JP4715717B2 - Porous body manufacturing apparatus and porous body manufacturing method - Google Patents
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Description
この発明は、三次元網目構造を有するシート状の多孔質体を製造する多孔質体製造装置及び多孔質体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a porous body manufacturing apparatus and a porous body manufacturing method for manufacturing a sheet-like porous body having a three-dimensional network structure.
従来、シート状の多孔質体を製造する際には、例えば特許文献1のように、無機粉末、発泡剤、有機バインダ、液状溶媒等を含む発泡性スラリーをシート状に成形した後に、成形された発泡性スラリーシートを発泡剤により発泡させ、さらに発泡した発泡性スラリーシートを乾燥、焼成する。
発泡性スラリーシートの発泡は、炉内に設けられた成形体加熱ヒーターにより発泡性スラリーシートを加熱して行われるが、加熱によって発泡性スラリーシートが乾燥されると発泡が不十分となる。従来では、この発泡性スラリーシートの乾燥を防ぐために、炉内に水を貯留して水温調節ヒーターを有する水槽を設け、水槽から発生する蒸気によって炉内を加湿している。
Conventionally, when manufacturing a sheet-like porous body, for example, as in
Foaming of the foamable slurry sheet is performed by heating the foamable slurry sheet with a molded body heater provided in the furnace. However, when the foamable slurry sheet is dried by heating, foaming becomes insufficient. Conventionally, in order to prevent the foamable slurry sheet from drying, a water tank having a water temperature adjusting heater is provided by storing water in the furnace, and the inside of the furnace is humidified by steam generated from the water tank.
また、発泡性スラリーシートの乾燥は、例えば特許文献2のように、発泡性スラリーシートに向けて送風する送風装置を用いて行われることもあるが、発泡性スラリーシート全体を均一に乾燥させるためには、発泡性スラリーシートの外面及び内部を均一に加熱する遠赤外線装置を使用することが好ましいとされている。
Moreover, although drying of a foamable slurry sheet may be performed using the air blower which blows toward a foamable slurry sheet like
上述のように製造されるシート状の多孔質体には、例えば特許文献3のように、シートの面方向に沿って気孔率が漸次変化するように構成されたものがある。このような多孔質体は、厚さが漸次変化した発泡性スラリーシートを成形した後に発泡させ、乾燥された発泡性スラリーシートを焼成する前後に所定厚さに圧縮若しくは圧延成形することで得られる。
このように気孔率が面方向に沿って変化する多孔質体は、例えば、シートの面方向に沿って流体を通過させることにより流体中に含まれる異物を効率よく補足するフィルタや、シートの面方向に沿って毛管作用により水を吸引してガス中に気化させる媒体及び燃料電池のガス拡散層等に使用することができる。
In this way, the porous body whose porosity changes along the surface direction is, for example, a filter that efficiently captures foreign substances contained in the fluid by passing the fluid along the surface direction of the sheet, or the surface of the sheet It can be used for a medium that sucks water by capillary action along the direction and vaporizes it into gas, a gas diffusion layer of a fuel cell, and the like.
ところで、シート状の多孔質体は、その厚さ方向に流体を通過や吸引させるように使用されることも多いが、従来、厚さ方向に気孔率を変化させる場合には、気泡の孔径が相互に異なる多孔質体を貼り合わせたものを製造しており、このような構造や組織が厚さ方向に漸次変化するように構成された多孔質体はない。また、上述した従来の製造方法では、上記構成の多孔質体を製造することは困難である。 By the way, the sheet-like porous body is often used so as to pass or suck a fluid in the thickness direction, but conventionally, when the porosity is changed in the thickness direction, the pore diameter of the bubbles is small. A product in which different porous bodies are bonded to each other is manufactured, and there is no porous body configured such that such a structure or structure gradually changes in the thickness direction. Moreover, it is difficult to manufacture the porous body having the above configuration by the above-described conventional manufacturing method.
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであって、厚さ方向に孔径が漸次変化するシート状の多孔質体を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above subject, Comprising: It aims at providing the sheet-like porous body from which a hole diameter changes gradually in the thickness direction.
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
本発明の多孔質体製造装置は、少なくとも無機粉末、発泡剤及び結合剤を含有した発泡性スラリーシートをキャリアシートによって搬送しながら発泡、乾燥させることで三次元網目構造を有する多孔質体を製造する多孔質体製造装置であって、前記キャリアシートによって搬送される前記発泡性スラリーシートを高湿条件にて乾燥させないように発泡させる発泡手段と、該発泡手段において発泡された前記発泡性スラリーシートを加熱して乾燥する乾燥手段とを備え、該乾燥手段が、前記キャリアシート上に配された前記発泡性スラリーシートを加熱する加熱ユニットを複数備え、複数の前記加熱ユニットが、少なくとも前記キャリアシート上に配された前記発泡性スラリーシートの上面及び下面を個別に加熱するように分割して配置され、前記加熱ユニットによる前記発泡性スラリーシートの上面及び下面の加熱温度が相互に異なるように、個々の前記加熱ユニットの動作が独立して制御可能であることを特徴とする。 The porous body production apparatus of the present invention produces a porous body having a three-dimensional network structure by foaming and drying a foamable slurry sheet containing at least an inorganic powder, a foaming agent and a binder while being conveyed by a carrier sheet. A foaming means for foaming the foamable slurry sheet conveyed by the carrier sheet so as not to dry under high humidity conditions, and the foamable slurry sheet foamed in the foaming means Drying means for heating and drying, the drying means comprising a plurality of heating units for heating the foamable slurry sheet disposed on the carrier sheet, wherein the plurality of heating units are at least the carrier sheet. The upper surface and the lower surface of the foamable slurry sheet disposed above are divided and arranged so as to be individually heated, Serial heating unit wherein as upper and lower surfaces of the heating temperature of the foamable slurry sheet are different from each other by, and wherein the operation of each of the heating unit can be independently controlled.
また、本発明の多孔質体の製造方法は、少なくとも無機粉末、発泡剤及び結合剤を含有した発泡性スラリーシートをキャリアシートによって搬送しながら発泡、乾燥させることで三次元網目構造を有する多孔質体を製造する多孔質体の製造方法であって、前記発泡性スラリーシートを高湿条件にて乾燥させないように発泡させる発泡工程と、発泡された前記発泡性スラリーシートを乾燥する乾燥工程とを備え、該乾燥工程において、前記キャリアシート上に配される前記発泡性スラリーシートの上面及び下面とで加熱する温度を異ならせることを特徴とする。 Further, the method for producing a porous body of the present invention is a porous material having a three-dimensional network structure by foaming and drying a foamable slurry sheet containing at least an inorganic powder, a foaming agent and a binder while being conveyed by a carrier sheet. A porous body manufacturing method for manufacturing a body, comprising: a foaming step of foaming the foamable slurry sheet so as not to dry under high humidity conditions; and a drying step of drying the foamed foamable slurry sheet. And, in the drying step, the heating temperature is different between the upper surface and the lower surface of the foamable slurry sheet disposed on the carrier sheet.
発泡性スラリーシートは、発泡手段(発泡工程)において発泡することでその内部や表面に多数の気泡が形成される。そして、乾燥手段(乾燥工程)において発泡性スラリーシートが乾燥されると、発泡性スラリーシート中の水分が揮散して粘性が上昇し、上記気泡の成長が停止する。すなわち、乾燥手段において発泡性スラリーシートを加熱する温度が高くなる程、発泡性スラリーシートの乾燥が早まり、孔径の小さな気泡が形成されることになる。 The foamable slurry sheet is foamed in a foaming means (foaming step), whereby a large number of bubbles are formed inside or on the surface. And if a foaming slurry sheet is dried in a drying means (drying process), the water | moisture content in a foaming slurry sheet will volatilize, a viscosity will rise, and the growth of the said bubble will stop. That is, the higher the temperature at which the foaming slurry sheet is heated in the drying means, the faster the foaming slurry sheet is dried, and bubbles with small pore diameters are formed.
そして、本発明によれば、上面を加熱する加熱ユニット及び下面を加熱する加熱ユニットの動作を個別に制御することにより、発泡性スラリーシートの上面及び下面の加熱温度を異ならせることができるため、発泡性スラリーシートの温度分布が上面から下面に向けて漸次変化することになる。したがって、乾燥されたシート状の多孔質体の内部には、その上面から下面に向けて気泡の孔径が漸次大きくなる若しくは小さくなるように多数の気泡を分布させることができる。
また、この多孔質体を構成する三次元網目状の骨格は連続的に繋がっている。そのため、従来のように単に孔径が相互に異なる複数の多孔質体を貼り合わせたものと比較して、強度の向上を図ることができる、また、フィルターの濾過等において不連続面(貼り合わせ面)に濾過物が集中的に溜まることを防止できる、という効果も奏する。
And according to the present invention, by individually controlling the operation of the heating unit for heating the upper surface and the heating unit for heating the lower surface, the heating temperature of the upper surface and the lower surface of the foamable slurry sheet can be made different. The temperature distribution of the foamable slurry sheet gradually changes from the upper surface toward the lower surface. Therefore, a large number of bubbles can be distributed in the dried sheet-like porous body so that the pore diameter of the bubbles gradually increases or decreases from the upper surface toward the lower surface.
Further, the three-dimensional network skeleton constituting the porous body is continuously connected. Therefore, the strength can be improved compared to the past in which a plurality of porous bodies having different pore diameters are simply pasted together as in the past. ) Can also prevent the filtrate from being concentrated.
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記発泡性スラリーシートの上面側及び下面側の少なくともいずれか一方に配された前記加熱ユニットが、前記発泡性スラリーシートの幅方向にわたって複数配列され、複数の前記加熱ユニットによって加熱された前記上面若しくは前記下面の加熱温度分布が前記幅方向にわたって漸次変化するように、個々の前記加熱ユニットの動作が独立して制御可能であることを特徴とする。
この場合には、幅方向にわたって気泡の孔径が漸次変化するシート状の多孔質体を容易に製造することができる。
Further, in the porous body manufacturing apparatus of the present invention, a plurality of the heating units arranged on at least one of the upper surface side and the lower surface side of the foamable slurry sheet are arranged over the width direction of the foamable slurry sheet, The operation of each of the heating units can be independently controlled such that the heating temperature distribution of the upper surface or the lower surface heated by the plurality of heating units gradually changes in the width direction.
In this case, it is possible to easily manufacture a sheet-like porous body in which the bubble diameter gradually changes over the width direction.
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記加熱ユニットが、前記発泡性スラリーシートの上面や下面側に向けて加熱された気体を吹きつける送風ユニットからなることを特徴とする。
この場合には、容易に発泡性スラリーシートの上面や下面をむらなく加熱することができる。このため、例えば、発泡性スラリーシートの上面全体や下面全体にわたって一様な温度に加熱することができ、シート状の多孔質体において面方向に分布する多数の気泡の孔径の大きさを容易に均一に揃えることが可能となる。
Moreover, the porous body manufacturing apparatus of the present invention is characterized in that the heating unit includes a blower unit that blows heated gas toward the upper surface or the lower surface side of the foamable slurry sheet.
In this case, the upper surface and the lower surface of the foamable slurry sheet can be easily heated without unevenness. For this reason, for example, the entire surface of the foamable slurry sheet can be heated to a uniform temperature, and the pore size of a large number of bubbles distributed in the surface direction can be easily obtained in the sheet-like porous body. It becomes possible to arrange them uniformly.
また、例えば、幅方向にわたる加熱温度分布が不連続となることを防いで、シート状の多孔質体において幅方向にわたって分布する多数の気泡の大きさを滑らかに変化させることも容易となる。
さらに、発泡性スラリーシートの上面には、加熱された気体が直接吹きつけられるため、特に効率よく乾燥することができる。
Further, for example, it is possible to prevent the heating temperature distribution in the width direction from becoming discontinuous, and to smoothly change the size of many bubbles distributed in the width direction in the sheet-like porous body.
Furthermore, since the heated gas is directly blown onto the upper surface of the foamable slurry sheet, it can be dried particularly efficiently.
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記発泡手段が、前記キャリアシート及び前記発泡性スラリーシートが通過可能な搬送入口及び搬送出口を有する共にこれら搬送入口及び搬送出口の下方に所定量の水を貯水可能な加湿加熱容器と、該加湿加熱容器内に設けられて前記発泡性スラリーシートを加熱するシート加熱ヒーターと、該加湿加熱容器よりも多量の前記水を貯留し、該水の温度を調整する水温調整ヒーターを有する貯留タンクと、前記加湿加熱容器と前記貯留タンクとの間で前記水を循環させる循環機構とを備えることを特徴とする。 In the porous body manufacturing apparatus of the present invention, the foaming means has a transport inlet and a transport outlet through which the carrier sheet and the foamable slurry sheet can pass, and a predetermined amount below the transport inlet and the transport outlet. A humidifying heating container capable of storing water, a sheet heater provided in the humidifying heating container for heating the foamable slurry sheet, a larger amount of the water than the humidifying heating container is stored, and the temperature of the water A storage tank having a water temperature adjusting heater for adjusting the temperature, and a circulation mechanism for circulating the water between the humidification heating container and the storage tank.
この場合には、予め貯留タンクにおいて加熱された水を循環機構により加湿加熱容器に供給し、さらに加湿加熱容器内の水を貯留タンクに排出するため、加湿加熱容器内の水の温度を一様に保持することができる。これにより、加湿加熱容器内の温度分布を一様に保持することが容易に可能となり、加湿加熱容器内における温度設定の精度向上を容易に図ることができる。 In this case, since the water heated in the storage tank in advance is supplied to the humidification heating container by the circulation mechanism, and the water in the humidification heating container is discharged to the storage tank, the temperature of the water in the humidification heating container is uniform. Can be held in. As a result, it is possible to easily maintain the temperature distribution in the humidified heating container uniformly, and it is possible to easily improve the accuracy of temperature setting in the humidified heating container.
ここで、発泡手段において形成される気泡の大きさは、加湿加熱容器内の温度によって変化するが、上述のように、加湿加熱容器内の温度分布が一様となることで、気泡の大きさを発泡性スラリーシートの全体にわたって均一とすることができる。
そして、このように発泡手段において形成される気泡の大きさを均一にしておくことで、乾燥手段において気泡の大きさを高い精度で設定することが可能となる。したがって、大きさが厚さ方向や幅方向にわたって漸次変化する気泡の分布を高精度に設定したシート状の多孔質体を提供することが可能となる。
Here, the size of the bubbles formed in the foaming means varies depending on the temperature in the humidification heating container, but as described above, the temperature distribution in the humidification heating container becomes uniform, so that the size of the bubbles is increased. Can be made uniform throughout the foamable slurry sheet.
And by making the size of the bubbles formed in the foaming means uniform in this way, it becomes possible to set the size of the bubbles in the drying means with high accuracy. Therefore, it is possible to provide a sheet-like porous body in which the distribution of bubbles whose size gradually changes in the thickness direction and the width direction is set with high accuracy.
本発明によれば、厚さ方向や幅方向にわたって孔径が漸次変化するシート状の多孔質体を容易に製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sheet-like porous body from which a hole diameter changes gradually across the thickness direction or the width direction can be manufactured easily.
以下、図1から図4を参照し、本発明の実施形態に係る多孔質体製造装置について説明する。
この実施形態に係る多孔質体製造装置1は、図1に示すように、金属粉末(無機粉末)、発泡剤、有機バインダ(結合剤)、液状溶媒(結合剤)等を含有した発泡性スラリーS1をシート状に成形し、シート状の発泡性スラリー(以下、発泡性スラリーシートS2と呼ぶ。)を発泡、乾燥させて、三次元網目構造を有する多孔質グリーンシート(多孔質体)Gを製造するものである。
Hereinafter, the porous body manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
As shown in FIG. 1, a porous
ここで、発泡性スラリーS1に含まれる金属粉末としては、例えばニッケル、銅、鉄、SUS、クロム、コバルト、金、銀等が挙げられるが、粉末化及び焼結可能な全ての金属を使用することができる。また、発泡剤としては、例えば炭化数5〜8の非水溶性炭化水素系有機溶剤(例えばネオペンタン、ヘキサン、ヘプタン)等が挙げられるが、少なくともガスを発生して発泡性スラリーS1内の気泡を成長させることができるものであればよく、所定温度で分解してガスを発生する種々の化合物や揮発性の有機溶剤を使用することができる。 Here, examples of the metal powder contained in the foamable slurry S1 include nickel, copper, iron, SUS, chromium, cobalt, gold, silver, etc., but all metals that can be powdered and sintered are used. be able to. Examples of the foaming agent include water-insoluble hydrocarbon-based organic solvents having 5 to 8 carbon atoms (for example, neopentane, hexane, heptane) and the like. At least gas is generated and bubbles in the foamable slurry S1 are removed. Any compound can be used as long as it can be grown, and various compounds that decompose at a predetermined temperature to generate gas and volatile organic solvents can be used.
さらに、有機バインダとしては、例えばメチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロース等の水溶性有機バインダが挙げられるが、少なくとも発泡性スラリーシートS2を乾燥させた際に多孔質グリーンシートの形状を保持させる働きを有しているものであれば使用可能である。また、液状溶媒としては、例えば水が挙げられるが、少なくとも高温加熱により大気中に揮散でき、かつ、発泡剤よりも低揮発性、高沸点のものであれば使用可能である。なお、発泡性スラリーS1としては、例えば特許第3282497号公報に開示されているものがより好ましい。 Furthermore, examples of the organic binder include water-soluble organic binders such as methylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose, and at least have the function of maintaining the shape of the porous green sheet when the foamable slurry sheet S2 is dried. If it is, it can be used. Examples of the liquid solvent include water, and any liquid solvent can be used as long as it can be volatilized into the atmosphere by heating at a high temperature and has a lower volatility and a higher boiling point than the foaming agent. As the foaming slurry S1, for example, the one disclosed in Japanese Patent No. 3282497 is more preferable.
多孔質体製造装置1は、複数のローラによって搬送される長尺状のキャリアシート3と、キャリアシート3上に発泡性スラリーS1を供給すると共に発泡性スラリーシートS2に成形する成形装置(成形手段)5と、キャリアシート3によって搬送される発泡性スラリーシートS2を高湿条件にて乾燥させないように発泡させる発泡装置(発泡手段)7と、発泡された発泡性スラリーシートS2を加熱して乾燥する乾燥装置(乾燥手段)9とを備えている。
The porous
キャリアシート3は、例えばPET製のフィルム等によって構成されており、複数のローラ10によってその長手方向(A方向)に搬送されるようになっている。
成形装置5は、発泡性スラリーS1を貯留してキャリアシート3上に供給するホッパー11と、A方向に移動するキャリアシート3上に供給された発泡性スラリーS1をキャリアシート3との間で延ばして発泡性スラリーシートS2に成形するドクターブレード13とを備えている。
The
The forming device 5 extends between the
発泡装置7は、図2に示すように、キャリアシート3及び発泡性スラリーシートS2が通過可能な搬送入口15a及び搬送出口15bを有すると共に搬送入口15a及び搬送出口15bの下方に所定量の水Wを貯水可能な箱状の加湿加熱容器15と、加湿加熱容器15よりも多量の水を貯留する貯留タンク17と、加湿加熱容器15と貯留タンク17との間で水Wを循環させる循環機構19とを備えている。
貯留タンク17の内部には、水Wの温度を調整する水温調整ヒーター21が設けられており、これによって加熱された水Wを循環機構19で加湿加熱容器15内に供給することで、加湿加熱容器15内の雰囲気を所定の湿度に保てるようにしている。また、貯留タンク17には、これに水Wを補給するための給水口22が設けられており、貯留タンク17内の水Wが減少した際に自動的に水Wを補給するようになっている。
As shown in FIG. 2, the foaming apparatus 7 has a
A water
循環機構19は、貯留タンク17内から加湿加熱容器15内に水Wを供給する供給部23と、加湿加熱容器15内の水Wを貯留タンク17に排出する排出部25とを有している。供給部23は、貯留タンク17及び加湿加熱容器15の下部に開口する供給管27と、供給管27の途中に配されて貯留タンク17の水Wを加湿加熱容器15内に向けて流すためのポンプ29とから構成されている。また、排出部25は、加湿加熱容器15の下部及び貯留タンク17の上部に開口する排出管31によって構成されている。
The
ここで、加湿加熱容器15内に開口する供給管27の開口端27aは、例えば、キャリアシート3の搬送方向の上流側に位置する加湿加熱容器15内の一端部側に配され、加湿加熱容器15に開口する排出管31の開口端31aは、キャリアシート3の搬送方向の下流側に位置する加湿加熱容器15内の他端部に配されている。このため、加湿加熱容器15内の一端部に供給された水Wは、加湿加熱容器15の一端部から他端部まで流れ、その後、加湿加熱容器15内の他端部から排出されることになる。
なお、加湿加熱容器15に開口する排出管31の開口端31aは、加湿加熱容器15内の底面15cから突出しており、これによって加湿加熱容器15内に所定量の水Wが貯留されるようになっている。
Here, the opening
The
このように、貯留タンク17において加熱された水Wを循環機構19により加湿加熱容器15内に供給し、さらに加湿加熱容器15内の水Wを貯留タンク17に排出することで、特に、加湿加熱容器15内の水Wを循環機構19によりその一端部から他端部にわたって常時流すことで、加湿加熱容器15内の水Wの温度を一様に保持することができる。これにより加湿加熱容器15内の温度分布を一様に保持することが容易に可能となり、加湿加熱容器15内における温度設定の精度向上を容易に図ることができる。
In this way, the water W heated in the
また、加湿加熱容器15内のうちキャリアシート3の直下には、発泡性スラリーシートS2を加熱するシート加熱ヒーター33が設けられており、発泡性スラリーシートS2の発泡を促進するようになっている。また、加湿加熱容器15内のうちキャリアシート3の上方側の壁面には、複数のプレートヒーター35が設けられており、壁面における水Wの凝結を防止する役割を果たしている。これらシート加熱ヒーター33及びプレートヒーター35には、例えばカーボンプレートヒーターが用いられる。
Further, a
乾燥装置9は、図3に示すように、キャリアシート3及び発泡性スラリーシートS2が通過可能な搬送入口37a及び搬送出口37bを有する箱状の加熱炉37内に、キャリアシート3上に配された発泡性スラリーシートS2を加熱する複数の送風ユニット(加熱ユニット)39,41を備えている。
複数の送風ユニット39,41は、発泡性スラリーシートS2の上面S2a及び下面S2bを個別に加熱するように分割して配置されており、各送風ユニット39,41は、発泡性スラリーシートS2の上面S2aや下面S2b側に向けて加熱された気体を吹きつけるように構成されている。
As shown in FIG. 3, the drying device 9 is disposed on the
The plurality of
すなわち、各送風ユニット39,41は、外方から加熱炉37内に気体を送風するブロワー43,45と、加熱炉37内に送風された気体を発泡性スラリーシートS2の上方側若しくは下方側に誘導すると共に複数の吹出口47a,49aから発泡性スラリーシートS2の上面S2a若しくは下面S2b側に向けて吹きつける送風管47,49と、吹出口47a,49aの手前において送風管47,49内を通過する気体を加熱する加熱ヒーター51,53とを備えている。ここで、複数の吹出口47a,49aは、発泡性スラリーシートS2の搬送方向に沿って等間隔に配列されており、また、各吹出口47a,49aから吹き出す気体は、発泡性スラリーシートS2の幅方向にわたって均等に吹きつけられるようになっている。
That is, the
なお、この構成では、発泡性スラリーシートS2の上方側に配された送風管47の吹出口47aから吹き出す気体が、発泡性スラリーシートS2の上面S2aに直接吹きつけられ、これによって発泡性スラリーシートS2の上面S2aが加熱されることになる。また、発泡性スラリーシートS2の下方側に配された送風管49の吹出口49aから吹き出す気体は、実際にはキャリアシート3に向けて吹きつけられることになるため、発泡性スラリーシートS2の下面S2bはキャリアシート3を介して加熱されることになる。
また、この構成においては、個々の加熱ヒーター51,53の動作が独立して制御可能となっており、これにより、発泡性スラリーシートS2の上面S2a及び下面S2b側に向けて吹きつける気体の温度を相互に異ならせることができるようになっている。すなわち、複数の送風ユニット39,41による発泡性スラリーシートS2の上面S2a及び下面S2bの加熱温度を相互に異ならせることができる。
In this configuration, the gas blown out from the
Moreover, in this structure, the operation | movement of each
次に、以上のように構成された多孔質体製造装置1による多孔質グリーンシートGの製造方法について説明する。
この製造方法においては、はじめに、ホッパー11からキャリアシート3上に供給された発泡性スラリーS1を、移動するキャリアシート3とドクターブレード13との間で延ばしてシート状の発泡性スラリーシートS2に成形する(成形工程)。
Next, the manufacturing method of the porous green sheet G by the porous
In this manufacturing method, first, the foamable slurry S1 supplied from the
次いで、キャリアシート3によって発泡性スラリーシートS2を発泡装置7の加湿加熱容器15内に搬送し、この加湿加熱容器15内で発泡性スラリーシートS2を発泡させる(発泡工程)。
この発泡工程においては、シート加熱ヒーター33等の加熱により発泡性スラリーシートS2に含まれる発泡剤を発泡させることで、発泡性スラリーシートS2の内部や表面に多数の気泡が形成される。この際、形成される気泡の孔径の大きさは加湿加熱容器15内の温度によって変化するが、貯留タンク17及び循環機構19を設けることで加湿加熱容器15内の温度分布が一様に保持されるため、気泡の大きさを発泡性スラリーシートS2の全体にわたって均一とすることができる。
Next, the foamable slurry sheet S2 is conveyed into the
In this foaming step, the foaming agent contained in the foamable slurry sheet S2 is foamed by heating with the
そして、発泡された発泡性スラリーシートS2はキャリアシート3によって加湿加熱容器15内から乾燥装置9の加熱炉37内に搬送され、この加熱炉37内において発泡性スラリーシートS2を乾燥することで(乾燥工程)、多孔質グリーンシートGの製造が完了する。
この乾燥工程において、発泡性スラリーシートS2を乾燥が乾燥されると、発泡性スラリーシートS2中に含まれる液状溶媒(水)が揮散して粘性が上昇し、これによって気泡の成長が停止する。すなわち、加熱炉37内において発泡性スラリーシートS2を加熱する温度が高くなる程、発泡性スラリーシートS2の乾燥が早まり、孔径の小さな気泡が形成されることになる。
Then, the foamed slurry sheet S2 is conveyed by the
In this drying step, when the foamable slurry sheet S2 is dried, the liquid solvent (water) contained in the foamable slurry sheet S2 is volatilized to increase the viscosity, thereby stopping the growth of bubbles. That is, the higher the temperature at which the foamable slurry sheet S2 is heated in the
さらに、この乾燥工程においては、発泡性スラリーシートS2の上面S2aに吹きつける気体を加熱する加熱ヒーター51と発泡性スラリーシートS2の下面S2b側に吹きつける気体を加熱する加熱ヒーター53とを個別に制御して、発泡性スラリーシートS2の上面S2a及び下面S2b側に向けて吹きつける気体の温度を相互に異ならせる。すなわち、発泡性スラリーシートS2の上面S2a及び下面S2bとで加熱する温度を異ならせる。これにより、発泡性スラリーシートS2の温度分布が上面S2aから下面S2bに向けて漸次変化することになる。
したがって、乾燥された多孔質グリーンシートGには、その上面から下面に向けて気泡の大きさが漸次大きくなる若しくは小さくなるように多数の気泡を分布させることができる。すなわち、厚さ方向にわたって気泡の孔径(気孔率)が漸次変化する多孔質グリーンシートGが製造されることになる。
Further, in this drying step, a
Therefore, a large number of bubbles can be distributed in the dried porous green sheet G so that the size of the bubbles gradually increases or decreases from the upper surface toward the lower surface. That is, the porous green sheet G in which the pore diameter (porosity) of the bubbles gradually changes in the thickness direction is manufactured.
なお、具体例として、例えば発泡性スラリーシートS2の上面S2aに吹きつける気体の温度を、下面S2b側に吹きつける気体の温度よりも低く設定した場合には、図4に示すように、上面G1から下面G2に向けて気泡Bの大きさが漸次小さくなる多孔質グリーンシートGが製造されることになる。なお、図4に示す多孔質グリーンシートGのモデル図では、多孔質グリーンシートGの内部のみに多数の気泡Bが独立して形成されているが、実際には、これら多数の気泡Bは相互に連通すると共に上面G1や下面G2に開口するようになっている。 As a specific example, when the temperature of the gas blown to the upper surface S2a of the foamable slurry sheet S2 is set lower than the temperature of the gas blown to the lower surface S2b, for example, as shown in FIG. Thus, the porous green sheet G in which the size of the bubbles B gradually decreases toward the lower surface G2 is manufactured. In the model diagram of the porous green sheet G shown in FIG. 4, a large number of bubbles B are independently formed only inside the porous green sheet G. And open to the upper surface G1 and the lower surface G2.
以上説明したように、本実施形態による多孔質体製造装置1及び多孔質グリーンシートGの製造方法によれば、厚さ方向にわたって気泡Bの孔径が漸次変化する多孔質グリーンシートGを容易に製造することができる。
また、乾燥装置9においては、加熱された気体を吹きつけることで発泡性スラリーシートS2の上面S2a及び下面S2bを加熱するため、容易に発泡性スラリーシートS2の上面S2a全体及び下面S2b全体をむら無く加熱することができる。このため、発泡性スラリーシートS2の上面S2a全体や下面S2b全体にわたって一様な温度に加熱することができ、これにより、多孔質グリーンシートGにおいて面方向に分布する多数の気泡の大きさを容易に均一に揃えることが可能となる。
As described above, according to the porous
Further, since the drying apparatus 9 heats the upper surface S2a and the lower surface S2b of the foamable slurry sheet S2 by blowing heated gas, the entire upper surface S2a and the entire lower surface S2b of the foamable slurry sheet S2 are easily uneven. It can be heated without any problems. For this reason, it can be heated to a uniform temperature over the entire upper surface S2a and the entire lower surface S2b of the foamable slurry sheet S2, and this facilitates the size of many bubbles distributed in the surface direction in the porous green sheet G. Can be evenly aligned.
さらに、乾燥装置9においては、発泡性スラリーシートS2の上面S2aに加熱された気体が直接吹きつけられるため、特に効率よく乾燥することができる。
また、発泡装置7においては、発泡性スラリーシートS2の全体にわたって均一な大きさの気泡を形成することができるため、乾燥装置9において、気泡の大きさを高い精度で設定することが可能となる。したがって、大きさが厚さ方向にわたって漸次変化する気泡の分布を高精度に設定した多孔質グリーンシートGを提供することが可能となる。
さらに、この多孔質体グリーンシートGを構成する三次元網目状の骨格は連続的に繋がっている。そのため、この多孔質体グリーンシートGを脱脂・焼成した多孔質焼成体では、従来のように単に孔径が相互に異なる複数の多孔質体を貼り合わせたものと比較して、強度の向上を図ることができる、また、フィルターの濾過等において不連続面(貼り合わせ面)に濾過物が集中的に溜まることを防止できる、という効果も奏する。
Furthermore, in the drying apparatus 9, since the heated gas is directly sprayed on the upper surface S2a of the foamable slurry sheet S2, the drying can be performed particularly efficiently.
Further, in the foaming device 7, air bubbles having a uniform size can be formed over the entire foamable
Furthermore, the three-dimensional network skeleton constituting the porous green sheet G is continuously connected. Therefore, in the porous fired body obtained by degreasing and firing the porous green sheet G, the strength is improved as compared with a conventional case in which a plurality of porous bodies having different pore sizes are pasted together. In addition, there is also an effect that it is possible to prevent the filtrate from being concentrated on the discontinuous surface (bonding surface) during filtration of the filter.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
すなわち、複数の送風ユニット39,41は、例えば、同一のブロワー及び加熱ヒーターで構成し、加熱ヒーターの下流側に位置する送風管47,49のみを発泡性スラリーシートS2の上方側及び下方側にそれぞれ配して構成されるとしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
That is, the plurality of
つまり、上述のブロワー、加熱ヒーター及び発泡性スラリーシートS2の上方側に配される送風管47により発泡性スラリーシートS2の上面S2aに気体を吹きつける送風ユニット39を構成すると共に、上述のブロワー、加熱ヒーター及び発泡性スラリーシートS2の下方側に配される送風管47,49により発泡性スラリーシートS2の下面S2b側に気体を吹きつける送風ユニット41を構成しても良い。
この構成の場合には、加熱ヒーターの下流側で分岐された各送風管47,49の途中に、吹出口47a,49aに向かう気体の送風を切り換える切換スイッチをそれぞれ設けておき、この切換スイッチの動作を個別に制御することで、発泡性スラリーシートS2の上面S2a及び下面S2bの加熱温度を相互に異ならせることができる。
That is, the
In the case of this configuration, a changeover switch for switching the blowing of gas toward the
また、上記実施形態においては、複数の送風ユニット39,41を発泡性スラリーシートS2の上下に分割して配置するとしたが、例えばこれに加えて、複数の送風ユニット39,41を発泡性スラリーシートS2の幅方向にわたって複数配列して乾燥装置9を構成してもよい。この場合には、発泡性スラリーシートS2の上面S2aや下面S2b側に吹きつける気体の温度が幅方向にわたって漸次変化するように、幅方向に配列された送風ユニット39,41の加熱ヒーター51,53を個別に制御することで、幅方向にわたって気孔率が漸次変化する多孔質グリーンシートGを容易に製造することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
なお、この構成の場合でも、加熱された気体を吹きつけることで発泡性スラリーシートS2の上面S2aや下面S2bがむら無く加熱されるため、発泡性スラリーシートS2の幅方向にわたる加熱温度分布が不連続となることを防いで、多孔質グリーンシートGにおいて幅方向にわたって分布する多数の気泡の大きさを滑らかに変化させることができる。 Even in this configuration, the upper surface S2a and the lower surface S2b of the foamable slurry sheet S2 are heated evenly by blowing the heated gas, so that the heating temperature distribution in the width direction of the foamable slurry sheet S2 is not uniform. It is possible to prevent the bubbles from being continuous, and to smoothly change the size of a large number of bubbles distributed in the width direction in the porous green sheet G.
さらに、上記実施形態においては、多孔質グリーンシート(多孔質体)Gを製造する多孔質体製造装置1について説明したが、多孔質体製造装置1は、例えば、上記多孔質グリーンシートGをさらに脱脂、焼成して多孔質焼成体(多孔質体)を製造するように構成されるとしてもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the porous
1 多孔質体製造装置
3 キャリアシート
7 発泡装置(発泡手段)
9 乾燥装置(乾燥手段)
15 加湿加熱容器
15a 搬送入口
15b 搬送出口
17 貯留タンク
19 循環機構
21 水温調整ヒーター
33 シート加熱ヒーター
39,41 送風ユニット(加熱ユニット)
G 多孔質グリーンシート(多孔質体)
S2 発泡性スラリーシート
S2a 上面
S2b 下面
W 水
DESCRIPTION OF
9 Drying equipment (drying means)
15
G Porous green sheet (porous material)
S2 Expandable slurry sheet S2a Upper surface S2b Lower surface W Water
Claims (5)
前記キャリアシートによって搬送される前記発泡性スラリーシートを高湿条件にて乾燥させないように発泡させる発泡手段と、該発泡手段において発泡された前記発泡性スラリーシートを加熱して乾燥する乾燥手段とを備え、
該乾燥手段が、前記キャリアシート上に配された前記発泡性スラリーシートを加熱する加熱ユニットを複数備え、
複数の前記加熱ユニットが、少なくとも前記キャリアシート上に配された前記発泡性スラリーシートの上面及び下面を個別に加熱するように分割して配置され、
前記加熱ユニットによる前記発泡性スラリーシートの上面及び下面の加熱温度が相互に異なるように、個々の前記加熱ユニットの動作が独立して制御可能であることを特徴とする多孔質体製造装置。 A porous body production apparatus for producing a porous body having a three-dimensional network structure by foaming and drying a foamable slurry sheet containing at least an inorganic powder, a foaming agent and a binder while being conveyed by a carrier sheet,
Foaming means for foaming the foamable slurry sheet conveyed by the carrier sheet so as not to be dried under high humidity conditions, and drying means for heating and drying the foamable slurry sheet foamed in the foaming means. Prepared,
The drying means includes a plurality of heating units for heating the foamable slurry sheet disposed on the carrier sheet,
A plurality of the heating units are divided and arranged so as to individually heat at least the upper surface and the lower surface of the foamable slurry sheet disposed on the carrier sheet,
The porous body manufacturing apparatus, wherein the operation of each heating unit can be independently controlled so that the heating temperatures of the upper surface and the lower surface of the foamable slurry sheet by the heating unit are different from each other.
複数の前記加熱ユニットによって加熱された前記上面若しくは前記下面の加熱温度分布が前記幅方向にわたって漸次変化するように、個々の前記加熱ユニットの動作が独立して制御可能であることを特徴とする請求項1に記載の多孔質体製造装置。 A plurality of the heating units arranged on at least one of the upper surface side and the lower surface side of the foamable slurry sheet are arranged over the width direction of the foamable slurry sheet,
The operation of each of the heating units can be independently controlled so that the heating temperature distribution of the upper surface or the lower surface heated by the plurality of heating units gradually changes in the width direction. Item 2. The porous body production apparatus according to Item 1.
前記発泡性スラリーシートを高湿条件にて乾燥させないように発泡させる発泡工程と、発泡された前記発泡性スラリーシートを乾燥する乾燥工程とを備え、
該乾燥工程において、前記キャリアシート上に配される前記発泡性スラリーシートの上面及び下面とで加熱する温度を異ならせることを特徴とする多孔質体の製造方法。 A porous body manufacturing method for manufacturing a porous body having a three-dimensional network structure by foaming and drying a foamable slurry sheet containing at least an inorganic powder, a foaming agent and a binder while being conveyed by a carrier sheet. ,
A foaming step of foaming so as not to dry the foamable slurry sheet under high-humidity conditions; and a drying step of drying the foamed slurry sheet,
In the drying step, the heating temperature is varied between the upper surface and the lower surface of the foamable slurry sheet disposed on the carrier sheet.
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