回收的陶瓷原料及使用该回收的陶瓷原料制备堇青石陶瓷体的方法

摘要

利用在堇青石陶瓷体制备方法中产生的废料制得了回收的陶瓷原料。所述的废料是在将干陶瓷模制品切割成预定尺寸的切割步骤中所产生的不必要部分，或者是在干燥挤出的陶瓷材料的干燥步骤中产生的有缺陷的干陶瓷模制品。将废料粉碎。通过至少除去所述通过粉碎得到的粉末中小于预定尺寸的颗粒，制得由预定尺寸的颗粒组成的回收粉末。将所得回收粉末用作回收的陶瓷原料。除了粉碎外，还可以将废料在能除去所含的粘结剂的温度下烧制以得到回收粉末。回收的陶瓷原料能够确保由其制得的堇青石陶瓷体的质量没有下降。

说明书

                      技术领域

本发明涉及回收的陶瓷原料，其产生于制备堇青石陶瓷体的方法中所形成的废料，并且涉及通过使用所述回收的陶瓷原料制备堇青石陶瓷体的方法。

                      背景技术

堇青石陶瓷具有良好的热特性，从而耐热性较高，同时，热膨胀系数在宽的温度范围内稳定地保持较低的水平。通过充分地利用该耐热性，开发了具有蜂窝状结构的堇青石陶瓷体，作为可用于从内燃机的废气中除去有害物质诸如HC、CO和NO_x的催化剂的载体。

在制备这样的堇青石陶瓷体的过程中，常规的已知方法是：将粘结剂引入初始原料粉末以形成浆料，将该浆料模压，将其干燥以得到干燥的模制品，然后煅烧所述干燥的模制品来制备堇青石陶瓷体。

另一方面，在制备堇青石陶瓷体的方法中，为了降低原料成本或保护资源，要求有效地利用模压过程产生的废料、废品等。

为了满足该需要，已经提出了使用通过回收在上述制备方法过程中煅烧之前的干燥物质所得到的回收的陶瓷原料来制备堇青石陶瓷体的方法。参见美国专利号4,851,376。

                      发明概述

然而，使用回收的陶瓷原料来制备堇青石陶瓷体的常规方法具有如下问题。那就是，利用回收的陶瓷原料制备的堇青石陶瓷体有时质量会变差，例如，如以上提到的美国专利的表6所示，热膨胀系数变差(变大)。

通过考虑常规技术中的这些问题而作出了本发明，本发明的目的是提供不引起堇青石陶瓷体的质量变差的回收的陶瓷原料，以及通过使用该回收的陶瓷原料制备堇青石陶瓷体的方法。

第一个发明是制备堇青石陶瓷体的方法，该方法包括：将陶瓷原料与粘结剂相混合以制得混合原料的混合步骤；将加湿液体加入到混合原料中以制得加湿原料的加湿步骤；对加湿原料进行捏合并挤出以模压陶瓷模制品的模压步骤；干燥陶瓷模制品的干燥步骤；将干燥后的陶瓷模制品的不必要部分切掉，并由此将陶瓷模制品加工成预定长度的切割步骤；以及将具有预定长度的陶瓷模制品进行煅烧以制得陶瓷煅烧体的煅烧步骤，其中该方法还包括将切割步骤中产生的不必要部分压碎，然后通过筛分以至少除去小于预定尺寸的颗粒的回收步骤，从而制得由预定尺寸的颗粒组成的回收粉末，并且在混合步骤中将回收粉末至少用作陶瓷原料的一部分。

第一个发明的方法的特征在于，在回收步骤中，利用筛分从通过压碎不必要部分所得到的颗粒中除去小于预定尺寸的颗粒，由此产生回收粉末。

通过将回收粉末的粒度保持在预定的尺寸范围内，可以抑制回收粉末对利用回收粉末所制备的堇青石陶瓷体质量的不利影响。

那就是，本发明者在实验中已发现并且注意到重要的相互关系：如果回收粉末的粒度太小，则堇青石陶瓷体的质量降低。

此外，第一个发明的方法的特征在于，在混合步骤中，将初始的陶瓷原料、回收步骤所产生的回收粉末和粘结剂相混合来制得混合原料。

那就是，根据第一个发明的方法，可以使用现有的仅处理初始原料的生产装置，因为这样是有效的。

第二个发明是制备堇青石陶瓷体的方法，该方法包括：将陶瓷原料与粘结剂相混合以制得混合原料的混合步骤；将加湿液体加入到混合原料中以制得加湿原料的加湿步骤；对加湿原料进行捏合并挤出以模压陶瓷模制品的模压步骤；干燥陶瓷模制品的干燥步骤；将干燥后的陶瓷模制品的不必要部分切掉，并由此将陶瓷模制品加工成预定长度的切割步骤；以及将具有预定长度的陶瓷模制品进行煅烧以制得陶瓷煅烧体的煅烧步骤，其中该方法还包括将切割步骤产生的不必要部分进行烧制的粉末化步骤，从而使得不必要部分中存在的粘结剂消失，并且生成粉末形式以制得回收粉末，并且在混合步骤中将回收粉末至少用作陶瓷原料的一部分。

第二个发明的方法的特征在于，在粉末化步骤中，将所回收的不必要部分烧制并由此将其粉末化以制得回收粉末。

那就是，在粉末化步骤中，不必要部分中含有的粘结剂消失，因此制得回收粉末。不经压碎步骤等所制备的回收粉末引起陶瓷原料的质量变差的可能性低。另外，通过除去粘结剂，可以达到靠接近初始原料的质量。

因此，在使用该回收粉末制得的堇青石陶瓷体与仅使用初始原料制得的堇青石陶瓷体之间，诸如热膨胀系数之类的品质差别较小。

此外，第二个发明的方法的特征在于，在混合步骤中，将回收粉末混合物和初始原料用作陶瓷原料。

那就是，根据该方法，可以使用现有的仅处理初始原料的生产装置，因为这样是有效的。

第三个发明是制备堇青石陶瓷体的方法，该方法包括：将陶瓷原料与粘结剂相混合以制得混合原料的混合步骤；将加湿液体加入到混合原料中以制得加湿原料的加湿步骤；对加湿原料进行捏合并挤出以模压陶瓷模制品的模压步骤；干燥陶瓷模制品的干燥步骤；将干燥后的陶瓷模制品的不必要部分切掉，并由此将陶瓷模制品加工成预定长度的切割步骤；以及对具有预定长度的陶瓷模制品进行煅烧以制得陶瓷煅烧体的煅烧步骤，其中使用所设计的压模机同时进行加湿步骤和模压步骤，从而捏合混合原料并通过模具将其挤出，并且将切割步骤产生的不必要部分以及加湿液体供应至压模机。

第三个发明的方法的特征在于，将不必要部分直接供应至压模机并重新捏合。

那就是，在该方法中，使用压模机将不必要部分直接重新捏合而没有任何的预处理。通过这样的捏合，在不必要部分中含有的陶瓷原料和粘结剂很少变质。

因此，根据第三个发明，所制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数很少劣化。此外，根据该方法，不仅可以重新使用不必要部分中含有的陶瓷原料，而且可以重新使用不必要部分中含有的粘结剂。

然而，在该方法中，必须对经干燥并硬化的不必要部分进行捏合，因此，装置的改进有时候是必需的，例如压模机的捏合转矩的增强或者为处理捏合过程中产生的热而增强的冷却设备。

第四个发明是使用在制备堇青石陶瓷体的方法中所产生的废料而制得的回收陶瓷原料，其中所述方法包括将陶瓷原料与粘结剂相混合以制得混合原料的混合步骤；将加湿液体加入到混合原料中以制得加湿原料的加湿步骤；对加湿原料进行捏合并挤出以模压陶瓷模制品的模压步骤；干燥陶瓷模制品的干燥步骤；将干燥后的陶瓷模制品的不必要部分切掉，并由此将陶瓷模制品加工成预定长度的切割步骤；以及对具有预定长度的陶瓷模制品进行煅烧以制得陶瓷煅烧体的煅烧步骤；其中所述废料是在切割步骤中所产生的不必要部分，或者是在干燥步骤中作为废品产生的有缺陷的干陶瓷模制品；其中所述回收的陶瓷原料是由通过至少压碎不必要部分和有缺陷的干陶瓷模制品中的任何一种并且至少除去小于预定尺寸的颗粒而得到的预定尺寸的颗粒所组成的回收粉末。

第四个发明的回收的陶瓷原料是通过从将切割步骤产生的不必要部分或者干燥步骤产生的有缺陷的干陶瓷模制品压碎所得到的粉末中至少除去小于预定尺寸的颗粒而制得的粉末。

所述回收的陶瓷原料可很容易地应用于现有的使用初始原料的生产过程，并且它是能够制备具有优良的热膨胀系数的堇青石陶瓷体的材料。

第五个发明是用在制备堇青石陶瓷体的方法中产生的废料所制得的回收的陶瓷原料，其中所述方法包括将陶瓷原料与粘结剂相混合以制得混合原料的混合步骤；将加湿液体加入到混合原料中以制得加湿原料的加湿步骤；对加湿原料进行捏合并挤出以模压陶瓷模制品的模压步骤；干燥陶瓷模制品的干燥步骤；将干燥后的陶瓷模制品的不必要部分切掉，并由此将陶瓷模制品加工成预定长度的切割步骤；以及对具有预定长度的陶瓷模制品进行煅烧以制得陶瓷煅烧体的煅烧步骤；其中所述废料是在切割步骤中所产生的不必要部分，或者是在干燥步骤中作为废品产生的有缺陷的干陶瓷模制品；其中所述回收的陶瓷原料是通过烧制不必要部分和有缺陷的干陶瓷模制品中的至少任何一种所制备的回收粉末，从而除去所述不必要部分或有缺陷的干陶瓷模制品中存在的粘结剂并且形成粉末形式。

第五个发明的回收的陶瓷原料是通过将所述不必要部分烧成粉末形式而制备的回收粉末。该回收粉末的制备未经压碎步骤等，其引起陶瓷原料的质量变差的可能性低。另外，通过除去粘结剂，可以制得接近初始原料的质量的回收的陶瓷原料。

因此，在使用所述回收粉末制得的堇青石陶瓷体与仅使用初始原料制得的堇青石陶瓷体之间，诸如热膨胀系数之类的品质差别较小。

                    附图简介

图1是表示实施例1中的堇青石陶瓷体的生产过程的流程图。

图2是表示实施例1中的堇青石陶瓷体的透视图。

图3是表示在实施例1中进行原料处理步骤的状态的说明性视图。

图4是表示在实施例1中用于实施模压步骤的压模机的截面结构图。

图5是表示实施例1中的钢丝切割机的说明性视图。

图6是表示在实施例1中进行回收步骤的状态的说明性视图。

图7是表示在实施例2中回收粉末的平均粒度与堇青石陶瓷体的热膨胀系数之间的相互关系的图形。

图8是表示实施例2中回收粉末的初级颗粒粒度分布的图形。

图9是表示实施例2中的初始原料中的所有原料成分的初级颗粒粒度分布的图形。

图10是表示在实施例2中的堇青石陶瓷体中的初级颗粒的取向度与热膨胀系数之间的相互关系的图形。

图11是表示实施例2中的回收粉末的平均初级颗粒粒度与用所述回收粉末制备的加湿原料的粘度之间的相互关系的图形。

图12是表示实施例3中的回收的陶瓷原料含量(以陶瓷原料中初始的陶瓷原料为基准)与用所述陶瓷原料制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数之间的相互关系的示意图。

图13是表示实施例3中的回收的陶瓷原料含量(以陶瓷原料中初始的陶瓷原料为基准)与用所述陶瓷原料制备的加湿原料的粘度之间的相互关系的示意图。

图14是表示在实施例3中通过将初始的陶瓷原料与粘结剂相混合所得到的混合原料中初级颗粒的状态的说明性视图。

图15是表示实施例3中回收粉末的初级颗粒的状态的说明性视图。

图16是表示在实施例3中由回收粉末的初级颗粒和初始原料的初级颗粒进行聚集而产生的二级颗粒的状态的说明性视图。 

图17是表示实施例4中的堇青石陶瓷体的生产过程的流程图。

图18是表示实施例4中回收粉末的初级颗粒粒度分布的图形。

图19是表示在实施例4中用回收粉末制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数分布的图形。

图20是表示实施例5中的堇青石陶瓷体的生产过程的流程图。

图21是表示在实施例5中用于实施加湿步骤和压模步骤的压模机的截面结构图。

                      发明详述

在第一个发明中，将回收粉末的颗粒大小定义为在几乎与所述回收粉末的颗粒纵向垂直的截面上的最大尺寸。以下将回收粉末的这一颗粒尺寸适当地称作回收粉末的粒度。

回收粉末的粒度优选为1至5mm。通过将回收粉末的粒度设定在1mm或更大，可以防止所制备的堇青石陶瓷体的质量(如膨胀系数)的劣化。另外，通过将回收粉末的粒度设定在5mm或更小，可以防止模压步骤中的各种麻烦，例如可以有效地使用作为传送粉末物质的方法通常使用的气动传输。

本发明者已经深入地进行了各种实验，结果，发现引起堇青石陶瓷体的热膨胀系数劣化的临界点是回收粉末的粒度为1mm，并且，用粒度小于1mm的回收粉末制备的堇青石陶瓷体的质量较差。在以下的实施例2中将详细地描述这一点。

粒度超过5mm的回收粉末的颗粒可能通过聚集作用形成更大的二级颗粒，这可能在模压步骤中产生麻烦，例如模具的粘附。

此外，如果粒度超过5mm，则回收粉末的颗粒之间的缝隙变大，并且，例如，在气动传输时，空气可能穿过缝隙，从而降低传送效率。

筛分处理可以通过结合除去小于预定尺寸的颗粒的处理与除去大于预定尺寸的颗粒的处理来进行。在这种情况下，不仅可以除去小于预定尺寸的颗粒，而且可以除去大于预定尺寸的颗粒，从而使回收粉末的粒度在预定范围内。

筛分处理可以例如通过具有过滤网等的过滤器来进行。为了除去小于预定粒度的颗粒，这可通过从利用压碎不必要部分所得到的颗粒中除去穿过过滤网的颗粒来实现。另一方面，为了除去大于预定粒度的颗粒，这可通过除去未穿过过滤网、但保留在过滤器中的颗粒来实现。

除了使用过滤器的方法以外，筛分处理还可以采用风力筛分等。

难于通过这些筛分处理中的任何一种将粒度良好地筛分。那就是，在第一个发明中的筛分处理是通过使用在物理结构上有助于提供分出预定粒度的操作效果的装置来进行。

因此，所选择的颗粒群可能含有微量的小于预定粒度的颗粒。

这样，在第一个发明中，回收粉末的概念当然不限于其中回收粉末的所有颗粒均具有所需的粒度的情况，其还包括如下情况：考虑到筛分处理的特点，即便在筛分处理之后还会含有微量的不在所需的粒度范围内的颗粒。

在加湿步骤中所用的加湿液体是用于改善模压步骤中物质的润滑度等的添加剂。作为这样地加湿液体，可以使用油类诸如色拉油、水溶性油类等的混合物。

在混合步骤中，陶瓷原料中的回收粉末的含量优选为1至30重量份，初始原料按100重量份计。

通过压碎干燥后的陶瓷模制品的不必要部分所得到的颗粒处于“光滑”态。然而，回收粉末中的初级颗粒涂有曾经溶解并形成薄膜的粘结剂。

因此，当在加湿步骤中含有水、油等的加湿液体与回收粉末接触时，薄膜状的粘结剂具有粘性，并且回收粉末的颗粒本身也具有粘性。如果情况是这样，回收粉末的颗粒可能彼此粘着而形成大的二级颗粒。

当回收粉末的含量为1至30重量份(初始原料按100重量份计)并且与回收粉末相比存在大量的初始原料的粉末时，“粘性”回收粉末的颗粒表面可能被初始原料的颗粒所覆盖，并且个别的回收粉末的颗粒可处于“光滑”或干燥状态。

因此，在这种情况下，加湿步骤可以防止回收粉末的颗粒聚集。当可以防止回收粉末的颗粒聚集时，这样可以避免因形成大的二级颗粒所带来的各种问题，诸如模压加工性能的劣化、膜具的粘附或压膜机的堵塞。

堇青石陶瓷体优选具有蜂窝状结构。

在这种情况下，第一个发明的操作效果特别有效，那就是，因受热而易于发生变形、断裂等的堇青石陶瓷体可以维持良好的热膨胀系数。

在制备第二个发明的堇青石陶瓷体的粉末化步骤中，优选将所述不必要部分在600至1000摄氏度下烧制。

在这种情况下，可适当地除去所述不必要部分中含有的粘结剂。

如果温度低于600摄氏度，则可能难于完全除去所述不必要部分中含有的粘结剂。

另一方面，如果温度超过1000摄氏度，则构成所述不必要部分的陶瓷材料可能会被烧结。

更优选将所述不必要部分在600至700摄氏度下烧制。

在这种情况下，可防止回收粉末中的结晶水的蒸发。

根据陶瓷原料中的回收粉末的含量，优选改变混合步骤中粘结剂的引入或者加湿步骤中加湿液体的引入。

回收粉末中的结晶水在烧制时可能蒸发，从而变短缺，包括含有回收粉末的陶瓷原料的加湿原料可能在模压步骤中受到润滑度不足的影响。

当根据陶瓷原料中的回收粉末的含量改变粘结剂或加湿液体的引入时，粘结剂或加湿液体可以在模压步骤中补偿加湿原料的润滑度。

换言之，当陶瓷原料中回收粉末的含量升高时，优选增大所供应的加湿液体的引入。

在混合步骤的陶瓷原料中，回收粉末的含量优选为1至30重量份，初始原料按100重量份计。

在这种情况下，通过第二个发明的方法制备的堇青石陶瓷体与仅使用初始原料制备的堇青石陶瓷体之间的质量差别减小。

此外，在堇青石陶瓷体的生产过程中，处于上述范围的回收粉末含量与一般的材料产率良好地匹配，因此，可稳定、有效地连续进行第二个发明的方法的生产过程。

堇青石陶瓷体优选具有蜂窝状结构。

在这种情况下，第二个发明的操作效果特别有效，那就是，因受热而易于发生变形、断裂等的堇青石陶瓷体可以维持良好的热膨胀系数。

在第三个发明的制备堇青石陶瓷体的方法中，优选根据供应至压模机中的所述不必要部分的引入量来控制用于冷却压模机中的加湿材料的冷却能力。

在这种情况下，可以适当的捏合需要强有力的捏合转矩并在捏合过程中产生大量热量的所述不必要部分。此外，通过防止捏合过程中的温度升高，可以避免加湿材料的变质。

换言之，为了保持压模机中的加湿材料的温度基本不变，当加大所述不必要部分的引入量时，优选加大用于冷却压模机中的加湿材料的冷却能力。

堇青石陶瓷体优选具有蜂窝状结构。

在这种情况下，第三个发明的操作效果特别有效，那就是，因受热而易于发生变形、断裂等的堇青石陶瓷体可以维持良好的热膨胀系数。

在第四个发明中，将回收粉末的颗粒大小定义为例如在几乎与回收粉末的颗粒的纵向垂直的截面上的最大尺寸。

所述在几乎与回收粉末的颗粒的纵向垂直的截面上的最大尺寸优选为1至5mm。

在这种情况下，正如关于第一个发明所描述的那样，所制备的堇青石陶瓷体的质量很少下降(如热膨胀系数的劣化)。

在本文中，将上述的最大尺寸适当地表达为回收粉末的粒度。

很少不会出现因回收粉末的颗粒聚集而形成更大的二级颗粒的情况，并且很少引起模压步骤中的问题(如模具的粘附)。

此外，通过将回收粉末的粒度设定在5mm或更小，例如可以有效地使用作为传送粉末物质的方法通常使用的气动传输。

如果在回收粉末中含有其粒度小于1mm的颗粒，则所制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数等可能劣化。

另一方面，如果在回收粉末中含有粒度超过5mm的颗粒，则由于回收粉末的颗粒聚集所产生的较大二级颗粒可能在模压步骤中引起不利影响。

此外，回收粉末的颗粒之间的缝隙变大，并且，例如，在采用通过加压将空气通入传输管中从而在传输管中进行物质的传送的气动传输时，空气可能穿过缝隙，从而降低传送效率。

堇青石陶瓷体优选具有蜂窝状结构。

在这种情况下，第四个发明的操作效果特别有效，那就是，作为因受热而易于发生变形、断裂等的蜂窝状结构的堇青石陶瓷体可以维持良好的热膨胀系数。

在第五个发明的回收的陶瓷原料中，优选通过在600至1000摄氏度下进行烧制优选得到回收粉末。

在这种情况下，可适当地除去所述不必要部分中含有的粘结剂。

如果温度低于600摄氏度，则可能难于完全除去所述不必要部分中含有的粘结剂。

另一方面，如果温度超过1000摄氏度，则构成所述不必要部分的陶瓷材料可能会被烧结。

所述堇青石陶瓷体优选具有蜂窝状结构。

在这种情况下，第五个发明的操作效果特别有效，那就是，作为因受热而易于发生变形、断裂等的蜂窝状结构的堇青石陶瓷体可以维持良好的热膨胀系数。

                    实施例

                    实施例1

参照图1至6来描述制备本实施例的堇青石陶瓷体8(图2)的方法。

如图1所示，制备本实施例的堇青石陶瓷体8的方法包括：将陶瓷原料与粘结剂121相混合以制得混合原料的混合步骤S120；将加湿液体131加入到混合原料中以制得加湿原料73的加湿步骤S130；将加湿原料73进行捏合并挤出以模压陶瓷模制品88的模压步骤S140(图4)；干燥陶瓷模制品88的干燥步骤S150；将干燥后的陶瓷模制品88的不必要部分888切掉并由此将陶瓷模制品88加工成预定长度的切割步骤S160(图5)；以及对陶瓷模制品88进行煅烧以制得陶瓷煅烧体的煅烧步骤S170。

此外，还要进行回收步骤S180，其中包括对切割步骤S160中产生的不必要部分888进行的压碎处理S181，以及随后进行的筛分处理S182以至少除去小于预定尺寸的颗粒，从而制得由预定尺寸的颗粒组成的回收粉末74。

在混合步骤S120中将回收粉末74至少用作陶瓷原料的一部分。

下面详细描述这一点。

在本实施例中，通过以上所述的包括混合步骤S120、加湿步骤S130、模压步骤S140、干燥步骤S150、切割步骤S160和煅烧步骤S170在内的制备方法，使用含有回收粉末74(其是回收的陶瓷粉末)的陶瓷原料制备堇青石陶瓷体8。

特别是在本实施例的回收步骤S180的压碎处理S181中，将不需要的部分888压碎，使得几乎与颗粒的纵向垂直的截面上的最大尺寸(以下适当地将其称作粒度)为5mm或更小。筛分处理S182的特征在于至少除去其中粒度小于1mm的颗粒。

通过组合压碎处理S181和筛分处理S182，可以制得由粒度为1至5mm的颗粒构成的回收粉末74。

如图2所示，本实施例制备的堇青石陶瓷体8包含外壳81、位于外壳81内的类似栅极的分割壁82、以及由分割壁82和轴向上的冲孔构成的无数小室80。

在本实施例中使用的原始陶瓷原料70包含滑石、高岭土和氧化铝的粉末，它们是煅烧后的堇青石的成分。

在本实施例中，如图3所示，通过原料的处理步骤S110(即混合步骤S120的预处理步骤)(图1)，用各种原料粉末(更确切地说是38重量份滑石、42重量份高岭土和20重量份氧化铝)制得了100重量份初始原料70。

在原料的处理步骤S110中，如图3所示，将各种适量粉末用盛有各种原料粉末的分配器111至115称重以得到原料粉末。下面将加入到搅拌浴117中的原料粉末以及从供给管119供应的水用搅拌叶片118搅拌，从而制得浆料状的初始原料70。

在随后的混合步骤S120中，将包含初始原料70和回收粉末74(它是由对不必要部分888进行处理所产生的回收的陶瓷原料)的陶瓷原料71与粉末状粘结剂121相混合。该混合步骤利用混合装置进行。

在混合步骤S120中，使用高压空气通过各个气压传输管对作为粘结剂121的甲基纤维素粉末、从浆料形式的初始原料70中得到的粉末和回收粉末74进行压力传送，将其供应至混合室。在本实施例中，通过使用浆料干燥器诸如桨式干燥器、流化床干燥器和喷雾干燥器得到粉末。

在本实施例中，将初始原料70与10重量份回收粉末74(初始原料按100重量份计)相混合以在混合步骤S120中得到陶瓷原料。

在本实施例中，可以将初始原料70、回收粉末74和粘结剂121同时混合，可以认为在这样的混合过程中生成了陶瓷原料。另外，还可以先混合初始原料70和回收粉末74以制得陶瓷原料，然后可以将该陶瓷原料与粘结剂121相混合。

在将预定量的处于干燥状态的所有粉末原料加入到混合室中之后，将高压空气从气压传输装置喷入混合室。通过该高压空气，各种原料粉末流入混合室以产生混合原料，其中所述原料粉末几乎均匀混合。

在随后的加湿步骤S130中，将加湿液体加入到混合原料中以制得加湿原料73。在本实施例中，作为加湿液体，可以使用通过将聚氧化乙烯聚氧化丙烯单丁醚与水相混合所得到的混合物。

使用所述加湿液体可以提高加湿原料73的润滑度，并且在模压步骤S140中可以确保良好的挤出加工性和模压加工性。

在随后的模压步骤S140中，如图4所示，将陶瓷模制品88用压模机14挤塑。压模机14包括用于捏合加湿原料73的捏合机143和145以及用于向下述的模具443挤出加湿原料73的螺杆挤出机141。

如图4所示，捏合机143和挤出机141都具有圆筒形壳体431或441以及具有螺旋缠绕的螺旋翅片435或445的螺杆432或442。

另外，如图所示，捏合机145具有圆筒形壳体451和螺杆452。螺杆452包括存在于两端的周围缠绕有螺旋翅片455的螺杆部分456，以及几乎呈圆筒形的大直径部分458，其中在整个的外圆周上形成接近恒定宽度的剪切凹槽459。在壳体451的内圆周表面上，形成与剪切凹槽459相匹配的环形突出的剪切齿状物457。

在本实施例的捏合机145中，如图4所示，在轴向的两个位置处形成包括剪切凹槽459和剪切齿状物457的组合的剪切部分454。

螺杆432、442和452均由连接到后端侧的电动机(未示出)驱动。

在捏合机145的壳体451的上部，如图所示，打开带有所设计的用于将供应的原料压入内部的压辊459的原料供应端口145。捏合机145的构造使得能够对从原料供应端口145供应的加湿原料73等进行捏合并向过滤器453挤出。

在本文中，通过对位于螺杆452的大直径部分458的外周上的剪切部分454进行设计，从而能够利用剪切部分454所提供的剪切作用充分地将捏合机内部的加湿原料73捏合。

在捏合机143的壳体431的上部，如图4所示，打开带有压辊439的原料供应端口144。将从捏合机145挤出的加湿原料73通过原料供应端口144供应至捏合机143。

另外，如图4所示，捏合机143的构造使得能够将捏合后的加湿原料73在末端朝向过滤器453挤出并且将其供应至挤出机141的原料供应端口146。将用于排空原料供应端口146的周边物质的真空泵149连接到所述挤出机141上，从而利用排空作用可以防止夹带空气进入加湿原料73。

在挤出机141中，将通过捏合机143进行捏合的加湿原料73继续传送至模具443。在本实施例中，在模具443的内部形成相当于所制备的陶瓷模制品88的分割壁82的栅极状狭缝444。

挤出机141的构造使得可以在带有狭缝444的模具443的内部结构基础上形成具有蜂窝状结构的陶瓷模制品88。

然后将通过挤塑所得到的陶瓷模制品88供应到干燥步骤S150。该干燥步骤S150利用干燥装置(未示出)进行，该干燥装置包括配备有微波发生器的干燥炉浴。

在该步骤中，将陶瓷模制品88预先适当地切割，以便可以将陶瓷模制品供应到干燥炉浴中。在本实施例中，如图5所示，可以使用所设计的通过钢丝151的往复式运动来切割粘土陶瓷模制品88的钢丝切割机15。

将切割后的陶瓷模制品88供应到干燥炉浴中并用微波照射。利用微波照射可以将粘土陶瓷模制品88中含有的水分蒸发，并且将陶瓷模制品88干燥。

为了修正干燥后的陶瓷模制品88的两个端面而进行切割步骤S160。在该步骤中，将干燥后的陶瓷模制品88的两个端面切除以得到作为最后的堇青石陶瓷体8(图2)的陶瓷模制品88。

更确切地说，在干燥后的陶瓷模制品88中，利用钢丝切割机15的切割所产生的变形保留在两端附近的分割壁内。适当地切掉在两端的不必要部分888可以暴露出包含分割壁82的端面，同时，陶瓷模制品88的长度与最终产品的尺寸相符合。

在本实施例中，将干燥后的陶瓷模制品88用金刚石切割机(未示出)进行切割。

随后进行煅烧步骤S170以煅烧陶瓷模制品88，制得最终产品堇青石陶瓷体8。

作为切割步骤S160的后续步骤，进行回收步骤S180。在该回收步骤S180中，将回收的不必要部分888压碎，从而制得由预定粒度范围内的颗粒构成的回收粉末74。

如图1所示，本实施例的回收步骤S180包括压碎处理S181和筛分处理S182。如图6所示，压碎处理S181利用辊式压碎机进行，其中在外圆周表面上均带有粉碎叶片182的两对转子181几乎平行排列，带有5mm方形网孔的筛网189位于转子181的下游侧。

如图6所示，辊式粉碎机18的构造使得能够转动每个转子181，从而向内吸入供应至成对转子181之间的空间内的不必要部分888。当转子181转动时，不必要部分888与筛网189摩擦并通过筛网，由此可得到粒度为5mm或更小的颗粒。

在筛分处理S182中，如图6所示，利用配备有过滤网(网孔接近1mm²)的过滤器188制备作为回收的陶瓷原料的回收粉末74。

在该处理步骤中，将通过压碎处理S181得到的颗粒用过滤器188筛分并将其除去，然后将留在过滤器188中的颗粒用作回收粉末74。按照本实施例的筛分处理S182，可以制得由粒度为1mm或更大的鳞状颗粒组成的回收粉末74。

在本实施例的制备方法中，将所制备的回收粉末74重新用作混合步骤S120中的陶瓷原料的一部分。

如上所述，在制备本实施例的堇青石陶瓷体8的方法的混合步骤S120中，将包含通过回收处理S180所制备的回收粉末74和初始原料70的陶瓷原料与作为粘结剂121的甲基纤维素相混合来制得混合原料。

因此，可以重新使用从干燥后的陶瓷模制品88中切掉的不必要部分888，并且可以实现较高的生产效率。

此外，在混合步骤S120中，可以使用现有的仅处理初始原料70的生产装置，因为这样是有效的。

此外，在本实施例的回收步骤S180中，将不必要部分888粉碎并将其筛分成粒度为1至5mm的颗粒，从而制得回收粉末74。

在由粒度为1mm或更大的鳞状颗粒组成的回收粉末74中，正如以下的实施例2所证实的那样，不可能将不必要部分888中含有的初级颗粒变成细微粒，并且，所制备的堇青石陶瓷体8的热膨胀系数不会劣化。

另外，在气压传输过程中，粒度为5mm或更小的回收粉末74只允许少量的空气通过，并且可以将其高效率地传输到混合装置。

                      实施例2

在本实施例中，当将作为实施例1中的回收的陶瓷原料的回收粉末保持在粒度为1mm或更大时，通过各种实验以及得到的实验数据来阐述所得到的效果。

在第一个实验中，将来自干燥后的陶瓷模制品的不必要部分粉碎成数种粒度(粒度为0.2至6mm)不同的回收粉末。然后用仅包含每一种回收粉末的陶瓷原料制备堇青石陶瓷体。

当测定每一种堇青石陶瓷体的热膨胀系数时，发现在回收粉末的粒度与所制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数之间有很大的关系。

那就是，从横坐标表示所用的回收粉末的平均粒度而纵坐标表示所制备的堇青石陶瓷体的膨胀系数的图7可以看出，当回收粉末的平均粒度小于1mm时，堇青石陶瓷体的热膨胀系数突然劣化(变大)。顺便提一下，图中所示的热膨胀系数是在40℃至80℃下的热膨胀系数。

另外，从图可以看出，当回收粉末的粒度变大时，热膨胀系数趋于变小，但是，即便当平均粒度为5mm时，也不可能达到仅包含初始原料的堇青石陶瓷体的热膨胀系数(用图中的虚线表示)。

为了阐明回收粉末的粒度与热膨胀系数之间的相互关系的原因，在第二个实验中，对包含粒度不同的两种回收粉末的两种陶瓷原料之间存在的差别进行了检验。

对于包含粒度为1mm或更大的回收粉末的陶瓷原料和包含粒度小于1mm的回收粉末的陶瓷原料，分别进行了各种性能分析。

结果，如图8所示，回收粉末的粒度不同的两种陶瓷原料的初级颗粒的粒度分布存在很大的差别。

更确切地说，在横坐标表示初级颗粒的粒度而纵坐标表示出现比率的图中，在含有粒度为1mm或更大的回收粉末的陶瓷原料的情况下，出现比率峰值位于粒度约为19微米处(在图中用实线表示)，而，在含有粒度小于1mm的回收粉末的陶瓷原料的情况下，在19微米附近的峰值受到抑制(在图中用虚线表示)。

那就是，在含有粒度小于1mm的回收粉末的陶瓷原料的中，初级颗粒被制成细微粒。

在第三个实验中，如图9所示，对构成实施例1中所用的初始原料的各种成分的初级颗粒粒度分布进行检验。在所述的图中，用横坐标表示初级颗粒粒度，用纵坐标表示出现比率。

另外，在所述的图中，将滑石、高岭土和氧化铝的初级颗粒粒度分布分别用实线、双点画线和虚线表示。

从图9所示的初级颗粒粒度分布可以清楚地看出：在初始原料的粒度分布中存在于19微米附近的出现比率峰值(图8)是高岭土的构成比率为38重量份的初级颗粒粒度分布的导出值。

为了检验细微初级颗粒粒度分布的效果，在第四个实验中，制备了含有在9.5微米附近得到出现比率峰值的滑石微粒的陶瓷原料以及含有在大约19微米附近得到出现比率峰值的滑石的陶瓷原料。然后，由这两种陶瓷原料制备堇青石陶瓷体并就各种特性进行比较。

结果，如图10所示，滑石的初级颗粒粒度分布对取向度和热膨胀系数有较大的影响，所述的取向度表示堇青石陶瓷体中的初级颗粒的取向程度。

在所述的图中，横坐标表示堇青石陶瓷体的热膨胀系数，纵坐标表示初级颗粒的取向度。在本文中，取向度是通过将(110)面的X-射线强度除以(002)面的X-射线强度与(110)面的X-射线强度之和所得到的数值。

从图可以看出，与含有平均粒度为19微米的滑石的堇青石陶瓷体相比(在图中用白色的绘图点表示)，含有在9.5微米附近得到出现比率峰值的滑石的堇青石陶瓷体在初级颗粒的取向度上趋于变小，并且其热膨胀系数变大。

换言之，图10验证了堇青石陶瓷体的质量下降的机理，所以取向度因陶瓷原料的细微化(fining)而减小，取向度的减小导致热膨胀系数升高。

通过本实施例的这些实验可以得到如下知识。

如图10所示，陶瓷原料的初级颗粒粒度控制着包含所述陶瓷原料的堇青石陶瓷体的热膨胀系数，当初级颗粒粒度变小时，热膨胀系数趋于劣化。

如图8所示，在陶瓷原料的初级颗粒粒度与回收粉末的粒度之间存在重要的相互关系。那就是，当回收粉末的粒度细分化时，陶瓷原料的初级颗粒粒度趋于变小。

当回收粉末的粒度为1mm或更大时，可以防止初级颗粒的细微化。

在第五个实验中，基于数种粒度不同的回收粉末，测定加湿步骤中形成的加湿原料的粘度。结果发现，正如图11所示的那样，在回收粉末的粒度和加湿原料的粘度之间存在较大的关系。

更确切地说，从横坐标表示所用的回收粉末的平均粒度而纵坐标表示加湿原料的粘度的图中可以看出，当回收粉末的平均粒度小于1mm时，加湿原料的粘度突然减小。

另一方面，当回收粉末的粒度为1mm或更大时，加湿原料的粘度是稳定的。

本发明人推断：加湿液体的粘度减小是由于在甲基纤维素粘结剂中连接羟基丙氧基的醚键断裂而引起的。

因此，当回收粉末的颗粒变小时，醚键断裂并且甲基纤维素粘结剂变质，从而使得加湿原料的粘度减小。从图11可以看出，在回收粉末的粒度小于1mm的范围内可以导出该趋势，在回收粉末的粒度为1mm或更大的范围内，该效果变小。

这样，通过将回收粉末的粒度设定在1mm或更大，可以防止所含有的甲基纤维素粘结剂的变质。

通过防止粘结剂的变质还可以回收所述不必要部分中含有的甲基纤维素粘结剂，并且可以更大地提高整个生产过程的回收效率。

                      实施例3

在本实施例中，根据实施例1的堇青石陶瓷体的制备过程，对混合步骤中回收粉末的含量进行了进行了试验。

在本实施例中，混合步骤中回收粉末占全部陶瓷原料的含量在0至100重量份的范围内变化，并且检验所制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数。

从图12可以看出，其中横坐标表示回收粉末的含量，纵坐标表示所制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数，当陶瓷原料中回收粉末的含量增加时，用陶瓷原料制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数变大。

此外，从粒度为1至5mm的回收粉末的数据(用实线和菱形图表示)可以看出，回收粉末的含量必须保持在30重量份或更小，从而将劣化抑制在10％(在图中用单点连线表示该范围)，以仅包含初始原料的堇青石陶瓷体的热膨胀系数为基准。

顺便提一下，在图12中，用含有粒度为0.5至1mm的回收粉末的陶瓷原料制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数的变化(用虚线和黑圆圈表示)在此用作对照。这一点支持实施例2中的结果：当回收粉末的粒度较小时，热膨胀系数的劣化变大。

对通过将含有上述回收粉末的陶瓷原料加湿所得到的加湿原料的念度进行实验验证，图13给出了所得结果。在所述的图中，横坐标表示回收粉末的含量，纵坐标表示加湿原料的粘度。

在本实施例的混合步骤中，根据陶瓷原料中的初始原料的含量来混入甲基纤维素，以便引起回收粉末中粘结剂的变质。

因此，当回收粉末中的粘结剂变质时，变质程度表示为加湿原料的粘度的减小。

从图中可以看出，在回收粉末的粒度为1至5mm的情况下，即便在混合步骤中的含量变化时，加湿原料的粘度也很少波动。这是因为在粒度为1至5mm的回收粉末中可以防止粘结剂的变质。

作为对照，给出了使用粒度为0.07至0.5mm的回收粉末按照相同方式进行实验的结果(在图中用虚线表示)。从该实验的结果可以明显看出：在由粒度为0.5mm或更小的细微粒构成的回收粉末的情况下，加湿液体的粘度因粘结剂的变质而减小。

当回收粉末的含量保持在30重量份或更小时，不仅可防止粘结剂变质，而且可防止在加湿步骤中产生较大的二级颗粒。

通过防止因碎颗粒的聚集作用而生成的较大二级颗粒的形成，可以抑制可能产生的问题，如模具的粘附或压模机的堵塞。

在将回收粉末用作回收的陶瓷原料的制备方法中，在加湿步骤中很容易形成较大的二级颗粒。本发明者认为这些二级颗粒的形成归因于回收粉末中的粘结剂。

在通过混合初始原料和新鲜粘结剂所得到的混合原料中，如图14所示，分别存在陶瓷原料的初级颗粒707和粘结剂121的初级颗粒709。

另一方面，在作为回收的陶瓷原料的回收粉末74中，如图15所示，均涂有溶解且形成薄膜的粘结剂121的初级颗粒708相互聚集形成二级颗粒704。当二级颗粒704与加湿步骤中的加湿液体接触时，在薄膜粘结剂121中产生粘着性，并且二级颗粒704总体上也具有粘着性。

结果，二级颗粒704彼此粘着成大的二级颗粒。

如上所述，当回收粉末74的含量保持在30重量份或更小(初始原料按100重量份计)时，可以达到初始原料中富含初级颗粒707的状态(与二级颗粒704相比)。

在这种状态下，将初始原料的初级颗粒707会被粘附到二级颗粒704的外周，所形成的二级颗粒705在外表面上不具有粘着性并且颗粒生长的可能性很小。

                      实施例4

在本实施例中，改变了实施例1中制备堇青石陶瓷体8的方法中制备回收的陶瓷原料的方法。

在本实施例中，用通过粉末化不必要部分888所得到的回收粉末代替实施例1中作为回收的陶瓷原料的回收粉末。此外，在本实施例中，用粉末化步骤S190代替实施例1的回收步骤。以下通过参照图17至19来描述这一点。

在本实施例的混合步骤S120中，如图17所示，将作为粘结剂121的甲基纤维素粉末、初始原料70和回收粉末相混合以制得混合原料。

那就是，在本实施例中，将包含初始原料70和30重量份回收粉末(以100重量份的初始原料70为基准)的原料用作混合步骤S120中的陶瓷原料。

在本实施例中，根据混合步骤S120所用的陶瓷原料中的回收粉末的含量，调节粘结剂121的引入量。在进行以下所述的烧制时，回收粉末中的结晶水会从中蒸发，这可能引起润滑度的降低，然后通过增加粘结剂121的引入量来进行上述调节可以对润滑度的降低进行补尝。

在本实施例中，与粘结剂121在初始原料70中的适宜引入比率相比，增大了引入到回收粉末中的粘结剂121的适宜引入比率。

除了增加粘结剂121的引入之外，回收粉末的结晶水损失还可以通过增加加湿步骤S130中供应的加湿液体131来补偿。

在本实施例中，如图17所示，为了制备回收的陶瓷原料，进行粉末化步骤S190，其为切割步骤S160的后续步骤。

在本实施例的粉末化步骤S190中，将所回收的不必要部分888烧制以制得回收粉末。

在粉末化步骤S190中，将不必要部分888在700℃下用电炉(未示出)烧制以除去包含在不必要部分888中的甲基纤维素(粘结剂121)，由此用不必要部分888制得粉末状回收粉末。

如上所述，所生成的回收粉末在混合步骤S120中得到了重新使用。

这样，在本实施例的堇青石陶瓷体8的生产过程中，将从回收步骤S160回收的不必要部分888进行烧制，并且在粉末化步骤S190中将其粉末化，从而制得粉末状回收粉末。

在所述粉末化步骤S190中，不进行所述不必要部分888的粉碎等，这样便很少引起初级颗粒的损坏。

因此，对于用含有回收粉末的陶瓷原料制备的堇青石陶瓷体8和用初始原料70制备的堇青石陶瓷体8，因这两种原料之间的初级颗粒粒度的差别而引起热膨胀系数不同的可能性很小。

此外，在本实施例的制备方法中，在混合步骤S120中将回收粉末和初始原料70相混合，这可以使用现有的利用初始原料的生产装置，因为这样是有效的。

另外，在本实施例中，进行了检测回收粉末和初始原料70的初级颗粒粒度分布的实验。结果，从图18可以看出，在回收粉末(在图中用实线表示)与初始原料70(在图中用细线表示)之间的粒度分布中不存在很大的差别。在所述的图中，横坐标表示初级颗粒粒度，纵坐标表示出现比率。

在所述的图中，实施例1中通过粉碎制得的回收粉末的初级颗粒粒度分布被用做参照数据(以点线表示)。

此外，对仅用回收粉末制备的数种堇青石陶瓷体8以及仅用初始原料70制备的数种堇青石陶瓷体8的热膨胀系数进行了检测实验。结果，从图19可以看出，用回收粉末(将其表示为样品1)制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数分布几乎与用初始原料70(将其表示为样品2)制备的堇青石陶瓷体的热膨胀系数分布相一致。

在所述的图中，利用实施例1中通过粉碎制得的回收粉末的数种堇青石陶瓷体(样品3)的热膨胀系数被用做参考数据。

按照粉末化步骤S190，如图18所示，没有将回收粉末中的初级颗粒细微化。

使用初级颗粒粒度分布与初始原料70的粒度分布相同的回收粉末，可以制得具有优良的热膨胀系数的堇青石陶瓷体8。

如上所述，仅使用回收粉末就可以良好地制得堇青石陶瓷体8。

然而，考虑到生产过程中产生的作为废料的不必要部分888的量，在混合步骤S120中将回收粉末的含量优选设定在1至30重量份，初始原料按100重量份计。

当回收粉末75的含量处于上述范围内时，可以利用通过混合新供应的初始原料70和回收粉末所制备的陶瓷原料来有效地连续制备质量稳定的堇青石陶瓷体8。

其它组成和操作效果与实施例1中所述的相同。

                      实施例5

在本实施例中，基于实施例1的堇青石陶瓷体制备方法，其中改变了重新使用不必要部分888以及供应至混合步骤的原料的组合等的方法。

如图20所示，本实施例的生产过程省略了回收步骤，直接使用从切割步骤S160所回收的不必要部分888。

在混合步骤S120中，通过混合初始原料70和作为粘结剂121的甲基纤维素制得了混合原料。

此外，还构造了本实施例中所用的压模机140，如图21所示，其可同时进行加湿步骤S130和模压步骤S140。

在所述压模机140中，捏合转矩得到增强，从而可以从原料供应端口145直接供应不必要部分888。

根据本实施例的制备堇青石陶瓷体8的方法，将加湿液体和不必要部分888供入压模机140中，然后同时进行加湿步骤S130和模压步骤S140。

这样，在本实施例的制备方法中，不对所述不必要部分888进行任何处理，仅将其在压模机140直接重新捏合。因此，该制备方法很少产生例如初级颗粒粒度的细微化或者不必要部分888中的粘结剂121的变质。反之，通过该制备方法得到的堇青石陶瓷体8的质量下降很少。

其它组成和操作效果与实施例1中所述的相同。

在实施所述制备方法的过程中，除了增强压模机140的捏合转矩以外，有时还需要提高冷却能力等以处理捏合过程中增加的热值。