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Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, die auf
JP-2017-063636 , eingereicht am 28. 3. 2017 beim Japanischen Patentamt, basiert, deren vollständiger Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur, die zum einfachen Trocknen des wabenförmigen Körpers fähig ist, während sie „einen Bruch der wabenförmigen Körpers“ während des Trocknens verhindert, ohne die Trocknungszeit durch Induktionstrocknen zu verlängern, um die Wabenstruktur effektiv zu produzieren.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Herkömmliche aus Keramik hergestellte Wabenstrukturen sind weithin als Katalysatorträger oder verschiedene Arten von Filtern verwendet worden. Eine solche aus Keramik hergestellte Wabenstruktur ist sowohl für einen Dieselpartikelfilter (DPF) als auch zum Fangen von Feinstaub (PMs), der aus einer Dieselkraftmaschine ausgestoßen wird, verwendet wird.
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Um eine solche Wabenstruktur zu produzieren, wird typischerweise ein geknetetes Material extrudiert, um den wabenförmig gebildeten Körper (wabenförmigen Körper) herzustellen, und dieser wabenförmige Körper wird getrocknet und dann gebrannt. Das geknetete Material wird durch Hinzufügen von Wasser und verschiedenen Additiven wie z. B. eines Bindemittels zu einem Keramikmaterial, um ein Rohmaterial vorzubereiten, und Kneten des Rohmaterials produziert.
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Die folgenden Verfahren sind bekannt, um den wabenförmigen Körper zu trocknen. Insbesondere enthalten die bekannten Trocknungsverfahren natürliches Trocknen, um einfach zu ermöglichen, dass ein wabenförmiger Körper bei Raumtemperatur steht, Heißlufttrocknen, um heiße Luft, die durch einen Gasbrenner zeugt wird, zum Trocknen einzuführen, Induktionstrocknen und Mikrowellentrocknen unter Verwendung von Mikrowellen. Das Induktionstrocknungsverfahren ist, elektrischen Strom zwischen Elektroden anzulegen, die oberhalb und unterhalb des wabenförmigen Körpers angeordnet sind, um Hochfrequenzenergie zu erzeugen und den wabenförmigen Körper durch die Hochfrequenzenergie zu trocknen. Gemäß einer berichteten Technik für das Induktionstrocknungsverfahren können Defekte in den Zellen des wabenförmigen Körpers während des Trocknens, wie z. B. Zellenverformung, durch Bedecken des wabenförmigen Körpers mit einer Abdeckung während des Trocknens vermieden werden (siehe Patentdokument 1).
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[Patentdokument 1]
JP-A-2002-228359 -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das in Patentdokument 1 beschriebene Verfahren erfordert einen Schritt zum Vorbereiten einer Abdeckung zum Bedecken des wabenförmigen Körpers. Vorteilhafterweise kann das in Patentdokument 1 beschriebene Verfahren das Trocknen des wabenförmigen Körpers an dem Umfangsteil verzögern, um eine im Wesentlichen gleiche Trocknungsgeschwindigkeit zwischen dem äußeren Teil und dem inneren Teil des wabenförmigen Körpers zum besseren Ausgleichen des Trocknens beizubehalten. Ein solches Verfahren weist jedoch ein Problem auf, dass es Zeit für das Trocknen und somit für das Herstellen der Wabenstruktur erfordert. Das heißt, dieses Verfahren weist ein Problem niedriger Produktivität für Wabenstrukturen auf. Ein weiteres Trocknungsverfahren, das Induktionstrocknen in Kombination mit Mikrowellentrocknen enthält, ist bekannt. Dieses Verfahren kann die Trocknungszeit im Vergleich zum alleinigen Induktionstrocknen verkürzen. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine Mikrowellentrocknungsvorrichtung zusätzlich zu der Induktionstrocknungsverrichtung, was eine Steigerung der Kosten der Vorrichtung bedeutet und zusätzlichen Raum, um die Vorrichtung zu platzieren, erfordert.
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In Anbetracht solcher Probleme der herkömmlichen Techniken stellt die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur, das zum einfacheren Trocknen des wabenförmigen Körpers fähig ist, während es „einen Bruch des wabenförmigen Körpers“ während des Trocknens verhindert, ohne die Trocknungszeit durch Induktionstrocknen zu verlängern, bereit, um die Wabenstruktur effektiv zu produzieren.
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[1] Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur, das enthält: einen Schritt zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers, um einen ungebrannten wabenförmigen Körper herzustellen, der eine Zellenwand enthält, die mehrere Zellen definiert, die sich von einer ersten Endfläche als eine Endfläche zu einer zweiten Endfläche als die andere Endfläche erstrecken, wobei der ungebrannte wabenförmige Körper eine Rohmaterialzusammensetzung enthält, die ein Keramikrohmaterial, 0,5 bis 5,0 Masse-% eines Porenbildners und Wasser beinhaltet; einen Induktionstrocknungsschritt zum Trocknen des hergestellten ungebrannten wabenförmigen Körpers durch Induktionstrocknen, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten; und einen Brennschritt zum Brennen des erhaltenen getrockneten Wabenkörpers, um eine Wabenstruktur zu erhalten, wobei der Induktionstrocknungsschritt dazu dient, 20 bis 80 % des gesamten Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen durch Induktionstrocknen enthält, zu entfernen, um einen ersten getrockneten wabenförmigen Körper zu erhalten, dann den getrockneten wabenförmigen Körper umzudrehen und das restliche Wassers durch weiteres Induktionstrocknen zu entfernen, um den getrockneten Wabenkörper zu erhalten.
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[2] Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur nach [1], wobei der ungebrannte wabenförmige Körper, der dem Induktionstrocknungsschritt zugeführt werden soll, vor dem Trocknen einen Wassergehalt im Bereich von 20 bis 50 % aufweist.
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[3] Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur nach [1] oder [2], das ferner einen Heißlufttrocknungsschritt zum weiteren Trocknen des getrockneten Wabenkörpers, der dem Induktionstrocknungsschritt unterzogen wurde, durch Heißluft enthält.
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[4] Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur nach einem aus[1] bis [3], wobei der ungebrannte wabenförmige Körper, der dem Induktionstrocknungsschritt zugeführt werden soll, eine Dicke der Zellenwand aufweist, die im Bereich von 50 bis 350 µm ist.
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[5] Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur nach einem aus [1] bis [4], wobei in dem Induktionstrocknungsschritt das Trocknen unter Verwendung einer ersten Induktionstrocknungsvorrichtung, um den ersten getrockneten wabenförmigen Körper zu erhalten, und einer zweiten Induktionstrocknungsvorrichtung, um den ersten getrockneten wabenförmigen Körper weiter zu trocknen, um den getrockneten Wabenkörper zu erhalten, ausgeführt wird.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist zum einfachen Trocknen des wabenförmigen Körpers fähig, während es „einen Bruch der wabenförmigen Körpers“ während des Trocknens verhindert, ohne die Trocknungszeit durch Induktionstrocknen zu verlängern, um die Wabenstruktur effektiv zu produzieren.
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Figurenliste
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- 1 beschreibt schematisch einen Induktionstrocknungsschritt in einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das Folgende beschreibt spezifisch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist so zu verstehen, dass sie die folgenden Ausführungsformen enthält, zu denen Modifikationen und Verbesserungen sie jeweils erforderlich basierend auf normalen Kenntnissen eines Fachmanns hinzugefügt werden, ohne von dem Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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(1) Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur
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Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung enthält einen Schritt zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers, einen Induktionstrocknungsschritt und einen Brennschritt. Eine Wabenstruktur kann durch diese Schritte herstellt werden. Insbesondere ist der Schritt zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers, einen „ungebrannten wabenförmigen Körper, der eine Zellenwand enthält, die mehrere Zellen definiert, die sich von einer ersten Endfläche als eine Endfläche zu einer zweiten Endfläche an die andere Endfläche erstrecken“ herzustellen. Dieser ungebrannte wabenförmige Körper enthält eine Rohmaterialzusammensetzung, die ein Keramikrohmaterial und Wasser beinhaltet. Der Induktionstrocknungsschritt dient zum Trocknen des hergestellten ungebrannten wabenförmigen Körpers durch Induktionstrocknen, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten. Dieser Induktionstrocknungsschritt weist einen ersten Trocknungsschritt auf, um „einen ersten getrockneten wabenförmigen Körper, der durch Entfernen von 20 bis 80 % des gesamten Wassers erhalten wird, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen durch Induktionstrocknen enthalten hat“ zu erhalten. Dieser Induktionstrocknungsschritt weist außerdem einen Schritt nachfolgend dem ersten Trocknungsschritt, um den ersten getrockneten wabenförmigen Körper umzudrehen, und dann einen zweiten Trocknungsschritt auf, um das restliche Wasser durch zusätzliches Induktionstrocknen zu entfernen, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten. Der Brennschritt dient dazu, den getrockneten Wabenkörper zu brennen, um eine Wabenstruktur zu erhalten.
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Das Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann „einen Bruch des wabenförmigen Körpers“ während des Trocknens ohne Verlängern der Trocknungszeit durch Induktionstrocknen wie in der herkömmlichen Technik vermeiden. Das Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung leicht kann den wabenförmigen Körper trocknen, weil der wabenförmige Körper nur durch Induktionstrocknen getrocknet werden kann, anstatt das Induktionstrocknen mit Mikrowellentrocknen zu kombinieren. Deshalb kann der Induktionstrocknungsschritt vorteilhaft ausgeführt werden, und so kann eine Wabenstruktur effektiv produziert werden.
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In einem herkömmlicherweise bekannten Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur wird „der ungebrannte wabenförmige Körper“ induktionsgetrocknet, während der wabenförmige Körper bedeckt ist, wie in Patentdokument 1 beschrieben. Dieses Verfahren erfordert einen Schritt, um eine Abdeckung zum Bedecken des wabenförmigen Körpers vorzubereiten. Das in Patentdokument 1 beschriebene Verfahren weist ein weiteres Problem auf, dass es die Zeit für das Trocknen und dementsprechend Zeit für das Herstellen der Wabenstruktur erfordert. Das heißt, dieses Verfahren weist ein Problem niedriger Produktivität für Wabenstrukturen auf. Ein weiteres Trocknungsverfahren, das das Induktionstrocknen in Kombination mit Mikrowellentrocknen enthält, ist bekannt, das enthält, dass der Mikrowellentrocknungsschritt, der in der letzten Hälfte des Trocknungsschritt ausgeführt wird, der zum Auftreten von Überhitzung (insbesondere Erwärmung bei 150 °C oder höher) neigt. Dieses Verfahren kann die Trocknungszeit verkürzen im Vergleich mit dem Verfahren, das nur Induktionstrocknen enthält, um den wabenförmigen Körper zu trocknen. Dieses Verfahren ist jedoch für das Material des wabenförmigen Körpers beschränkt, weil die Werkstückaufnahme, wie z. B. ein Träger, für diese Trocknungsschritte gemeinsam verwendet wird. Dieses Verfahren weist ein weiteres Problem auf, dass, sofern die Mikrowellenleistungsabgabe zum Trocknen nicht auf geeignete Weise in Übereinstimmung mit dem Trocknungszustand des wabenförmigen Körpers nach dem Induktionstrocknen gemanagt wird, das Trocknen übermäßig fortschreitet und eine Entzündung des wabenförmigen Körpers auftreten kann. Dieses Verfahren erfordert eine Mikrowellentrocknungsvorrichtung zusätzlich zu der Induktionstrocknungsverrichtung, was eine Steigerung der Kosten bedeutet und zusätzlichen Raum erfordert, um die Mikrowellentrocknungsvorrichtung zu platzieren.
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Dann kann der wabenförmige Körper nur durch Induktionstrocknen getrocknet werden. Ein solches Verfahren weist jedoch das Problem auf, dass die Leistungsabgabe aus der Induktionstrocknungsvorrichtung nicht genug gesteigert werden kann, weil, falls Überhitzung auftritt, wenn das Induktionstrocknen fortschreitet, der elektrische Widerstand des wabenförmigen Körpers groß wird. Ein weiteres Problem des Verfahrens ist, dass, falls Überhitzung mit dem Fortschreiten des Induktionstrocknens auftritt, leicht die Spannung zwischen den Elektroden ansteigt, so dass die Last, die an die Induktionstrocknungsvorrichtung angelegt ist, ansteigt, was zu einem Anstieg des Risikos einer Entladung führt. Um diese Probleme zu lösen, wird der wabenförmige Körper mit einer Abdeckung während des Induktionstrocknens in einem bekannten Verfahren, wie es in Patentdokument 1 beschrieben ist, abgedeckt. Dieses Verfahren erfordert jedoch Zeit und Arbeitsaufwand zum Trocknen, wie vorstehend angegeben, und weist somit eine niedrige Produktivität auf. Im Gegensatz dazu kann die vorliegende Erfindung das Wasser, das lokal in dem wabenförmigen Körper verbleibt, reduzieren und kann so das Überhitzen unterdrücken. Deshalb ist es nicht notwendig, die Trocknungszeit übermäßig zu verlängern, und die Last, die an die Anlage (Induktionstrocknungsvorrichtung) angelegt wird, kann ebenfalls reduziert werden. Deshalb kann der Induktionstrocknungsschritt der vorliegenden Erfindung vorteilhaft ausgeführt werden.
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1 zeigt schematisch den Induktionstrocknungsschritt in dem Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, wird ein ungebrannter wabenförmiger Körper 1 auf einer perforierten Platte 12 platziert, die auf einer Fördereinrichtung 11 einer Induktionstrocknungsvorrichtung (der ersten Induktionstrocknungsvorrichtung) 10 angeordnet ist, und es wird eine Spannung an die Elektrodenplatten 15, 16, die sich oberhalb und unterhalb des ungebrannten wabenförmigen Körpers 1 befinden, angelegt. Dann wird der wabenförmige Körper unter Verwendung von Hochfrequenzenergie getrocknet. Auf diese Weise wird der ungebrannte wabenförmige Körper 1 unter der vorbestimmten Bedingung induktionsgetrocknet, wie vorstehend angegeben, um einen ersten getrockneten wabenförmigen Körper 3 zu erhalten (erster Trocknungsschritt). Danach wird der erste wabenförmige Körper 3 umgedreht und auf eine perforierte Platte 12 platziert, die auf einer Fördereinrichtung 11 einer Induktionstrocknungsvorrichtung (zweite Induktionstrocknungsvorrichtung) 20 angeordnet ist, und es wird eine Spannung an die Elektrodenplatten 15, 16, die sich oberhalb und unterhalb des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers 3 befinden, angelegt. Dann wird der wabenförmige Körper unter Verwendung von Hochfrequenzenergie getrocknet. Auf diese Weise wird der erste getrocknete wabenförmige Körper 3 induktionsgetrocknet, um einen getrockneten wabenförmigen Körper zu erhalten (zweiter Trocknungsschritt).
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In dem Induktionstrocknungsschritt der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zum Umdrehen des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers 3 nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise können, wie in 1 gezeigt ist, zwei Induktionstrocknungsvorrichtungen (die erste Induktionstrocknungsvorrichtung 10 und die zweite Induktionstrocknungsvorrichtung 20) vorgesehen sein, und ein Roboterarm kann zwischen diesen Vorrichtungen angeordnet sein. Insbesondere werden Seitenflächen des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers, der aus der ersten Induktionstrocknungsvorrichtung entladen wird, mit dem Roboterarm gegriffen, um den ersten getrockneten wabenförmigen Körper umzudrehen, und dann wird er der zweiten Induktionstrocknungsvorrichtung zugeführt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Prozess vorzugsweise im Voraus gesteuert wird, so dass dann, wenn der ungebrannte wabenförmige Körper aus der ersten Induktionstrocknungsvorrichtung 10 entladen wird, 20 bis 50 % des gesamten Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten hat, entfernt worden ist. Anstelle des Roboterarms kann ein menschlicher Bediener die vorstehende Operation ausführen.
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Auf diese Weise kann der Induktionstrocknungsschritt unter Verwendung von mehreren Induktionstrocknungsvorrichtungen ausgeführt werden. Dieses Verfahren der vorliegenden Erfindung kann leicht ausgeführt werden, weil eine herkömmliche Induktionstrocknungsvorrichtung unverändert verwendet werden kann.
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Anstelle der Verwendung mehrerer Induktionstrocknungsvorrichtungen, wie vorstehend angegeben, kann eine Induktionstrocknungsvorrichtung verwendet werden. In diesem Fall können Mittel zum Umdrehen eines ungebrannten wabenförmigen Körpers (Umdrehmittel) in der Induktionstrocknungsvorrichtung angeordnet sein.
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Schritt zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers:
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In dem Schritt zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers wird „ein ungebrannter wabenförmiger Körper, der eine Zellenwand enthält, die mehrere Zellen definiert, die sich von einer ersten Endfläche als eine Endfläche zu einer zweiten Endfläche als die andere Endfläche erstrecken“ hergestellt durch Bilden einer Rohmaterialzusammensetzung, die ein Keramikrohmaterial und Wasser enthält, wie vorstehend angegeben. Hier bezieht sich der ungebrannte wabenförmige Körper auf einen wabenförmigen Körper in dem Zustand, in dem Partikel eines Keramikrohmaterials vorhanden sind, während sie die Partikelform beibehalten, wenn die Rohmaterialzusammensetzung in eine Wabenform gebildet wird und das Keramikrohmaterial nicht gesintert wird.
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Das Keramikrohmaterial, das in der Rohmaterialzusammensetzung enthalten ist, enthält vorzugsweise wenigstens einen Typ von Materialien, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Kordierit-bildendem Rohmaterial, Kordierit, Siliziumcarbid, Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterial, Mullit und Aluminiumtitanat besteht. Das Kordierit-bildende Rohmaterial ist ein Keramikrohmaterial, das formuliert ist, so dass es eine chemische Zusammensetzung im Bereich von 42 bis 56 Masse-% Siliziumdioxid, 30 bis 45 Masse-% Aluminiumoxid und 12 bis 16 Masse-% Magnesiumoxid aufweist. Das Kordierit-bildende Rohmaterial bildet nach dem Brennen Kordierit.
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Die Rohmaterialzusammensetzung kann durch Mischen des Keramikrohmaterials und Wasser wie vorstehend angegeben mit einem Dispersionsmedium, organischen Bindemittel, anorganischem Bindemittel, Porenbildner, oberflächenaktiven Mittel und dergleichen vorbereitet werden. Das Zusammensetzungsverhältnis dieser Rohmaterialien ist nicht besonders eingeschränkt, und irgendein Zusammensetzungsverhältnis, das für die Struktur und die Materialien der Wabenstruktur, die hergestellt werden soll, geeignet ist, ist vorzuziehen.
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Wenn die Rohmaterialzusammensetzung gebildet ist, wird die Rohmaterialzusammensetzung zuerst geknetet, so dass sie ein geknetetes Material ist, und das erhaltene geknetete Material wird geformt, so dass es eine Wabenform aufweist, die mehrere Durchgangslöcher aufweist, um einen wabenförmigen Körper herzustellen. Ein Verfahren zum Vorbereiten des gekneteten Materials durch Kneten der Rohmaterialzusammensetzung kann ein Verfahren sein, das beispielsweise einen Kneter oder einen Vakuumtonschneider verwendet. Ein Verfahren zum Bilden des gekneteten Materials, um einen wabenförmigen Körper herzustellen, kann ein bekanntes Bildungsverfahren sein, wie z. B. Extrusion und Spritzguss. Insbesondere wird ein wabenförmiger Körper vorzugsweise hergestellt durch Extrusion unter Verwendung eines Werkzeugs, das eine gewünschte Zellenform, Trennwanddicke (Zellenwanddicke) und Zellendichte aufweist. Ein bevorzugtes Material des Werkzeugs ist Hartmetall, das Verschleißfestigkeit aufweist.
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Die Form der Zellen des ungebrannten wabenförmigen Körpers (die Form der Zellen in einem Querschnitt orthogonal zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen) ist nicht besonders eingeschränkt. Beispiele für die Form der Zellen enthalten ein Dreieck, eine Viereck, ein Sechseck, ein Achteck, einen Kreis und die Kombination daraus.
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Die Form des wabenförmigen Körpers ist nicht besonders eingeschränkt, und die Beispiele der Form enthalten eine runde Säulenform, eine elliptische Säulenform und eine polygonal-prismatische Säulenform, die eine Endfläche einer Form aufweist wie z. B. „Quadrat, Rechteck, Dreieck, Fünfeck, Sechseck und Achteck“.
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Wenn der wabenförmige Körper eine runde Säulenform aufweist, kann der ungebrannte wabenförmige Körper einen Durchmesser an der Endfläche im Bereich von 50 bis 400 mm, vorzugsweise im Bereich von 80 bis 400 mm und weiter vorzuziehen im Bereich von 80 bis 350 mm aufweisen.
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Der ungebrannte wabenförmige Körper kann eine Länge in der Zellenausdehnungsrichtung im Bereich von 100 bis 400 mm, vorzugsweise im Bereich von 150 bis 400 mm und weiter vorzuziehen im Bereich von 150 bis 350 mm aufweisen.
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Der wabenförmige Körper kann eine Dicke der Zellenwand im Bereich von 50 bis 350 µm aufweisen. Das heißt, der ungebrannte wabenförmige Körper, der dem Induktionstrocknungsschritt zugeführt werden soll, kann eine Dicke der Zellenwand im Bereich von 50 bis 350 µm aufweisen. Vorzugsweise kann der wabenförmige Körper eine Dicke der Zellenwand im Bereich von 70 bis 350 µm und weiter vorzuziehen von 100 bis 320 µm aufweisen. Wenn ein wabenförmiger Körper eine Dicke der Zellenwand in dem vorstehenden Bereich aufweist, tritt leicht ein Bruch an der Trennwand während des Trocknens im herkömmlichen Verfahren auf. Im Gegensatz dazu kann die vorliegende Erfindung einen solchen Bruch an einer dünnen Trennwand ebenfalls unterdrücken, wie vorstehend beschrieben. Es wird hier darauf hingewiesen, dass ein Bruch an dem ungebrannten wabenförmigen Körper während des Trocknens aufgrund ungleichmäßiger Verteilung von Wasser in dem ungebrannten wabenförmigen Körper und somit eines Unterschieds in der Schrumpfung, die in dem ungebrannten wabenförmigen Körper erzeugt wird, auftritt. Insbesondere beeinträchtigt ein solcher Unterschied der Schrumpfung eine dünne Zellenwand in hohem Maße, und deshalb tritt leicht ein Bruch an der Zellenwand auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein ungebrannter wabenförmiger Körper unter einer vorbestimmten Bedingung während des Induktionstrocknungsschritts umgedreht, wodurch ein Unterschied der Schrumpfung während des Trocknens unterdrückt werden kann.
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Der Wassergehalt in einem ungebrannten wabenförmigen Körper kann mit den Eigenschaften, die für das Produkt erforderlich sind, variieren. In der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein ungebrannter wabenförmiger Körper, der einen Wassergehalt im Bereich von 20 bis 50 % aufweist, verwendet. Das heißt, der ungebrannte wabenförmige Körper, der dem Induktionstrocknungsschritt zugeführt wird, weist vorzugsweise einen Wassergehalt vor dem Trocknen im Bereich von 20 bis 50 % auf. Vorzugsweise ist der Wassergehalt dieses ungebrannten wabenförmigen Körpers im Bereich von 25 bis 50 %, und weiter vorzuziehen im Bereich von 30 bis 50 %. Der Wassergehalt des „ungebrannten wabenförmigen Körpers“ ist ein Wert, der durch Messen über die Rohmaterialzusammensetzung mit einem Infrarotwärme-Feuchtemesser erhalten wird.
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Induktionstrocknungsschritt:
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Der Induktionstrocknungsschritt dient zum Trocknen des hergestellten ungebrannten wabenförmigen Körpers durch Induktionstrocknen, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten. Insbesondere enthält dieser Induktionstrocknungsschritt einen ersten Trocknungsschritt, einen nachfolgenden Schritt zum Umdrehen und einen zweiten Trocknungsschritt. Auf diese Weise enthält die vorliegende Erfindung den Schritt zum Umdrehen des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers zwischen dem ersten Trocknungsschritt und dem zweiten Trocknungsschritt. Ein solcher Induktionstrocknungsschritt, der diese Schritte aufweist, kann Wasser des ungebrannten wabenförmigen Körpers gleichmäßig zwischen an einem oberen Teil und einem unteren Teil entfernen (das heißt, er kann den ungebrannten wabenförmigen Körper gleichmäßig trocknen) und kann so einen Bruch des wabenförmigen Körpers während des Trocknens vermeiden, ohne die Trocknungszeit durch Induktionstrocknen zu verlängern.
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Das Induktionstrocknungsverfahren ist, elektrischen Strom zwischen Elektroden anzulegen, die oberhalb und unterhalb des wabenförmigen Körpers angeordnet sind, um dort Hochfrequenzenergie zu erzeugen und den wabenförmigen Körper durch die Hochfrequenzenergie zu trocknen. Das Induktionstrocknen wird unter Verwendung einer Induktionstrocknungsvorrichtung ausgeführt, die eine Elektrode (obere Elektrode), die sich oberhalb des ungebrannten wabenförmigen Körpers befindet, und die andere Elektrode (untere Elektrode), die sich unterhalb des ungebrannten wabenförmigen Körpers befindet, enthält. Diese Induktionstrocknungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass der „Abstand D1“ zwischen der oberen Endfläche des ungebrannten wabenförmigen Körpers und der obere Elektrode und der „Abstand D2“ zwischen der unteren Endfläche des ungebrannten wabenförmigen Körpers und der unteren Elektrode unterschiedlich sind, und der Abstand D1 ist größer als der Abstand D2. Ein solcher Abstand zwischen der oberen Endfläche (ersten Endfläche) des ungebrannten wabenförmigen Körpers und der oberen Elektrode wird als Luftspalt bezeichnet. Dieser Luftspalt ermöglicht es, dass mehr Wasser an einem oberen Teil des ungebrannten wabenförmigen Körpers bleibt als Wasser in einem unteren Teil. Es wird hier darauf hingewiesen, dass ein ungebrannter wabenförmiger Körper, der mehr Wasser enthält (insbesondere 20 bis 50 % Wassergehalt), insbesondere dazu neigt, darin eine ungleichmäßige Verteilung des Wassers während des Induktionstrocknens aufzuweisen. Als ein Ergebnis ist Wasser in einem solchen ungebrannten wabenförmigen Körper ungleichmäßig verteilt. Eine solche ungleichmäßige Verteilung von Wasser verschlechtert die Effizienz des Trocknens durch die Induktionstrocknungsvorrichtung in hohem Maße, und somit schreitet das Trocknen nicht gut voran. Um das Trocknen voranzubringen, wird ein weiterer Trocknungsschritt wie z. B. Mikrowellentrocknen nach dem Induktionstrocknen hinzugefügt, oder die Zeit für das Induktionstrocknen wird verlängert. Es ist schwierig, eine solche ungleichmäßige Verteilung von Wasser unter Verwendung einer Zusatzelektrode zu korrigieren.
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Wenn eine weitere Trocknungsverarbeitung wie z. B. Mikrowellentrocknen zusätzlich zu dem Induktionstrocknen ausgeführt wird, sind, wie vorstehend angegeben, eine Vorrichtung für das Trocknen und ein Raum, um die Vorrichtung zu platzieren, erforderlich, und somit steigen die Arbeitsleistung und die Kosten. Wenn die Zeit für das Induktionstrocknen verlängert wird, wird die Zeit zum Herstellen der Wabenstruktur in hohem Maße verlängert, und es wird viel elektrische Energie benötigt, und somit steigen die Kosten. Dann ist ein Bedarf für ein Verfahren zum im Wesentlichen Abschließen des Trocknens eines ungebrannten wabenförmigen Körpers durch Induktionstrocknen vorhanden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein ungebrannter wabenförmiger Körper durch Induktionstrocknen fast getrocknet werden (getrocknet, so dass der Wassergehalt des getrockneten wabenförmigen Körpers 3 % oder weniger ist), und es gibt keinen Bedarf, die Trocknungszeit zu verlängern.
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Erster Trocknungsschritt:
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In diesem Schritt wird „ein erster getrockneter wabenförmiger Körper“ durch Entfernen von „20 bis 80 % des gesamten Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten hat“ erhalten. Das heißt, dieser Schritt endet, wenn 20 bis 80% des gesamten Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten ist, entfernt ist, und dann geht die Prozedur zu dem zweite Trocknungsschritt weiter.
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Der Wassergehalt des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers wird durch Messen des Gewichts des ungebrannten wabenförmigen Körpers vor dem Trocknen und des Gewichts des wabenförmigen Körpers nach dem Induktionstrocknen (des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers), um die Menge des entfernten Wassers zu finden, und Berechnen des Wassergehalts basierend auf der entfernten Wassermenge erhalten. Das Induktionstrocknen kann vorher unter mehreren Trocknungsbedingungen ausgeführt werden, um eine Bedingung zu finden, die den Wassergehalt des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers in dem vorstehend angegebenen Bereich erreicht.
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In dem ersten Trocknungsschritt der vorliegenden Erfindung wird 20 bis 80 % des Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten hat, entfernt. Vorzugsweise wird 20 bis 60 % des gesamten Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten hat, entfernt, und mehr vorzuziehen wird 30 bis 40 % des Wassers entfernt. Falls dieser Schritt endet, wenn weniger als 20 % des gesamten Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten hat, entfernt ist, wird ein Unterschied der Schrumpfung zwischen einem nicht getrockneten Teil (einem Teil, wo das Trocknen nicht ausreichend ist) und einem weiteren Teil während des folgenden Schritts (Heißlufttrocknungsschritt und Brennschritt) erzeugt, und somit kann ein Bruch an der Zellenwand (Trennwand) auftreten. Wenn die Zellenwand dünn ist (insbesondere 78 µm oder weniger), tritt ein solcher Bruch häufig auf. Falls dieser Schritt endet, wenn 80 % oder mehr des gesamten Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten hat, entfernt ist, weist der wabenförmige Körper einen hohen elektrischen Widerstand auf, und somit kann die Leistungsabgabe nicht genug gesteigert werden. Deshalb verschlechtert sich die Effizienz der Trocknungsverarbeitung. Das führt zu einem Anstieg der Spannung zwischen den Elektroden, und somit steigt die Last, die an die Induktionstrocknungsvorrichtung angelegt ist, an, was zu einem Anstieg des Risikos der Entladung führt. In diesem Fall kann aufgrund der Entladung häufig eine Fehlfunktion der Vorrichtung auftreten. Wenn ein wabenförmiger Körper, der wasserabsorbierbares Harz als den Porenbildner enthält, getrocknet wird, tritt leicht eine ungleichmäßige Verteilung des Trocknens während des Induktionstrocknens auf, d. h. das Wasser wird leicht ungleichmäßig zwischen dem obere Teil und dem unteren Teil des wabenförmigen Körpers verteilt. Wenn 80 % und mehr des gesamten Wassers aus einem solchen wabenförmigen Körper abgeleitet (entfernt) wird, tritt an einem mittleren Teil des wabenförmigen Körpers Überhitzung auf. In diesem Fall ist es schwierig, das Trocknen fortzusetzen.
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Der Porenbildner ist nicht besonders eingeschränkt und kann wie benötigt ausgewählt werden. Beispielsweise enthalten die Beispiele für den Porenbildner wasserabsorbierbares Harz, Silica-Gel und Koks. Das „wasserabsorbierbare Harz“ bezieht sich auf ein Harz, das eine Eigenschaft aufweist, auf das Mehrfache oder Dutzendfache seines Volumens aufzuquellen, wenn das Harz Wasser absorbiert. Das Beispiel für ein solches Harz enthält Natrium-Polyacrylat.
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In der vorliegenden Erfindung ist die additive Menge des Porenbildners im Bereich von 0,5 bis 5,0 Masse-% in der Rohmaterialzusammensetzung.
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Umdrehschritt:
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Dieser Schritt dient zum Umdrehen des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers. Da die vorliegende Erfindung einen solchen Umdrehschritt enthält, kann das Wasser in dem wabenförmigen Körper gleichmäßig gemacht werden, wenn das Induktionstrocknen fortschreitet. Deshalb kann die vorliegende Erfindung einen Bruch des wabenförmigen Körpers unterdrücken und muss die Zeit für das Induktionstrocknen nicht wie in der herkömmlichen Technik verlängern. Als ein Ergebnis kann die Zeit für die Herstellung der Wabenstruktur verkürzt werden.
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Das „Umdrehen des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers“ bezieht sich auf eine Umkehr der Position einer Endfläche und der anderen Endfläche des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers. Das heißt, wie in 1 gezeigt ist, der säulenförmige erste getrocknete wabenförmige Körper, der eine Endfläche und die andere Endfläche aufweist, ist typischerweise mit der einen Endfläche (der ersten Endfläche) nach oben und der anderen Endfläche (der zweiten Endfläche) nach unten zum Induktionstrocknen angeordnet. Dann wird die Operation zum Umkehren dieser Position der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche als „Umdrehen“ bezeichnet.
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Zweiter Trocknungsschritt:
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Dieser Schritt dient zum Entfernen des restlichen Wassers durch zusätzliches Induktionstrocknen, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten. Die Bedingung für das Induktionstrocknen in diesem Schritt kann ähnlich derjenigen in dem Induktionstrocknungsschritt in dem ersten Trocknungsschritt sein. Alternativ kann eine Bedingung verwendet werden, die von dem Induktionstrocknungsschritt in dem ersten Trocknungsschritt verschieden ist.
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Nach diesem Schritt ist vorzugsweise 90 % oder mehr der gesamten Wassermenge des ungebrannten wabenförmigen Körpers entfernt, d. h. der Wassergehalt des getrockneten Wabenkörpers ist 3 % oder weniger. Das kann einen „Bruch“ auch in dem folgenden Schritt (Heißlufttrocknungsschritt oder Brennschritt) unterdrücken.
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In dem Induktionstrocknungsschritt (ersten Trocknungsschritt und zweiten Trocknungsschritt) kann eine herkömmlicherweise bekannte Bedingung verwendet werden, wie sie für die Frequenz und die Leistungsabgabe jeweils erforderlich ist. Beispielsweise kann die Frequenz im Bereich von 10 bis 50 MHz sein. Die Leistungsabgabe kann im Bereich von 5 bis 200 kW sein.
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Vorzugsweise wird der Induktionstrocknungsschritt ausgeführt, während die Temperatur eines mittleren Teils sowohl des ungebrannten wabenförmigen Körpers als auch des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers bei 150 °C oder niedriger gehalten wird. Das kann die Verformung des ungebrannten wabenförmigen Körpers und des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers vermeiden. Falls die Temperatur des ungebrannten wabenförmigen Körpers 150 °C übersteigt, erreicht ein organisches Zusatzagens, das zugemischt ist, um die Formbeständigkeit des ungebrannten wabenförmigen Körpers zu verbessern, seinen Verbrennungstemperaturbereich, und somit ist die Festigkeit des wabenförmigen Körpers nach dem Trocknen nicht ausreichend, und der erste getrocknete wabenförmige Körper kann zerfallen.
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Die Temperatur eines mittleren Teils des ungebrannten wabenförmigen Körpers und des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers kann durch Einbetten einer kompakten Temperaturmessvorrichtung in ein Produkt (den ungebrannten wabenförmigen Körper vor dem Trocknen) in einem Vorabtest gemessen werden. Vorzugsweise wird im Voraus eine Bedingung gefunden, die die Temperatur eines mittleren Teils des ungebrannten wabenförmigen Körpers und des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers bei 150 °C oder niedriger halten kann.
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Heißlufttrocknungsschritt:
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Die vorliegende Erfindung kann ferner einen Heißlufttrocknungsschritt enthalten, um den getrockneten Wabenkörper, der dem Induktionstrocknungsschritt unterzogen ist, durch Heißluft zu trocknen.
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Ein solcher Heißlufttrocknungsschritt kann den getrockneten Wabenkörper weiter trocknen. Der Induktionstrocknungsschritt der vorliegenden Erfindung kann verhindern, dass der Strömungsweg der heißen Luft während des Heißlufttrocknungsschritts in den getrockneten Wabenkörper übertragen wird. Das heißt, das kann das Verbrennen der Endfläche auf einer Seite des getrockneten Wabenkörpers aufgrund der Heißluft verhindern. Auf diese Weise kann der Induktionstrocknungsschritt der vorliegenden Erfindung zu einer bevorzugten Trocknungsverarbeitung auch in dem folgenden Heißlufttrocknungsschritt führen.
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Für diesen Heißlufttrocknungsschritt kann ein herkömmlicherweise bekanntes Verfahren wie jeweils erforderlich verwendet werden.
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Brennschritt:
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In dem Brennschritt wird der getrocknete Wabenkörper, der dem Induktionstrocknungsschritt unterzogen ist, gebrannt, um eine Wabenstruktur zu erhalten.
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Der getrocknete Wabenkörper kann in beispielsweise in einem Brennofen gebrannt werden. Für den Brennofen und die Brennbedingung kann eine herkömmlicherweise bekannte Bedingung wie jeweils erforderlich ausgewählt werden, um für die Form, das Material und dergleichen des getrockneten Wabenkörpers geeignet zu sein. Der getrocknete Wabenkörper kann vor dem Brennen kalziniert werden, um organische Substanzen wie z. B. ein Bindemittel zu verbrennen und zu entfernen.
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(Beispiele)
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Das Folgende beschreibt die vorliegende Erfindung spezifischer mit Hilfe von Beispielen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
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(Beispiel 1)
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Als das Keramikrohmaterial wurde ein Kordierit-bildendes Rohmaterial, das die Mischung aus Aluminiumoxid, Kaolin und Talk enthält, verwendet. Dann wurden ein Bindemittel, das ein organisches Bindemittel enthält, wasserabsorbierbares Harz (2,8 Masse-% der Rohmaterialzusammensetzung) als der Porenbildner und Wasser (76 Masse-% der Rohmaterialzusammensetzung) als das Dispersionsmedium gemischt und geknetet, um ein geknetetes Material (Rohmaterialzusammensetzung) zu erhalten (Schritt zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers).
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Das erhaltene geknetete Material wurde extrudiert, um einen ungebrannten wabenförmigen Körper zu erhalten, der Zellen mit einem Quadrat als Querschnitt orthogonal zu der Zellenausdehnungsrichtung aufweist. Der ungebrannte wabenförmige Körper wies einen Durchmesser von 140 mm, eine Länge (Länge in der Zellenausdehnungsrichtung) von 210 mm auf, und dieser wabenförmige Körper wies außen eine runde Säulenform auf.
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Der erhaltene ungebrannte wabenförmige Körper wies den Wassergehalt von 42 % (in Tabelle 1 als „anfänglicher Wassergehalt“ bezeichnet), die Zellendichte von 47 Stück / cm2, die Dicke der Zellenwand von 200 µm und die Masse (vor dem Trocknen) von 1501,7 g auf. Dieser ungebrannte wabenförmige Körper wurde wie folgt getrocknet.
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Der erhaltene ungebrannte wabenförmige Körper wurde unter Verwendung einer Induktionstrocknungsvorrichtung induktionsgetrocknet. Insbesondere wurde der ungebrannte wabenförmige Körper als ein Batch mit der Frequenz von 40 MHz, der Leistungsabgabe von 4 kW und der Heizzeit von 480 Sekunden induktionsgetrocknet (getrocknet durch die erste Induktionstrocknungsvorrichtung (erster Trocknungsschritt)). Auf diese Weise wurde ein erster getrockneter wabenförmiger Körper (der eine Masse (Masse vor dem Umdrehen) von 1033 g aufweist) durch Entfernen von 76,1 % des gesamten Wassers, das der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten hat, erhalten. Der Wassergehalt des ersten getrockneten wabenförmigen Körpers war 9,8 %. Unter der vorstehend angegebenen Bedingung war die Temperatur (höchste Temperatur) des mittleren Teils des ungebrannten wabenförmigen Körpers 127 °C (150 °C oder niedriger). Diese Temperatur des ungebrannten wabenförmigen Körpers wurde mit einem Glasfaserthermometer gemessen.
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In Tabelle 2 und Tabelle 5 gibt das „erste Entfernungsverhältnis (%)“ das Verhältnis (%) der Wassermenge, die in dem ersten Trocknungsschritt entfernt wird, relativ zu der Masse vor dem Trocknen an. Insbesondere ist das der Wert, der im Übereinstimmung berechnet ist mit dem Ausdruck: {1 - (Masse vor dem Umdrehen / Masse vor dem Trocknen)} x 100. Das „erste Trocknungsverhältnis (%)“ gibt das Verhältnis (%) der Wassermenge, die in dem ersten Trocknungsschritt entfernt wird, relativ zu dem Wassergehalt des ungebrannten wabenförmigen Körpers an. Insbesondere ist das der Wert, der im Übereinstimmung berechnet ist mit dem Ausdruck: (Masse vor dem Trocknen - Masse vor dem Umdrehen) / (Masse vor dem Trocknen x anfänglicher Wassergehalt) x 100. Dieses „erste Trocknungsverhältnis (%)“ gibt die Wassermenge an, die aus der gesamten Wassermenge entfernt wurde, die der ungebrannte wabenförmige Körper vor dem Trocknen enthalten hat. Das heißt, es ist für die vorliegende Erfindung notwendig, dass dieses erste Trocknungsverhältnis (%) im Bereich von 20 bis 80 % ist.
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Als Nächstes wurde weiteres Induktionstrocknen unter Verwendung der vorstehend genannten Induktionstrocknungsvorrichtung ausgeführt. Zu dieser Zeit wurde der erste getrocknete wabenförmige Körper umgedreht und wurde dann in der Induktionstrocknungsvorrichtung platziert. Das Trocknen wurde unter einer ähnlichen Bedingung wie der vorstehenden ausgeführt. Insbesondere wurde das Trocknen mit der Frequenz von 40 MHz, der Leistungsabgabe von 4 kW und der Heizzeit von 120 Sekunden ausgeführt. Auf diese Weise wurde das restliche Wasser entfernt, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten (der durch eine zweite Induktionstrocknungsvorrichtung getrocknet ist (zweiter Trocknungsschritt)). Die Temperatur des mittleren Teils des zweiten getrockneten wabenförmigen Körpers war 136 °C (150 °C oder niedriger).
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Als Nächstes wurde der Wassergehalt des getrockneten Wabenkörpers gemessen, um zu bestätigen, dass der getrocknete Wabenkörper getrocknet war. Das Ergebnis zeigte, dass der Wassergehalt des getrockneten Wabenkörpers 2,4 % war (siehe Tabelle 2). Der getrocknete Wabenkörper hatte eine Masse (Endmasse) von 923 g. In Tabelle 2 und Tabelle 5 gibt das „endgültige Entfernungsverhältnis (%)“ das Verhältnis (%) der gesamten entfernten Wassermenge relativ zu der Masse vor dem Trocknen in dem Induktionstrocknungsschritt (erster Trocknungsschritt und zweiter Trocknungsschritt) an. Das „endgültige Trocknungsverhältnis (%)“ gibt das Verhältnis (%) der gesamten entfernten Wassermenge in dem Induktionstrocknungsschritt (erster Trocknungsschritt und zweiter Trocknungsschritt) relativ zu der Wassermenge an, die in dem ungebrannten wabenförmigen Körper enthalten war.
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Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, wies der getrocknete Wabenkörper, der in diesem Beispiel erhalten wurde, einen lokal verbleibenden prozentualen Anteil der Feuchte in dem obere Teil (einen Endteil) von 9,7 % und einen lokal verbleibenden prozentualen Anteil der Feuchte in dem unteren Teil (dem anderen Endteil) von 0,2 % auf. Ein Unterschied zwischen ihnen (oberer Teil - unterer Teil) war 9,5 %. In dieser Messung des lokal verbleibenden prozentualen Anteils der Feuchte bedeutet der „obere Teil“ eine Position von 20 mm Tiefe ab der einen Endfläche (der Endfläche, die sich in dem ersten Trocknungsschritt oben befindet) des getrockneten Wabenkörpers. In der Messung des lokal verbleibenden prozentualen Anteils der Feuchte bedeutet der „untere Teil“ eine Position von 20 mm Tiefe ab der anderen Endfläche (der Endfläche, die sich in dem ersten Trocknungsschritt unten befindet) des getrockneten Wabenkörpers.
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Der lokal verbleibende prozentuale Anteil der Feuchte wurde unter Verwendung eines Bodenfeuchtesensors (produziert durch DECAGON, Sonde EC-5 (Produktname)) durch das elektrische Kapazitätsverfahren gemessen. Der lokal verbleibende prozentuale Anteil der Feuchte wurde durch Einführen des Bodenfeuchtesensors in das Messobjekt (den ungebrannten wabenförmigen Körper) um 60 mm ab der Seitenfläche an der Tiefe (20 mm) ab der Endfläche des Messobjekts (des ungebrannten wabenförmigen Körpers) gemessen.
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(Anzahl erzeugter Brüche während des Trocknens)
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In dem Verfahren des vorliegenden Beispiels wurden fünfzig getrocknete Wabenkörper zufällig aus den erhaltenen getrockneten Wabenkörpern ausgewählt, und ihr Aussehen wurde bezüglich des Vorhandenseins oder nicht eines Bruchs des wabenförmigen Körpers visuell (d. h. bezüglich des Vorhandenseins eines Bruchs des wabenförmigen Körpers) untersucht. Zwei der fünfzig getrockneten Wabenkörper wiesen einen Bruch auf.
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(Anzahl erzeugter Brüche von Wabenstrukturen)
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Diese getrockneten Wabenkörper wurden gebrannt, um Wabenstrukturen zu erhalten. Bei drei der fünfzig Wabenstrukturen trat ein Bruch auf (die Anzahl der Wabenstrukturen, die einen Bruch aufweisen)). Tabelle 3 und Tabelle 6 zeigen das Ergebnis. Das Brennen wurde bei 1400 °C für 5 Stunden ausgeführt.
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(Gesamte Trocknungszeit (Sek.))
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Die Trocknungszeit in dem Induktionstrocknungsschritt wurde für jeden der hergestellten getrockneten Wabenkörper gemessen. Tabelle 3 und Tabelle 6 zeigen das Ergebnis in den Feldern der „gesamten Trocknungszeit (Sek.))“.
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[Tabelle 1]
| | Ungebrannter wabenförmiger Körper |
| äußere Form | Durchmesser (mm) | Länge (mm) | Zellenwanddicke (µm) | Zellendichte (Stück / cm2) | Masse vor dem Trocknen (g) | zugefügte Menge des Porenbildners (Masse-%) | anfänglicher Wassergehalt (%) |
| Vgl.-Bsp. 1 | runde Säulenform | 140 | 210 | 200 | 47 | 1506,2 | 2,8 | 42 |
| Vgl.-Bsp. 2 | runde Säulenform | 140 | 210 | 200 | 47 | 1500 | 2,8 | 42 |
| Vgl.-Bsp. 3 | runde Säulenform | 160 | 210 | 150 | 34 | 1646 | 0,98 | 24 |
| Bsp.1 | runde Säulenform | 140 | 210 | 200 | 47 | 1501,7 | 2,8 | 42 |
| Bsp. 2 | runde Säulenform | 140 | 210 | 200 | 47 | 1504,5 | 2,8 | 42 |
| Bsp. 3 | runde Säulenform | 140 | 210 | 200 | 47 | 1502,4 | 2,8 | 42 |
| Bsp. 4 | runde Säulenform | 140 | 210 | 200 | 47 | 1489,2 | 2,8 | 42 |
| Bsp. 5 | runde Säulenform | 140 | 210 | 200 | 47 | 1497,1 | 4,1 | 42 |
| Bsp. 6 | runde Säulenform | 160 | 210 | 150 | 34 | 1653 | 0,98 | 24 |
| Vgl.-Bsp. 4 | runde Säulenform | 140 | 210 | 200 | 47 | 1502 | 2,8 | 42 |
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[Tabelle 2]
| | Erster Schritt | Erster getrockneter wabenförmiger Körper | Zweiter Schritt | Getrockneter Wabenkörper |
| Frequenz (MHz) | Leistungsabgabe (kW) | Zeit (Sek.) | Temperatur am mittleren Teil (°C) | Masse vor dem Drehen (g) | Wassergehalt (%) | Erstes Entfernungsverhältnis (%) | Erstes Trocknungsverhältnis (%) | Frequenz (MHz) | Leistungsabgabe (kW) | Zeit (Sek.) | Temperatur am mittleren Teil (°C) | Endmasse (g) | Wassergehalt (%) | Endgültiges Entfernungsverhältnis (%) | Endgültiges Trocknungsverhältnis (%) |
| Vgl.-Bsp. 1 | 40 | 4 | 600 | 153 | 935 | 3,1 | 37,9 | 92,4 | 40 | 4 | 30 | 146 | 929 | 2,7 | 38,3 | 91,3 |
| Vgl.-Bsp. 2 | 40 | 4 | 540 | 151 | 981 | 6,4 | 34,6 | 84,3 | 40 | 4 | 90 | 135 | 922 | 2,5 | 38,5 | 91,7 |
| Vgl.-Bsp. 3 | 40 | 4 | 360 | 152 | 1274 | 1,4 | 22,6 | 90,0 | 40 | 4 | 60 | 141 | 1261 | 0,6 | 23,4 | 97,5 |
| Bsp.1 | 40 | 4 | 480 | 127 | 1033 | 9,8 | 31,2 | 76,1 | 40 | 4 | 120 | 136 | 923 | 2,4 | 38,6 | 91,8 |
| Bsp.2 | 40 | 4 | 330 | 105 | 1150 | 17,4 | 23,6 | 57,5 | 40 | 4 | 240 | 133 | 924 | 2,4 | 38,6 | 91,9 |
| Bsp.3 | 40 | 4 | 240 | 97 | 1214 | 21,8 | 19,2 | 46,8 | 40 | 4 | 330 | 137 | 919 | 2,2 | 38,8 | 92,4 |
| Bsp.4 | 40 | 4 | 180 | 98 | 1293 | 27,8 | 13,2 | 32,1 | 40 | 4 | 400 | 135 | 911 | 2,2 | 38,8 | 92,5 |
| Bsp.5 | 40 | 4 | 110 | 92 | 1371 | 32,6 | 8,4 | 20,5 | 40 | 4 | 480 | 138 | 922 | 2,6 | 38,4 | 91,4 |
| Bsp.6 | 40 | 4 | 150 | 101 | 1455 | 12,0 | 12,0 | 50,0 | 40 | 4 | 200 | 132 | 1268 | 0,7 | 23,3 | 97,0 |
| Vgl.-Bsp.4 | 40 | 4 | 60 | 83 | 1463 | 38,4 | 2,6 | 6,3 | 40 | 4 | 540 | 153 | 934 | 3,2 | 37,8 | 90,1 |
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[Tabelle 3]
| | Lokal verbleibender prozentualer Anteil der Feuchte (%) | Anzahl von Brüche während des Trocknens | Anzahl erzeugter Brüche von Wabenstrukturen | Gesamte Trocknungszeit (Sek.) |
| Oberer Teil | Unterer Teil | Differenz (oberer - unterer) |
| Vgl.-Bsp. 1 | 11,8 | 0,2 | 11,6 | 11 | 13 | 630 |
| Vgl.-Bsp. 2 | 8,3 | 0,0 | 8,3 | 2 | 4 | 630 |
| Vgl.-Bsp. 3 | 5,2 | 0,0 | 5,2 | 1 | 0 | 420 |
| Bsp. 1 | 9,7 | 0,2 | 9,5 | 2 | 3 | 600 |
| Bsp. 2 | 6,0 | 0,0 | 6,0 | 0 | 1 | 570 |
| Bsp.3 | 5,9 | 1,3 | 4,6 | 0 | 0 | 570 |
| Bsp. 4 | 3,5 | 1,5 | 2,0 | 0 | 0 | 580 |
| Bsp. 5 | 1,8 | 5,7 | -3,9 | 1 | 3 | 590 |
| Bsp. 6 | 2,1 | 1,9 | 0,2 | 0 | 0 | 350 |
| Vgl.-Bsp. 4 | 1,1 | 12,0 | -10,9 | 14 | 16 | 600 |
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(Beispiele 2 bis 8, Vergleichsbeispiele 1 bis 6)
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Wabenstrukturen wurden ähnlich dem Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Bedingungen wie in Tabelle 1, Tabelle 2, Tabelle 4 und Tabelle 5 geändert wurden. Tabelle 3 und Tabelle 6 zeigen Auswertungsergebnisse der getrockneten Wabenkörper und der Wabenstrukturen in diesem Verfahren. Der Vergleich zwischen dem Vergleichsbeispiel 3 und dem Beispiel 6 zeigt, dass die gesamte Trocknungszeit in Beispiel 6 kürzer war.
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[Tabelle 4]
| | Ungebrannter wabenförmiger Körper |
| äußere Form | Durchmesser (mm) | Länge (mm) | Zellenwanddicke (µm) | Zellendichte (Stück ( cm2) | Masse vor dem Trocknen (g) | zugefügte Menge des Porenbildners (Masse-%) | anfänglicher Wassergehalt (%) |
| Vgl.-Bsp. 5 | runde Säulenform | 140 | 200 | 200 | 62 | 1505 | 2,8 | 42 |
| Bsp. 7 | runde Säulenform | 140 | 200 | 200 | 62 | 1489 | 2,8 | 42 |
| Bsp. 8 | runde Säulenform | 140 | 200 | 200 | 62 | 1493 | 2,8 | 42 |
| Vgl.-Bsp. 6 | runde Säulenform | 140 | 200 | 200 | 62 | 1512 | 2,8 | 42 |
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[Tabelle 5]
| | Erster Schritt | erster getrockneter wabenförmiger Körper | Zweiter Schritt | getrockneter Wabenkörper |
| Frequenz (MHz) | Leistungsabgabe (kW) | Zeit (Sek.) | Temperatur am mittleren Teil (°C) | Masse vor dem Drehen (g) | Wassergehalt (%) | Erstes Entfernungsverhältnis (%) | Erstes Trocknungsverhältnis (%) | Frequenz (MHz) | Leistungsabgabe (kW) | Zeit (Sek.) | Temperatur am mittleren Teil (°C) | Endmasse (g) | Wassergehalt (%) | Endgültiges Entfernungsverhältnis (%) | Endgültiges Trocknungsverhältnis (%) |
| Vgl.-Bsp. 5 | 40 | 2 | 1200 | 158 | 878 | 0,3 | 41,7 | 99,2 | - | - | - | - | 878 | 0,3 | 41,7 | 99,2 |
| Bsp. 7 | 40 | 2 | 500 | 98 | 1211 | 23,3 | 18,7 | 44,5 | 40 | 2 | 670 | 134 | 874 | 0,7 | 41,3 | 98,3 |
| Bsp. 8 | 40 | 2 | 240 | 92 | 1340 | 31,8 | 10,2 | 24,4 | 40 | 2 | 810 | 139 | 887 | 1,4 | 40,6 | 96,6 |
| Vgl.-Bsp. 6 | 40 | 2 | 180 | 76 | 1405 | 34,9 | 7,1 | 16,8 | 40 | 2 | 1100 | 143 | 886 | 0,6 | 41,4 | 98,6 |
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[Tabelle 6]
| | Lokal verbleibender prozentualer Anteil der Feuchte (%) | Anzahl von Brüchen während des Trocknens | Anzahl von Brüchen von Wabenstrukturen | Gesamte Trocknungszeit (Sek.) |
| Oberer Teil | Unterer Teil | Differenz (oberer - unterer) |
| Vgl.-Bsp. 5 | 4,2 | 0,3 | 3,9 | 1 | 3 | 1200 |
| Bsp. 7 | 4,6 | 0,4 | 4,2 | 0 | 1 | 1170 |
| Bsp. 8 | 3,1 | 3,5 | -0,4 | 0 | 0 | 1050 |
| Vgl.-Bsp. 6 | 0,2 | 4,6 | -4,4 | 0 | 2 | 1280 |
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Tabelle 3 und Tabelle 6 zeigen, dass das Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der Beispiele 1 bis 8 einen Bruch in dem wabenförmigen Körper während des Trocknens verhinderte, ohne die Trocknungszeit durch Induktionstrocknen zu verlängern im Vergleich zu dem Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der Vergleichsbeispiele 1 bis 6. Das Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der Beispiele 1 bis 8 ermöglichte einfaches Trocknen nur durch Induktionstrocknen (das heißt ohne Mikrowellentrocknen nach dem Induktionstrocknen). Auf diese Weise produzierte das Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der Beispiele 1 bis 8 effektiv eine Wabenstruktur.
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Das Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um eine Wabenstruktur herzustellen, die als Filter verfügbar ist, um Auspuffgas zu reinigen.
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Bezugszeichenliste
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1: Ungebrannter wabenförmiger Körper, 3: Erster getrockneter wabenförmiger Körper, 10: Erste Induktionstrocknungsvorrichtung, 11: Fördereinrichtung, 12: Perforierte Platte, 15, 16: Elektrodenplatten, 20: Zweite Induktionstrocknungsvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017063636 [0001]
- JP 2002228359 A [0006]