专利名称：陶瓷成型体的制造方法及着色陶瓷成型体的制作方法
技术领域：
本发明涉及以陶瓷为主原料的成型体，即包括呈现蜂窝形状的成型体、具有各种小室结构的成型体的陶瓷成型体的制造方法，以及由此得到的着色陶瓷成型体。
背景技术：
作为在内燃机的废气净化装置、利用催化作用的化学反应机器中使用的催化剂用载体，正在使用催化剂用陶瓷载体。该催化剂用陶瓷载体主要由陶瓷材料所构成，例如为通过隔壁分隔出多个小室而形成的蜂窝状陶瓷结构体(蜂窝结构体)。
催化剂用陶瓷载体(催化剂用蜂窝载体)可以如下制造例如使用含有陶瓷原料、粘合剂和水的成型原料，将该成型原料混合后，挤出成型为例如蜂窝形状，通过实施干燥而获得蜂窝形状的陶瓷成型体，再将其进行烧成，从而制成陶瓷载体。
对于这样的催化剂用陶瓷载体，根据用作基材的陶瓷结构体的气孔率可以改变催化剂成分的担载条件，因而在制造时，由于关系到担载催化剂成分的工序，必需对决定陶瓷结构体的气孔率的陶瓷成型体的成型原料的成分和配比等逐批次地进行管理。
但是，作为成型原料主成分的陶瓷原料，由于是单色原料，所得到的陶瓷成型体也是单色的，在挤出成型后的陶瓷成型体的阶段难以一看就区别出来。从而，难以逐批次成型原料地管理陶瓷成型体。当然，在管理陶瓷成型体时，不仅成型原料的批次，有时重量、尺寸等数据也会被作为管理对象，存在这样的情况，将这些信息在陶瓷成型体的外面以文字、条形码等进行表示。但是，这种信息表示乍一看把握性就较差，并且只有在信息清楚后才是有效的。但大多情况下，由于挤出成型连续地进行处理，从而在成型原料的批次改变时，对于挤出成型所得到的陶瓷成型体，这种信息表示不能适用作判断每批次的交界处的方法。另外，还没有涉及有关陶瓷成型体和催化剂用陶瓷载体的信息管理的现有文献，但作为其他领域的防止制品误认、改善流通管理的现有文献，可以举出例如实开平6-14019号公报。
发明内容
本发明是鉴于上述的现有问题而进行的，其目的是提供即使在连续进行挤出成型的情况下，也可以容易地逐批次成型原料地区别陶瓷成型体的制造过程中的陶瓷成型体的管理方法。
本发明人为了实现上述目的进行了锐意研究，结果发现通过对陶瓷成型体着色，可以实现上述课题，从而完成本发明。
即，根据本发明，提供一种陶瓷成型体的制造方法，首先，将至少含有陶瓷原料、粘合剂和水的成型原料混合，得到成型用混合物，混炼该成型用混合物后，进行挤出成型，进而通过干燥而制造陶瓷成型体，其中，在进行混炼时，向成型用混合物中添加1种着色材料或者2种或2种以上的着色材料，从而得到被着色的陶瓷成型体(着色陶瓷成型体)。
对于本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法，相对于成型用混合物中所包含的陶瓷原料的量，以质量比计，上述着色材料的添加量优选为大于等于0.001％、小于等于1％。进而，相对于成型用混合物中所包含的陶瓷原料的量，以质量比计，更优选着色材料的添加量为大于等于0.003％、小于等于0.02％。
另外，在以分批处理方式进行混合时，优选对于某一批处理与其之前或者其之后的一批处理，着色材料的表观颜色发生改变。进而，更优选对于每批成型原料、每次移位或者每一制品序号，着色材料的表观颜色发生改变。
上述1种或者2种或2种以上的着色材料的混合物的表观颜色，只要是相对于陶瓷材料自身颜色为鲜明的表观颜色即可，没有限定，优选为白、黄、绿、蓝、红、紫中的任何1种或者2种或2种以上的颜色。
对于本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法，着色材料可以是颜料，也可以是染料。作为染料，可以使用偶氮染料、阳离子型二氮杂次甲基系染料、噻嗪系染料、三苯基甲烷系染料等。另外，着色材料可以是在为了获得陶瓷结构体而高温烧成陶瓷成型体时具有颜色消失的性质的着色材料，也可以是在烧成后颜色残留在陶瓷结构体上的着色材料。进而，优选着色材料中可燃成分大于等于95质量％。
本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法，优选适用于作为制造对象的陶瓷成型体为呈现蜂窝形状的蜂窝成型体的情况。
本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法，陶瓷原料优选为堇青石化原料。所谓堇青石化原料是指经过烧成可转变为堇青石的物质，可以举出例如以烧成后的组成为堇青石的理论组成(2MgO·2Al2O3·5SiO2)而混合滑石、高岭土、氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅等所得到的物质。但是，陶瓷原料并没有限定，也可以是从氧化铝、莫来石、锂·铝硅酸盐、钛酸铝、氧化钛、氧化锆、氮化硅、氮化铝和碳化硅中选择的1种或者2种或2种以上的复合物所构成的物质。
接着，根据本发明，提供催化剂用陶瓷载体的制造方法，由上述的任何一种陶瓷成型体的制造方法而得到被着色的陶瓷成型体，烧成该陶瓷成型体，从而得到陶瓷结构体。
进而，根据本发明，提供由上述的任何一种陶瓷成型体的制造方法而得到的着色陶瓷成型体。
本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法，由于在混炼时向成型用混合物中添加1种着色材料或者2种或2种以上的着色材料，来得到被着色的陶瓷成型体，从而根据该着色可以容易地从外观上一看就区别出陶瓷成型体。
即使是混炼的后续工序的挤出成型连续进行的情况，通过每当成型原料的成分、配比等变化时，对其每批次改变着色材料的表观颜色，可以容易地逐批次成型原料地区别、管理陶瓷成型体，由于与成型原料的成分、配比等的关系，可以简便地明确陶瓷成型体的跟踪能力。以往的白色的成型原料(成型用混合物)的情况，如果连续进行挤出成型，则难以从陶瓷成型体的哪一部分判断陶瓷原料是否发生改变。根据本发明，可以确实、简便地进行这样的判断，在确实地将由成型原料混合并成型后的陶瓷成型体从出厂制品中排除的同时，难以产生搞错成型原料的成分、配比等不同的陶瓷成型体的问题。
另外，在以分批处理方式进行混炼工序之前的混合时，对于某一批处理与其之前或者其之后的一批处理，通过改变着色材料的表观颜色，由于与混合工序的关系，可以简便地明确陶瓷成型体的跟踪能力。
进而，通过对陶瓷成型体的大小(直径、长度)等不同的陶瓷成型体制品的每个产品序号改变着色材料的表观颜色，可以进行产品序号的管理。此外，在制造生产线上通过试验品时，通过改变着色材料的表观颜色，可以成为防止试验品和出厂制品混淆的有效方法。
本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法的优选方式中，着色材料的添加量相对于成型用混合物中所包含的陶瓷原料的量以质量比计为大于等于0.001％、小于等于1％；进而，在更优选的方式中，着色材料的添加量相对于成型用混合物中所包含的陶瓷原料的量以质量比计为大于等于0.003％、小于等于0.02％，这样可以确保充分的显色，并且对烧成得到的陶瓷结构体的特性影响极小。如果着色材料不足0.001％，则显色不充分，存在根据颜色难以进行区别的可能性，然而根据本发明涉及的陶瓷成型体的优选的方式，就不会发生这样的问题。只要不会对特性产生影响，即使使用较多量也没有关系，但考虑到成本时以1％为上限。
本发明涉及的催化剂用陶瓷载体的制造方法，由于通过对根据本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法而获得的着色陶瓷成型体进行烧成，从而得到陶瓷结构体，因此，在使用即使在高温烧成陶瓷成型体而颜色也会残留在结构体中的着色材料的情况，根据其残留的颜色从外观上可以容易地一看就区别出催化剂用陶瓷载体，从而可以得到基于上述陶瓷成型体的制造方法中涉及的效果而带来的效果。还有，通过使用CCD相机和计算机进行图像处理，可以容易地进行判别。
另一方面，本发明涉及的催化剂用陶瓷载体的制造方法中，在使用具有高温下烧成陶瓷成型体时颜色会消失的性质的着色材料的情况，对于被烧成的催化剂用陶瓷载体，着色材料的颜色消失，呈现使用的陶瓷原料的固有颜色，在烧成前的着色陶瓷成型体的阶段可以确实地进行区别、管理，例如可以以成型原料的批次单位而进行烧成，从而难以产生搞错成型原料的成分、配比等不同的催化剂用陶瓷载体的问题。
图1为表示本发明涉及的着色陶瓷成型体的一个实施方式的图，图1(a)是表示端面的俯视图，图1(b)是斜视图。
其中，1…着色陶瓷成型体，2…隔壁，3…小室，4…外壁。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定解释于这些实施方式，在不脱离本发明的范围，基于本领域技术人员的知识可以进行各种变更、修正和改良。为了实施或验证本发明，可以适用与本说明书中所记载的内容相同的方法或者等同的方法，但优选的方法如下所述。
图1(a)和图1(b)是表示着色陶瓷成型体的一个实施方式的图，图1(a)是表示端面的俯视图，图1(b)是斜视图。图中所示的着色陶瓷成型体1是由隔壁2分隔形成有多个小室3、并具有在其周围形成外径轮廓的外壁4的蜂窝状的成型体(蜂窝成型体)。在向成型用混合物中添加着色材料并充分混炼时，着色陶瓷成型体1会被均匀着色，隔壁2和外壁4的全体也会被着色。制造这种着色陶瓷成型体的本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法，具有混合工序和混炼工序，优选具有将混炼工序中得到的坯土成型为规定形状的土炼工序，经过将坯土加工成规定形状(例如蜂窝形状)的成型工序，可以获得着色陶瓷成型体。
首先，在混合工序中，将至少含有陶瓷原料、粘合剂和水的成型原料混合，得到成型用混合物。除此之外，还可以添加分散剂、造孔材料等。陶瓷原料是作为陶瓷结构体(烧成体)的主要构成成分的粒子原料，可以举出例如堇青石化原料、莫来石、氧化铝、钛酸铝或者它们的混合物等。粘合剂是在挤出成型时对坯土赋予流动性，并实现作为维持未烧成的陶瓷成型体的机械强度的增强剂的机能的添加剂，可以优选使用例如羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素等。造孔材料是在烧成陶瓷成型体时通过烧失而形成气孔，增大气孔率，用于获得高气孔率的陶瓷结构体的添加剂，可以举出例如石墨、焦碳、发泡树脂、小麦粉、淀粉等。分散剂是促进陶瓷原料向水中分散、用于得到均质的成型用混合物的添加剂，可以优选使用例如脂肪酸皂、多元醇等。
本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法中，关于混合的具体方法并没有限定。作为实现混合的混合机，可以使用例如螺旋型混合机、叶片式混合机、犁式(搅拌翼)混合器等。也可以在此时添加着色材料。
接着，在混炼工序中，将混合工序中得到的成型用混合物进行混炼而得到坯土，此时添加着色材料。
混炼可以通过例如∑式捏合机、邦伯里(Bunbury)混合机、螺旋式挤出混炼机等来进行。作为添加的着色材料，可以使用Aizen Cation GoldenYellow GLH 200％、Aizen Diamond Green GH、Aizen Methylene Blue FZ、Aizen Methyl Violet Pure Special(以上，保土ケ谷化学工业株式会社制造)、Safranine GK Conk(日本化学工业所制)等。着色材料的添加量相对于成型用混合物中所包含的陶瓷原料的量，以质量比计优选为大于等于0.001％、小于等于1％；更优选为大于等于0.003％、小于等于0.02％。
接着，在成型工序中，将添加了着色材料的坯土成型为规定形状(例如由隔壁分隔而形成有多个小室的蜂窝状)，再通过干燥而得到着色陶瓷成型体。还有，着色陶瓷成型体并不限于图1(a)和图1(b)所示的着色陶瓷成型体1的蜂窝状，整体形状例如还可以是圆筒状之外的四棱柱状、三棱柱状等形状，小室的形状(垂直于小室的形成方向的截面上的形状)例如除了四边形之外，也可以是六边形、三角形等。此外，也可以是呈现单块结构。
特别是在获得蜂窝状的陶瓷成型体的情况，优选使用具有与隔壁互补的形状的狭缝的喷嘴对坯土进行挤出成型。通过这样的方法，可以简便地获得具有期望的小室形状、隔壁厚度、小室密度的着色陶瓷成型体(蜂窝成型体)。对于进行挤出成型的装置没有特别限定，可以使用例如冲压式挤出成型机、双轴连续成型机。还有，优选将混炼工序和成型工序一体连续地进行。作为实现该目的的混炼成型机，可以举出例如双轴连续混炼挤出成型机。
另外，在挤出成型时，优选在得到的陶瓷成型体的规定部分的位置上进行标记，这样可以进行陶瓷成型体的挤出方向、干燥方向的管理。该标记并非向坯土中添加着色材料，而是在刚挤出成型后的陶瓷成型体上，通过印刷一根或多根鲜明颜色的线来进行。
本发明涉及的催化剂用陶瓷载体的制造方法是，根据上述陶瓷成型体的制造方法而得到着色陶瓷成型体，再烧成该着色陶瓷成型体而得到陶瓷结构体。如果着色材料使用在烧成中颜色不会消失的着色材料，则可以获得着色的催化剂用陶瓷载体。
实施例实施例1使用由滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅构成的堇青石化原料(第1批成型原料)作为主原料，添加粘合剂和着色材料并进行混合，进而添加月桂酸钾皂和水而进行混合，得到成型用混合物。使用Aizen Methylene Blue FZ(保土ケ谷化学工业株式会社制)作为着色材料，相对于堇青石化原料使用的质量比是0.015％。这里，粘合剂的含量为6.0质量％，月桂酸钾皂的含量为0.3质量％。然后，将得到的成型用混合物投入在脱气的同时可以连续混炼并挤出成型的混炼挤出成型机中，利用介电干燥机、热风干燥机进行干燥，制造作为陶瓷成型体的蜂窝成型体。所制造的蜂窝成型体呈淡蓝色。
紧接着上述第1批成型原料的使用，使用由滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅、氢氧化铝构成的堇青石化原料(第2批成型原料)作为主原料，与第1批成型原料同样，添加粘合剂和着色材料并进行混合，进而添加月桂酸钾皂和水而进行混合，得到成型用混合物。使用Safranine GK Conk(日本化学工业所制)，相对于堇青石化原料使用的质量比是0.015％。这里，粘合剂的含量为6.0质量％，月桂酸钾皂的含量为0.3质量％。随后，与上述同样地制造蜂窝成型体。所制造的蜂窝成型体呈桃红色。
如果观察利用混炼挤出成型机的成型过程，在第1批成型原料的使用结束时，在淡蓝色的圆形截面上从中央开始以螺旋状混进第2批成型原料使用时的桃红色坯土，桃红色区域渐渐地增加，最终可以确认转变为桃红色的圆形截面。分别采取淡蓝色的蜂窝成型体、桃红色的蜂窝成型体、淡蓝色和桃红色混合的蜂窝成型体，进行X射线衍射测定，结果是淡蓝色的蜂窝成型体可以确认到滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅的波峰，桃红色的蜂窝成型体可以确认到滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅、氢氧化铝的波峰。但是，对于淡蓝色和桃红色相混合的蜂窝成型体，根据部位不同，有时呈现氢氧化铝的波峰，有时不呈现该波峰。这样，成型原料的第1批和第2批的交界处制品需要从制品中排除，成分不同的两种堇青石化原料的混合部分从外观上一看就可以知道。
实施例2使用由滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅构成的堇青石化原料(第1批成型原料)作为主原料，添加粘合剂和着色材料并进行混合，然后添加月桂酸钾皂和水而进行混合，得到成型用混合物。使用Aizen Methylene Blue FZ(保土ケ谷化学工业株式会社制)作为着色材料，相对于堇青石化原料使用的质量比是0.015％。这里，粘合剂的含量为6.0质量％，月桂酸钾皂的含量为0.3质量％。然后，以与实施例1同样的方法制造蜂窝成型体。所制造的蜂窝成型体呈淡蓝色。
紧接着上述第1批成型原料的使用，使用由滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅、氢氧化铝构成的堇青石化原料(第2批成型原料)作为主原料，与第1批成型原料同样，添加粘合剂并进行混合，进而添加月桂酸钾皂和水而进行混合，得到成型用混合物。不使用着色材料。这里，粘合剂的含量为6.0质量％，月桂酸钾皂的含量为0.3质量％。随后，以与实施例1相同的方法制造蜂窝成型体。所制造的蜂窝成型体呈白色。
如果观察利用混炼挤出成型机的成型过程，在第1批成型原料使用结束时，在淡蓝色的圆形截面上从中央开始以螺旋状混进第2批成型原料使用时的白色坯土，白色区域渐渐地增加，最终可以确认转变为白色的圆形截面。分别采取淡蓝色的蜂窝成型体、白色的蜂窝成型体、淡蓝色和白色混合的蜂窝成型体，进行X射线衍射测定，淡蓝色的蜂窝成型体可以确认出滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅的波峰，白色的蜂窝成型体可以确认出滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅、氢氧化铝的波峰。但是，对于淡蓝色和白色相混合的蜂窝成型体，根据部位不同，有时呈现氢氧化铝的波峰，有时不呈现该波峰。这样，在成型原料的第1批和第2批的交界处制品需要从制品中排除，成分不同的两种堇青石化原料的混合部分从外观上一看就可以知道。
比较例1使用由滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅构成的堇青石化原料(第1批成型原料)作为主原料，添加粘合剂并进行混合，进而添加月桂酸钾皂和水而进行混合，得到成型用混合物。不使用着色材料。这里，粘合剂的含量为6.0质量％，月桂酸钾皂的含量为0.3质量％。然后，以与实施例1相同的方法制造蜂窝成型体。所制造的蜂窝成型体呈白色。
紧接着上述第1批成型原料的使用，使用由滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅、氢氧化铝构成的堇青石化原料(第2批成型原料)作为主原料，与第1批成型原料同样，添加粘合剂而进行混合，进而添加月桂酸钾皂和水而进行混合，得到成型用混合物。不使用着色材料。这里，粘合剂的含量为6.0质量％，月桂酸钾皂的含量为0.3质量％。随后，以与实施例1相同的方法制造蜂窝成型体。所制造的蜂窝成型体呈白色。
如果观察利用混炼挤出成型机的成型过程，通过第1批成型原料和第2批成型原料时，持续为白色截面，无法判断哪一个发生成型原料变更。因此，成型原料的第1批和第2批的交界处制品尽管需要从制品中排除，但是难以判断可以除去哪一部分。
如上所述，通过着色，由于与成型原料的关系，可以确认陶瓷成型体(蜂窝成型体)的跟踪能力是明确的。
产业上利用的可能性本发明涉及的陶瓷成型体的制造方法可以适用于催化剂用陶瓷载体的制造。另外，可以适用于制造陶瓷过滤器，该陶瓷过滤器可以适用作防止公害等环保用的水处理用过滤器、从高温气体回收制品等用途中使用的集尘用过滤器、捕集从柴油发动机排出的颗粒的柴油机颗粒过滤器。
权利要求
1.陶瓷成型体的制造方法，将至少含有陶瓷原料、粘合剂和水的成型原料进行混合，得到成型用混合物，混炼该成型用混合物后，进行挤出成型，进而通过干燥而制造陶瓷成型体，其中，在进行所述混炼时，向所述成型用混合物中添加1种着色材料或者2种或2种以上的着色材料，从而得到被着色的陶瓷成型体。
2.根据权利要求1所述的陶瓷成型体的制造方法，其特征在于相对于所述成型用混合物中包含的所述陶瓷原料的量，所述着色材料的添加量以质量比计为大于等于0.001％、小于等于1％。
3.根据权利要求2所述的陶瓷成型体的制造方法，其特征在于相对于所述成型用混合物中包含的所述陶瓷原料的量，所述着色材料的添加量以质量比计为大于等于0.003％、小于等于0.02％。
4.根据权利要求1～3中的任何一项所述的陶瓷成型体的制造方法，其特征在于在以分批处理方式进行所述混合时，对于某一批处理与其之前或者其之后的一批处理，所述着色材料的表观颜色发生改变。
5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的陶瓷成型体的制造方法，其特征在于对于每批所述成型原料、每次移位或者每一制品序号，所述着色材料的表观颜色发生改变。
6.根据权利要求1～5中的任何一项所述的陶瓷成型体的制造方法，其特征在于所述1种或者2种或2种以上的着色材料的混合物的表观颜色为白、黄、绿、蓝、红、紫中的任何1种或者2种或2种以上。
7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的陶瓷成型体的制造方法，其特征在于所述着色材料中可燃成分大于等于95质量％。
8.根据权利要求1～7中的任何一项所述的陶瓷成型体的制造方法，其特征在于所述陶瓷成型体为呈现蜂窝形状的蜂窝成型体。
9.根据权利要求1～8中的任何一项所述的陶瓷成型体的制造方法，其特征在于所述陶瓷原料为堇青石化原料。
10.着色陶瓷成型体，其特征在于由权利要求1～9中的任何一项所述的陶瓷成型体的制造方法而得到。
全文摘要
本发明提供即使在连续进行挤出成型的情况下，也可以容易地逐批次成型原料地区别陶瓷成型体的制造过程中的陶瓷成型体的管理方法。陶瓷成型体的制造方法，将至少含有陶瓷原料、粘合剂和水的成型原料进行混合，得到成型用混合物，混炼该成型用混合物后，进行挤出成型，进而通过干燥而制造陶瓷成型体，其中，在进行所述混炼时，向所述成型用混合物中添加1种着色材料或者2种或2种以上的着色材料，从而得到被着色的陶瓷成型体。
文档编号C04B38/00GK101037005SQ200610057420
公开日2007年9月19日 申请日期2006年3月15日 优先权日2005年3月17日
发明者白井正宏, 牧野恭子 申请人:日本碍子株式会社