロ波導波管の乾燥炉内での開口位置は、ハニカム成形体１０の上方にある。
【００４６】
【表２】
0006295226.tif 000003
【００４７】
各実施例及び比較例についてのマイクロ波乾燥条件の詳細を説明すると、実施例１〜３は、ハニカム成形体に対するマイクロ波反射材の配置位置による違いを確認するものであり、実施例１はハニカム成形体の下部（図１参照）、実施例２はハニカム成形体の上部（図２参照）、及び実施例３はハニカム成形体の上部及び下部（図３参照）に、それぞれマイクロ波反射材を配置したものである。なお、実施例３に関しては、搬送速度を０．４８ｍ／ｍｉｎに設定している。なお、その他の実施例及び比較例は、いずれも搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎとしている。
【００４８】
一方、実施例４はマイクロ波反射材を構成する金属材料として銅を使用したものである。その他の実施例１〜３、５〜７では、いずれもアルミニウムをマイクロ波反射材に使用している。
【００４９】
更に、実施例５は、ハニカム成形体の端面に対するマイクロ波反射材の反射面の被覆率Ｒを５０％にしたものである。すなわち、実施例５において、配置されたマイクロ波反射材によって、相対するハニカム成形体の端面を全て被覆するものではなく、端面の面積Ｒ１に対して５０％の反射面の面積Ｒ２を有するマイクロ波反射材を用いたものである。その他の実施例及び比較例は、係る被覆率Ｒが１００％（またはそれ以上）であり、マイクロ波反射材によって端面が全て被覆されている（比較例１を除く。）。
【００５０】
実施例６は、マイクロ波反射材に穿設された複数の貫通孔のそれぞれの孔径が８０ｍｍであり、開口率が７０％のものである。その他の実施例は、いずれも貫通孔の孔径が５ｍｍであり、開口率が４０％のものである（比較例１を除く。）。いずれも、孔径がマイクロ波の波長λに対して３／４λ以下のものである。実施例７は、ハニカム成形体に対して照射するマイクロ波の周波数を９１５ＭＨｚに設定したものである。その他の実施例及び比較例は、いずれもマイクロ波の周波数を２４５０ＭＨｚに設定している。一方、比較例１は、ハニカム成形体に対してマイクロ波反射材を配置しないものである。すなわち、従来のハニカム成形体のマイクロ波乾燥と同一の条件のものである（図８参照）。その他のマイクロ波乾燥条件として、いずれの実施例及び比較例においても、マイクロ波の総出力は２００ｋＷとした。
【００５１】
（３）成形体内部の温度測定
マイクロ波反射材によるハニカム成形体の成形体内部の各部位における温度変化を確認するため、乾燥炉に導入されたハニカム成形体の成形体内部の温度の経時変化を測定した。成形体内部の温度は、ハニカム成形体の内部に、ボタン電池型の超小型温度記録計（商品名：スーパーサーモクロン、ＫＮラボラトリーズ製）を直接埋め込み、係る超小型温度記録計によって取得した温度データをコンピュータに取り込み、解析することで、乾燥炉の炉内部における成形体内部の温度変化を測定した。
【００５２】
超小型温度記録計の設置場所は、図４に示すように、ハニカム成形体の中心軸方向に一致し、上部の端面から３０ｍｍ下の位置（上部Ｄ３）、ハニカム成形体の中心位置（中央部Ｄ２）、及びハニカム成形体の下部の端面から３０ｍｍ上の位置（下部Ｄ１）の三点とした。超小型温度記録計による温度計測範囲は、０〜１２０℃である。図４において、ハニカム成形体の上下に示した二点鎖線は、上部、下部、または上部及び下部に配置されるマイクロ波反射材を表している。
【００５３】
上記表２に示したマイクロ波乾燥条件に基づいて、表１に示すハニカム成形体をマイクロ波乾燥した結果を下記表３に示す。
【００５４】
【表３】
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【００５５】
（４）ハニカム成形体の乾燥結果
（４−１）１００℃最終到達位置
表３に示されるように、マイクロ波反射材をハニカム成形体の下部に配置した場合（実施例１，４〜７）、いずれも最後に１００℃に到達する位置は、配置されたマイクロ波反射材に相対する端面１３の近傍の下部Ｄ１であった。また、上部に配置した場合（実施例２）、最後に１００℃に到達する位置は、マイクロ波反射材に相対する端面１４の近傍の上部Ｄ３であった。マイクロ波反射材のハニカム成形体に対する配置位置を変化させることにより、ハニカム成形体の成形体内部の温度の上昇を制御することが可能となり、ハニカム成形体のいずれかの一方を最後に１００℃に到達するようにできることが確認された。更に、上部及び下部に配置した場合（実施例３）、最後に１００℃に到達する位置は、端面１３の近傍の下部Ｄ１であった。更に、マイクロ波反射材を配置しない場合（比較例１）、最初に１００℃に到達する位置は、中央部Ｄ２であった。
【００５６】
上記示した通り、本発明のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法によれば、ハニカム成形体の周囲にマイクロ波反射材を配置することで、ハニカム成形体が最後に１００℃に到達する位置をハニカム成形体の端面付近に制御することができる。なお、実施例３において、上部及び下部のいずれにもマイクロ波反射材を配置した場合、マイクロ波の遮蔽のないハニカム成形体の中央付近から温度が上昇し始め、上部及び下部に向かって温度が上昇する。そのため、実施例３のように、下部Ｄ１が最後に１００℃に到達する。なお、乾燥条件によっては上部Ｄ３が最後に１００℃に到達する可能性はあるものの、いずれにしてもハニカム成形体の端面付近が最後に１００℃に到達するように制御することができる。
【００５７】
図５のグラフは、下部にマイクロ波反射材を配置したハニカム成形体（実施例１）に、マイクロ波乾燥を行った際の成形体内部の温度測定結果を示している。グラフ横軸は、乾燥炉に導入されてからの経過時間を示している。これによると、乾燥炉に導入直後は、それぞれの温度測定位置（上部Ｄ３，中央部Ｄ２、下部Ｄ１）における温度は、ほとんど違いは認められないものの、導入後６０ｓを経過した辺りから、上部Ｄ３の温度が急激に上がることが確認される。その後、上部Ｄ３に続いて中央部Ｄ２の温度が緩やかに上昇し、最後に１００ｓを経過した辺りで下部Ｄ１の温度が上部Ｄ３及び中央部Ｄ２に遅れて上昇を開始する。その後、上部Ｄ３及び中央部Ｄ２は、導入後４００ｓを経過した段階で１００℃付近に到達しているのに対し、下部Ｄ１は９４℃前後にしか達していない。上記の結果から、マイクロ波反射材をハニカム成形体の下部に配置することにより、下部Ｄ１の端面が最後に１００℃に達することが確認された。
【００５８】
一方、図６のグラフは、マイクロ波反射材を用いることなく、マイクロ波乾燥を行ったハニカム成形体（比較例１、図８参照）の成形体内部の温度変化を示している。これによると乾燥炉に導入後３０ｓを経過した辺りから、上部Ｄ３の温度が上昇し、その後上部Ｄ３に続いて下部Ｄ１の温度の上昇し、最後に中央部Ｄ２の温度が１００ｓを経過した辺りから、上部Ｄ３及び下部Ｄ１に遅れて上昇を開始する。これにより、比較例１の場合、実施例１と異なり、中央部Ｄ２及び下部Ｄ１の温度上昇の順序が逆転し、中央部Ｄ２が最後に１００℃に達することが確認された。なお、上部に対して下部の温度上昇が遅れるのは、前述したように搬送パレットの影響によるものと考えられる。また、マイクロ波を遮蔽するマイクロ波反射材が存在しないため、１００℃に到達する時間が、図５に比べて短くなっている。
【００５９】
（４−２）セルの変形の有無
乾燥後のハニカム成形体の上部Ｄ３、中央部Ｄ２、及び下部Ｄ１付近におけるセルの変形の有無を目視にて確認した。これによると、実施例１〜４，７のいずれのハニカム成形体においても、セル変形の発生は認められなかった。すなわち、実施例３のように、ハニカム成形体の上部及び下部にそれぞれマイクロ波反射材を配置した場合、実施例４のようにマイクロ波反射材を銅で形成した場合、及び実施例７のように照射するマイクロ波の周波数を９１５ＭＨｚに変更した場合であっても、本発明の効果を奏することができる。一方、実施例５及び実施例６のハニカム成形体は、中央部Ｄ２付近に弱いセルの変形が認められた。しかしながら、後述するアイソスタティック強度の測定から、ハニカム構造体の製品として十分な強度を有するものと認められ、実用上の問題はない程度の品質であった。このように、ハニカム成形体の端面全体を被覆するようなサイズのマイクロ波反射材を用いること、及び、マイクロ波の波長λに対して３／４以下の可能な限り小さな孔径でマイクロ波反射材の貫通孔を形成することが、より好適であることが実施例５及び実施例６の結果から明らかとなった。
【００６０】
これに対し、比較例１のハニカム成形体は、中央部Ｄ２付近に十字形のセルの変形が認められた。したがって、マイクロ波反射材の配置がセルの変形の有無に大きく寄与することが確認された（比較例１）。
【００６１】
（５）ハニカム構造体の形成
マイクロ波乾燥を経た実施例１〜７及び比較例１のハニカム成形体に対し、１２０℃の熱風乾燥を実施し、その後、仕上げ機を用いてハニカム成形体の端面を砥石切断による仕上げを行った。このとき、砥石切断による仕上げ代は、３５ｍｍとした。その後、酸化雰囲気焼成炉に導入し、１４３０℃、３時間の焼成条件で焼成を行い、ハニカム構造体を形成した。焼成後のハニカム構造体に対して外周加工及び外周コートの処理を行った。得られたハニカム構造体は、いずれも気孔率が５０％、気孔径が２０μｍのものであった。上記ハニカム構造体の形成に係る条件、及び得られたハニカム構造体の平均アイソスタティック強度の測定結果を下記表４及び図７に示す。
【００６２】
【表４】
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【００６３】
（６）アイソスタティック強度の測定方法及び評価
実施例１〜７及び比較例１によって得られたハニカム構造体の試料を用いて、社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５−８７に規定されているアイソスタティック破壊強度の測定方法に従いアイソスタティック強度試験装置を用いて測定を行った。
【００６４】
表４に示されるように、実施例１〜７のハニカム構造体は、いずれも平均アイソスタティック強度が１．０ＭＰａ以上であった。上記規格により規定されている実用上問題のないアイソスタティック強度の基準は、１．０ＭＰａ以上（図７における二点鎖線参照。）であり、実施例１〜７のハニカム構造体は係る基準を満たすものであり、ハニカム構造体の製品として十分な強度を有することが示された。更に、図７に示されるように、比較例１（◆）のアイソスタティック強度が１．０ＭＰａ以下のものがほとんどであるのに対し、実施例１（■）のアイソスタティック強度が１．０ＭＰａ以上で改善されていることが確認される。そのため、成形体内部の温度上昇の方向を制御することによって、セルの変形等の形状不良の発生を抑制し、アイソスタティック強度が製品としての実用上、十分な値になった。
【００６５】
上記示したように、本発明のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法によれば、ハニカム成形体の周囲にマイクロ波を反射する機能を備えるマイクロ波反射材を配置することにより、成形体内部の温度上昇を制御することができ、ハニカム成形体のいずれか一方の端面を最後に１００℃に到達させることが可能となる。特に、成形原料中の水分の多い、薄壁化ハニカム構造体を製造するためのハニカム成形体の乾燥に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法は、自動車、化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、触媒装置用の担体、又はフィルタとして好適に利用することができる、特に薄壁化ハニカム構造体を製造する際に形成されるハニカム成形体の乾燥に利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１：乾燥方法（ハニカム成形体のマイクロ波乾燥方法）、１０：ハニカム成形体、１１：セル、１２：搬送パレット、１３，１４：端面、１５：成形体中央部、２０：マイクロ波反射材、２１：反射面、２２：反射裏面、２３：貫通孔、Ｄ１：下部、Ｄ２：中央部、Ｄ３：上部、Ｗ１，Ｗ２：マイクロ波、Ｘ：軸方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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