DE10203953B4

DE10203953B4 - Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper

Info

Publication number: DE10203953B4
Application number: DE10203953A
Authority: DE
Inventors: Masashi Nagoya Yano; Kenichi Nagoya Tanaka
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: DE10203953A1; US20020112364A1; JP2002228359A; BE1014918A5; US6725567B2

Abstract

Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper, bei dem eine dielektrische Trocknung erfolgt, indem die Wabenstrukturkörper in einer dielelektrischen Trockenvorrichtung bewegt werden, während in der dielelektrischen Trockenvorrichtung Dampf strömen gelassen wird, mit den Schritten:
Bedecken eines Umgebungsbereichs des Wabenstrukturkörpers (1) mit einem Blatt (5) bei konstantem Zwischenraum (6); und
Durchführen der dielektrischen Trocknung in diesem Zustand.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper, bei dem eine dielektrische Trocknung erfolgt, indem die Wabenstrukturkörper in einer dielelektrischen Trockenvorrichtung bewegt werden, während in der dielelektrischen Trockenvorrichtung Dampf strömen gelassen wird.

Dielektrische Trocknung kommt auch beim Trocknen metallischer Wabenstrukturkörper zum Einsatz, allerdings ohne dass in der dielelektrischen Trockenvorrichtung Dampf strömen gelassen würde. Siehe hierzu beispielsweise die US 5,388,345 A .

Wenn ein aus einem Versatz mit Wasseranteil gebildeter keramischer Wabenstrukturkörper getrocknet wird, wird also im Allgemeinen unter Nutzung einer dielektrischen Trockenvorrichtung, in der Dampf strömen gelassen wird, eine dielektrische Trocknung durchgeführt. Und zwar erfolgt die dielektrische Trocknung, indem der Wabenstrukturkörper in der dielektrischen Trockenvorrichtung wie folgt bewegt wird. Der Wabenstrukturkörper wird zunächst auf eine derartige Weise auf einen Träger gesetzt, dass ein Endabschnitt des Wabenstrukturkörpers die Oberfläche des Trägers berührt. Dann wird der Träger bewegt, während in der dielelektrischen Trockenvorrichtung Dampf strömen gelassen wird, der dazu dient, einen Ausbruchfehler an der Außenwand zu verhindern.

Das die oben angesprochene, an sich bekannte dielektrische Trocknung nutzende Verfahren zum Trocknen von Wabenstrukturkörpern reicht aus, um ohne Fehler herkömmliche Wabenstrukturkörper zu trocknen, bei denen die Rippendicke verhältnismäßig dick oder die Größe (Außendurchmesser, Länge) gering ist. Wenn jedoch ein dünnwandiger Wabenstrukturkörper mit einer Rippendicke von beispielsweise 2 Millimeter (engl.: mill) oder weniger getrocknet wird, der in letzter Zeit erforderlich geworden ist, kommt es häufig zu einem sogenannten Rippenverdrehungsfehler, bei dem wie in den 2 und 3 gezeigt an dem Endabschnitt des Wabenstrukturkörpers keine gerade Rippe gebildet wird. Wenn es zu einem solchen Rippenverdrehungsfehler kommt, leidet die Festigkeit des Wabenstrukturkörpers und es lassen sich keine normalen Wabenstrukturkörper erzielen. Es wird daher nach einer Technik gesucht, die den Rippenverdrehungsfehler verhindert.

Angesichts der obigen Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper zur Verfügung zu stellen, bei dem sich während des Trocknungsvorgangs auch dann keine Fehler wie eine Rippenverdrehung usw. bilden, wenn ein dünnwandiger Wabenstrukturkörper getrocknet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper gelöst, bei dem eine dielektrische Trocknung erfolgt, indem die Wabenstrukturkörper in einer dielelektrischen Trockenvorrichtung bewegt werden, während in der dielelektrischen Trockenvorrichtung Dampf strömen gelassen wird, und das die Schritte umfasst: Bedecken eines Umgebungsbereichs des Wabenstrukturkörpers mit einem Blatt bei konstantem Zwischenraum; und Durchführen der dielektrischen Trocknung in diesem Zustand.

Da der Umgebungsbereich des Wabenstrukturkörpers während des dielelektrischen Trocknungsvorgangs bei konstantem Zwischenraum von einem Blatt bedeckt ist, kann der Feuchtigkeitsgehalt um eine Außenwand des Wabenstrukturkörpers herum erhöht werden und gerät ein in der dielektrischen Trockenvorrichtung wehender Wind mit der Außenwand nicht in direkten Kontakt. Daher kann die Trocknung der Außenwand langsam vor sich gehen und sind die Trocknungsgeschwindigkeiten an der Außenwand und am Innenteil des Wabenstrukturkörpers im Wesentlichen gleich. Auf diese Weise lässt sich ein Trocknungsgleichgewicht erreichen, wodurch während des Trocknungsvorgangs die Entstehung von Fehlern wie einer Rippenverdrehung usw. verhindert werden kann.

Als bevorzugte Ausführungsbeispiele lassen sich folgende Merkmale nennen: Für das Blatt wird ein Teflon^TM-Blatt verwendet; die dielektrische Trocknung erfolgt in einem Zustand, in dem direkt an beide Endabschnitte des Wabenstrukturkörpers auf dem Träger der dielektrischen Trockenvorrichtung Zusatzelektroden gesetzt sind; und der Zwischenraum zwischen dem Wabenstrukturkörper und dem Blatt wird auf 20 – 30 mm eingestellt. In sämtlichen angesprochenen Ausführungsbeispielen kann der Rippenverdrehungsfehler effektiver verhindert werden, weswegen es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele handelt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, die Folgendes zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trocknen von Wabenstrukturkörpern;

2 eine schematische Darstellung eines Beispiels für einen Fehler bei dem bekannten Verfahren zum Trocknen von Wabenstrukturkörpern; und

2 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für einen Fehler bei dem bekannten Verfahren zum Trocknen von Wabenstrukturkörpern.

1 stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trocknen von Wabenstrukturkörpern dar. In 1 ist nur der Zustand in der Nähe von Wabenstrukturkörpern in einer dielektrischen Trockenvorrichtung gezeigt. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Wabenstrukturkörper und die Bezugsziffer 2 einen Träger, auf den ein Endabschnitt des Wabenstrukturkörpers 1 zu setzen ist und der so gebaut ist, dass er sich in der dielektrischen Trockenvorrichtung bewegen lässt. Daneben ist bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen einer unteren Endfläche des Wabenstrukturkörpers 1 und dem Träger 2 eine untere Zusatzelektrode 3 und auf einer oberen Endfläche des Wabenstrukturkörpers 1 eine obere Zusatzelektrode angeordnet.
Der durch das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren zu trocknende Wabenstrukturkörper 1 wird unter Verwendung einer Form durch Extrudieren bzw. Strangpressen eines Keramikversatzes wie etwa Cordierit erzielt. Da der Versatz eine große Menge Wasseranteil enthält, wird bei dem Wabenstrukturkörper durch Trocknen eine Wassersteuerung vorgenommen, bevor er gesintert wird, durch die die Sinterung des Wabenstrukturkörpers ermöglicht wird. Der Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 1 ist übrigens bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kreisförmig, doch könnte auch ein Wabenstrukturkörper 1 mit einem Querschnitt in Form einer Rennbahn, mit einem ovalen Querschnitt usw. verwendet werden. Da sich in einem Wabenstrukturkörper 1 mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt leicht ein Rippenverdrehungsfehler bildet, lässt sich die Erfindung bezogen auf die Querschnittsform effektiver bei solchen Wabenstrukturkörpern anwenden. Abgesehen davon wird in der dielektrischen Trockenvorrichtung Dampf (nicht gezeigt) strömen gelassen.
Ein Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trocknen von Wabenstrukturkörpern ist, dass der Wabenstruktur körper 1 bei konstantem Zwischenraum von dem Blatt 5 bedeckt ist und die dielektrische Trocknung in diesem Zustand erfolgt. Da die Temperatur während des Trocknungsvorgangs etwa 100°C beträgt, kann für das Blatt 5 jedes beliebige Blatt eingesetzt werden, solange es Wärmebeständigkeit gegenüber dieser Temperatur besitzt. Allerdings wird es vorgezogen, Teflon (Polytetrafluorethylen) zu verwenden. Ein aus Teflon bestehendes Blatt hat eine niedrige dielektrische Konstante und heizt sich daher nicht leicht von selbst auf. Deswegen besitzt es gegenüber dieser Temperatur ausreichende Wärmebeständigkeit. Ein weiterer Grund für die Verwendung des Blatts 5 ist der, dass das Blatt 5 auch dann flexibel angewandt werden kann, wenn der Wabenstrukturkörper eine beliebige Querschnittsform hat.
Der Zwischenraum zwischen dem Wabenstrukturkörper 1 und dem Blatt 5 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, da sich der bevorzugte Bereich entsprechend der Größe des Wabenstrukturkörpers 1 ändert. Bei einem Wabenstrukturkörper 1 mit einem Durchmesser von 100 – 150 mm, der normalerweise verwendet wird, ist es jedoch vorzuziehen, einen Zwischenraum 6 von 20 – 30 mm einzustellen, damit sich die Feuchtigkeit in der Umgebung um die Außenwand des Wabenstrukturkörpers herum erhöht. Abgesehen davon sind an den beiden Endabschnitten des Wabenstrukturkörpers 1 die untere Zusatzelektrode 3 und die obere Zusatzelektrode 4 angeordnet, durch die sich die Effizienz der dielektrischen Trocknung verglichen mit einer dielektrischen Trockenvorrichtung ohne die Zusatzelektroden erhöht. Allerdings kann die Erfindung selbstverständlich auch effektiv bei einer dielektrischen Trockenvorrichtung Anwendung finden, in der die Zusatzelektroden 3 und 4 nicht verwendet werden.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der dielektrische Trocknungsvorgang in der Praxis wie folgt durchgeführt. Und zwar wird der Wabenstrukturkörper 1 nach dem Formen zunächst auf die auf dem Träger 2 installierte Zusatzelektrode 3 gesetzt. Dann wird der Umgebungsbereich des Wabenstrukturkörpers 1 bei konstantem Zwischenraum mit dem Blatt 5 bedeckt. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Höhe des Blatts 5 gleich hoch oder etwas weniger hoch als die des Wabenstrukturkörpers 1 eingestellt wird, damit sie kein Hindernis für die obere Zusatzelektrode 4 darstellt, wenn diese auf den oberen Endabschnitt des Wabenstrukturkörpers 1 gesetzt wird. In diesem Zustand wird der Wabenstrukturkörper 1 durch Bewegen des Trägers 2 in der dielektrischen Trockenvorrichtung bewegt, in der Dampf strömen gelassen wird. Auf diese Weise kann der dielektrische Trocknungsvorgang durchgeführt werden.
Bei der Erfindung ist während des dielektrischen Trocknungsvorgangs zwischen der Außenwand des Wabenstrukturkörpers 1 und dem Blatt 5 der Zwischenraum 6 ausgebildet und wird in dem Zwischenraum 6 im Einklang mit der Trocknung des Wabenstrukturkörpers 1 eine Atmosphäre mit hohem Feuchtigkeitsgehalt aufrechterhalten. Dabei wird in der Atmosphäre in dem Zwischenraum 6 ein Feuchtigkeitsgehalt aufrechterhalten, der größer oder gleich dem der Innenatmosphäre der dielektrischen Trockenvorrichtung ist. Die Trocknungsgeschwindigkeit nahe der Außenwand des Wabenstrukturkörpers 1 kann also verglichen mit Fall, dass das Blatt 5 nicht vorhanden ist, verlangsamt werden. Abgesehen davon weht zwar in der dielektrischen Trockenvorrichtung ein Wind, doch kommt dieser Wind nicht in direkten Kontakt mit der Außenwand des Wabenstrukturkörpers 1, da der Wind von dem Blatt 5 aufgehalten wird. Dadurch lassen sich an sowohl der Außenwand wie auch am Innenteil des Wabenstrukturkörpers im Wesentlichen gleiche Trocknungsgeschwindigkeiten erzielen.
Wie aus den obigen Erläuterungen deutlich hervorgeht, kann dadurch, dass der Umgebungsbereich des Wabenstrukturkörpers während des dielektrischen Trocknungsvorgangs erfindungsgemäß bei konstantem Zwischenraum von einem Blatt bedeckt ist, der Feuchtigkeitsgehalt um eine Außenwand des Wabenstrukturkörpers herum erhöht werden und gerät ein in der dielektrischen Trockenvorrichtung wehender Wind mit der Außenwand nicht in direkten Kontakt. Daher kann die Trocknung der Außenwand langsam vor sich gehen und sind die Trocknungsgeschwindigkeiten an der Außenwand und am Innenteil des Wabenstrukturkörpers im Wesentlichen gleich. Auf diese Weise lässt sich ein Trocknungsgleichgewicht erreichen, wodurch während des Trocknungsvorgangs die Entstehung von Fehlern wie einer Rippenverdrehung usw. verhindert werden kann.

Claims

Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper, bei dem eine dielektrische Trocknung erfolgt, indem die Wabenstrukturkörper in einer dielelektrischen Trockenvorrichtung bewegt werden, während in der dielelektrischen Trockenvorrichtung Dampf strömen gelassen wird, mit den Schritten: Bedecken eines Umgebungsbereichs des Wabenstrukturkörpers (1) mit einem Blatt (5) bei konstantem Zwischenraum (6); und Durchführen der dielektrischen Trocknung in diesem Zustand.
Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1, bei dem für das Blatt (5) ein Teflon^TM-Blatt verwendet wird.
Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die dielektrische Trocknung in einem Zustand erfolgt, in dem direkt an beide Endabschnitte des auf einem Träger (2) der dielektrischen Trockenvorrichtung befindlichen Wabenstrukturkörpers (1) Zusatzelektroden (3, 4) gesetzt sind.
Verfahren zum Trocknen keramischer Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Zwischenraum (6) zwischen dem Wabenstrukturkörper (1) und dem Blatt (5) auf 20 – 30 mm eingestellt wird.