(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相互連結セル壁から成るセラミックハニカム体を含むチタン酸アルミニウムセラミックを形成するためのバッチ混合物であって、
アルミナ、チタニアおよびシリカの供給源を含む無機バッチ材料；
前記無機バッチ材料の2から8重量％のでんぷんから実質的に成る細孔形成体；
有機結合剤；および
溶媒、
を含むことを特徴とするバッチ混合物。
【請求項２】
前記細孔形成体が、前記無機バッチ材料の1から8重量％までであることを特徴とする請求項１記載のバッチ混合物。
【請求項３】
前記でんぷんが、トウモロコシでんぷんまたは馬鈴薯でんぷんであることを特徴とする請求項１記載のバッチ混合物。
【請求項４】
複数の相互連結セル壁から成るセラミックハニカム体を含むセラミック物品を含有するチタン酸アルミニウムを製造する方法であって、
無機バッチ材料を細孔形成体と混合してバッチ組成物を形成する工程であって、前記細孔形成体が、前記無機バッチ材料の2から8重量％のでんぷんから実質的に成る工程；
有機結合剤および溶媒を前記バッチ組成物に加え、さらに混合して可塑化混合物を形成する工程；
前記可塑化混合物から未焼成体を形成する工程；および
前記未焼成体を焼成してチタン酸アルミニウムの主相を有する焼成セラミック物品を生成する工程であって、前記焼成セラミック物品は40％より大きい多孔性を有する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記燃焼セラミック物品が、40％より大きく50％未満の多孔性を有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記焼成セラミック物品が、15.0μm未満の中央細孔サイズを有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記焼成セラミック物品が、(d50-d10)/d50が0.7未満である細孔サイズ分布を有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、「細孔形成体によるチタン酸アルミニウムセラミック形成バッチ混合物および未焼成体」なる名称の2007年5月31日に出願された米国仮特許出願第60/932,476号に優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、細孔形成体によるチタン酸アルミニウムセラミック形成バッチ混合物および細孔形成体によるチタン酸アルミニウムセラミック形成未焼成体に関する。
【背景技術】
【０００３】
炭化水素ガス、ガソリン、またはディーゼル燃料などの炭化水素燃料を利用する内部燃焼システムによって放出された排気ガスは、大気の深刻な汚染を引き起こす場合がある。これらの排気ガス中の多くの汚染物質のうちには、炭化水素および酸素含有化合物があり、後者は、酸化窒素（ＮＯｘ）および一酸化炭素（ＣＯ）を含有する。自動車産業は、多年にわたり、自動車エンジン系統からの汚染物質の量を低減しようとしており、触媒コンバータを備えた最初の自動車は、１９７０年代半ばに導入された。通常はハニカム体の形のコージエライト基体は、自動車の触媒コンバータのための触媒活性成分を担持するための基体として使用するために長い間好ましかった。
【０００４】
チタン酸アルミニウムセラミックが、高温用途のためのすぐれた候補として挙がった。このようなチタン酸アルミニウム材料の所望の多孔性を達成するために、グラファイト細孔形成体が無機バッチ材料に添加された。しかしながら、グラファイトの添加によって、製品の亀裂を生じずにグラファイトの焼尽を達成するために非常に長い焼成サイクル（例えば、１８０時間を超える）となることがあるのは望ましくない。さらに、高レベルのグラファイトは、誘電乾燥、すなわち、無機材料から形成された未焼成体を乾燥させるための通常の方法に悪影響を及ぼすので、望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
より乾燥に有用であるが、所望の多孔性を有する焼成体を生じる、細孔形成体によるチタン酸アルミニウムセラミック形成バッチ混合物および細孔形成体によるチタン酸アルミニウムセラミック形成未焼成体が開示される。
【発明を解決するための手段】
【０００６】
ある態様によれば、アルミナ、チタニア、およびシリカの供給源を含む無機バッチ材料；無機バッチ材料の15重量%未満である、でんぷんを含む細孔形成体；有機結合剤；および溶媒を含む、チタン酸アルミニウムセラミック形成バッチ混合物が開示される：。
【０００７】
別の態様によれば、アルミナ、チタニア、およびシリカの供給源を含む無機バッチ材料の均質な混合物；無機バッチ材料の15重量％未満である、でんぷんを含む細孔形成体；および有機結合剤を含み、未焼成体はそれを横断する複数のセルチャンネルを形成する複数の相互連結セル壁を含む、チタン酸アルミニウムセラミック形成未焼成体が開示される。
【０００８】
別の態様によれば、セラミック物品を含有するチタン酸アルミニウムを製造する方法が開示され、この方法は、無機バッチ材料を、無機バッチ材料の15重量％未満である細孔形成体と混合してバッチ組成物を形成する工程；バッチ組成物に有機結合剤および溶媒を添加して可塑化混合物を形成する工程；可塑化混合物から未焼成体を形成する工程；および未焼成体を燃焼してチタン酸アルミニウムの主相を生成する工程、を含む。
【０００９】
別の態様によれば、セラミック物品を含有するチタン酸アルミニウムを製造する方法が開示され、この方法は、無機バッチ材料を、無機バッチ材料の10重量％未満であるグラファイトを含み熱可塑性ポリマーを含まない細孔形成体と混合してバッチ組成物を形成する工程；バッチ組成物に有機結合剤および溶媒を添加しさらに混合して可塑化混合物を形成する工程；可塑化混合物から未焼成体を形成する工程；および未焼成体を燃焼してチタン酸アルミニウムの主相を生成し、それにより40％より大きい多孔性を有する燃焼セラミック物品を生じる工程、を含む。ある実施の形態において、細孔形成体は、無機バッチ材料の8重量％未満のグラファイトを含む。ある実施の形態において、セラミック物品は、40％より大きく50％未満の多孔性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のある態様による微粒子フィルタとして具体化されたチタン酸アルミニウムセラミック物品の全面等角図
【図２】図１の微粒子フィルタの一部の拡大部分前面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここに開示される実施の形態によるバッチ混合物は、細孔形成体を有するチタン酸アルミニウムセラミック形成組成物を含有する。細孔形成体は、単一の細孔形成剤、例えばでんぷんから構成されてもよく、またでんぷんおよびグラファイトのような二つ以上の細孔形成体を含んでもよい。「細孔形成体」とは、製造されたセラミック物品が、燃焼サイクルの終了時に内部に形成される相互連結細孔（ボイド）を有する助けになるバッチ添加物である。細孔形成体は、好ましくは焼尽し（分解または酸化し、好ましくは転化されてＣＯまたはＣＯ２などのガスを生成する）、物品が焼成される間に最終チタン酸アルミニウムセラミック物品中に、所望のボイドまたは多孔性、好ましくは開放相互連結多孔性を残す。細孔形成体のこの「焼尽(burning-out)」は、好ましくは、チタン酸アルミニウムの相のような主セラミック相の形成前に起こる。二つ以上の異なる細孔形成剤の使用は、全温度ピークが単一の細孔形成剤（例えばグラファイトのみを使用する）と比較して低くなるように、焼尽と関連する発熱反応の間隔をあける。
【００１２】
ある実施の形態において、ここに開示されるセラミック物品は、複数の相互連結セル壁から成るセラミックハニカム体を含む；ある実施の形態において、セラミック物品は、例えば触媒化フロースルー(flow-through)基体のような触媒により被覆できる基体である；他の実施の形態において、セラミック物品のハニカム体の複数のセルは、例えばウォールフロー(wall-flow)フィルタを形成するために塞がれる。例えばチタン酸アルミニウム相を含むセラミック物品２０が図１に示される。好ましくは物品２０は、複数の相互連結セル壁３０から成るハニカム体を含む。ある実施の形態において、物品２０は好ましくは微粒子フィルタとして構成され、使用時に入ってくる排気流に暴露される入口端部２２、および濾過された排気ガスがそれを通って排出される出口端部２４を含む。この物品２０は、フィルタの長さに沿って延在および横断する複数の入口チャンネル２６、および入口チャンネル２６と並行してフィルタの長さに沿って同様に延在および横断する複数の出口チャンネル２８を含む。示される実施の形態において、チャンネルの形状は略正方形であり、その隅に小さい半径またはベベルを有してもよい；代わりにまたはさらに、チャンネルの形状（例えば、物品の縦軸に垂直な横断面のチャンネルの断面形状）は他の形を有してもよい。図示されないが、入口および出口チャンネル２６、２８のそれぞれの断面積は異なってもよいことも理解されるべきである。例えば、入口チャンネルの平均入口面積は、出口チャンネルの平均出口面積より大きくてもよい。矩形、三角形、八角形、六角形、円形、または組合せのような他のチャンネル形状もまた可能である。相互連結セル壁３０は好ましくは、本発明により本発明のバッチ混合組成物を押出ダイを通して押し出して押出未焼成体を形成することにより形成される。押出が好ましい形成方法であるが、形成工程は未焼成体を形成するための任意の既知の方法を含んでもよいことが理解されるべきである。
【００１３】
図１および２を参照すると、フィルタ物品２０内で、入口チャンネル２６および出口チャンネル２８はそれぞれ好ましくは、一口端部２２および出口端部２４において適切なプラグ３２で塞がれる。図２において明確にするために、プラグは出口端部上に示されていない。しかしながら、入口チャンネル２６は出口端部２４で塞がれ、出口チャンネルは入口端部２２で塞がれることが理解されるべきである。図２は図１の部分３４の拡大図を示し、入口端部２２の一部の上にチェッカー盤模様に形成されたプラグ３２を示す。プラグは好ましくは適切なセラミック材料で形成され、相互連結壁３０の間に放射状に延在して各チャンネルの端部を閉じる（すなわち密封する）。プラグは、例えば米国特許第4,557,773号明細書に記載される方法により形成してもよい。しかしながら、任意の適当なプラギング技術が使用できる。さらに、必要に応じて、スキン３８に隣接する部分チャンネル３６（例えば、ハニカム体の外周においてまたはその近くにおいて、物品の横断面におけるチャンネルの大部分と共通の形状を共有しないチャンネル）を、両方の端を塞いで強度を付加してもよい。さらに、上記の物品は微粒子ウォールフローフィルタであるが、本発明のバッチ混合物並びに焼成および製造方法は、非フィルタ用途、例えば触媒化フロースルー基体としても有用であることが理解されるべきである。
【００１４】
焼成されたセラミック物品の中央細孔直径d10は、累積水銀侵入容積が全水銀侵入容積の10％に等しくなる細孔直径である。中央細孔直径d50は、累積水銀侵入容積が全水銀侵入容積の50％に等しくなる細孔直径である。セラミック物品の細孔サイズ分布の一つの指標はdfactorで特徴付けられ、dfactor=(d50-d10)/d50である。
【００１５】
発見されたように、本発明の態様による細孔形成体の量および／または組合せは有利には、従来技術のバッチ混合物と比較して、チタン酸アルミニウム形成未焼成体中の細孔形成体のより急速な焼尽を促進する。より詳しくは、低いレベルの細孔形成体、およびある実施の形態において特定の種類および好ましい量の細孔形成体の組合せは、40％より大きい多孔性レベルを提供するだけでなく、チタン酸アルミニウム物品について焼成サイクルをより短くし得ることが発見された。さらに、細孔形成体の組合せを含むそのようなチタン酸アルミニウム形成組成物は、焼成において生じるセラミックパーツが破損する傾向全体を低減し得る。ある実施の形態において、焼成されたセラミック物品の多孔性は50％未満であり、これはより強いセラミック（例えばハニカム）体（例えば基体またはフィルタ）を生じ得る；ある実施の形態において、焼成されたセラミック物品の多孔性は40％より大きく50％未満である。我々はまた、乾燥を促進し破損を制限するためにバッチ混合物中および未焼成体中のグラファイトの量は制限されるべきであることを発見した。
【００１６】
ここに開示されるように、バッチはまたでんぷんを含む細孔形成体を含み、細孔形成体は無機バッチ材料の15重量％未満である。細孔形成体は、でんぷんに加えて他の細孔形成剤を含んでもよい。でんぷんは、１つのでんぷんまたは２つ以上のでんぷんを含んでもよい。でんぷんは好ましくは、トウモロコシでんぷん、大麦でんぷん、豆でんぷん、馬鈴薯でんぷん、米でんぷん、タピオカでんぷん、エンドウでんぷん、サゴヤシでんぷん、小麦でんぷん、カンナでんぷん、およびそれらの組合せからなる群より選択される。ある実施の形態において、でんぷんは、無機バッチ材料の少なくとも1重量％で多くとも8重量％を構成する；別の実施の形態において、でんぷんは、無機バッチ材料の少なくとも2重量％で多くとも8重量％を構成する；別の実施の形態において、でんぷんは、無機バッチ材料の少なくとも3.0重量％で多くとも7.0重量％を構成する。
【００１７】
ある実施の形態において、無機バッチ材料は、細孔形成体の1重量％より多く8重量％未満を含有する；別の実施の形態において、無機バッチ材料は、細孔形成体の少なくとも2重量％で多くとも8重量％未満を含有する。
【００１８】
ある実施の形態において、細孔形成体は好ましくは、実質的に熱可塑性ポリマーを含まない；より好ましくは、細孔形成体は熱可塑性ポリマーを含まない。熱可塑性ポリマーの例には、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリエチレン（例えばポリエチレンビーズ）、ポリプロピレン（例えばポリプロピレンビーズ）、ポリスチレン、ポリアミド（ナイロン）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）、アクリル、ポリエステル（PET）、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート（PMMA）などが含まれる。ある実施の形態において、細孔形成体は熱可塑性ポリマーまたはエポキシを含まない。
【００１９】
ある実施の形態において、細孔形成体はでんぷんおよびグラファイトを含み、これらの実施の形態のいくつかにおいて、グラファイトは無機バッチ材料の多くとも8重量％である；別の実施の形態において、グラファイトは無機バッチ材料の少なくとも2重量％で多くとも8重量％である。ある実施の形態において、でんぷんは無機バッチ材料の多くとも8重量％であり、グラファイトは無機バッチ材料の多くとも8重量％である。別の実施の形態において、でんぷんは無機バッチ材料の8重量％未満であり、グラファイトは無機バッチ材料の8重量％未満である。ある実施の形態において、バッチ混合物は無機バッチ材料の少なくとも2重量％で多くとも8重量％のでんぷんを含み、グラファイトは無機バッチ材料の少なくとも2重量％で多くとも8重量％である。
【００２０】
上記の実施の形態のいくつかにおいて、細孔形成体はでんぷんおよびグラファイトから成る。
【００２１】
ここに開示されるように、細孔形成体は、第１の細孔形成剤または第１の細孔形成成分、および、第１の細孔形成成分と異なる組成を有する第２の細孔形成剤または第２の細孔形成成分を含んでもよい。ある実施の形態において、第１の細孔形成成分は、トウモロコシでんぷん、大麦でんぷん、豆でんぷん、馬鈴薯でんぷん、米でんぷん、タピオカでんぷん、エンドウでんぷん、サゴヤシでんぷん、小麦でんぷん、カンナでんぷん、およびそれらの組合せからなる群より選択され、第２の細孔形成成分は、グラファイト、活性炭、石油コークス、カーボンブラック、およびそれらの組合せからなる群より選択される。ある実施の形態において、第１の細孔形成成分は、無機バッチ材料の8重量％未満を構成し、第２の細孔形成成分は、無機バッチ材料の8重量％未満を構成する。例えば、第１の細孔形成成分はでんぷんであり、第２の細孔形成成分はグラファイトである；これらの実施の形態のいくつかにおいて、でんぷんは無機バッチ材料の8重量％未満を構成し、グラファイトは無機バッチ材料の8重量％未満を構成し、好ましくはでんぷんは無機バッチ材料の1重量％より多く8重量％未満を構成し、グラファイトは無機バッチ材料の1重量％より多く8重量％未満を構成する。
【００２２】
別の態様において、アルミナ、チタニア、およびシリカの供給源を含む無機バッチ材料の均質な混合物；無機バッチ材料の15重量％未満である、でんぷんを含む細孔形成体；および有機結合剤を含み、未焼成体はそれを横断する複数のセルチャンネルを形成する複数の相互連結セル壁を含む、チタン酸アルミニウムセラミック形成未焼成体が開示される。
【００２３】
別の態様において、セラミック物品を含むチタン酸アルミニウムを製造する方法がここに開示され、この方法は、無機バッチ材料を、無機バッチ材料の15重量％未満である細孔形成体と混合してバッチ組成物を形成する工程；バッチ組成物に有機結合剤および溶媒を添加しさらに混合して可塑化混合物を形成する工程；可塑化混合物から未焼成体を形成する工程；および未焼成体を燃焼してチタン酸アルミニウムの主相を含むセラミック体を生成する工程、を含む。好ましくは、セラミック体は40％より大きい多孔性を有する；ある実施の形態において、多孔性は40％より大きく50％未満である；他の実施の形態において、多孔性は50％未満である。
【００２４】
ここで測定されるように、細孔形成体は無機バッチ材料への過剰添加(super addition)である。
【００２５】
したがって、チタン酸アルミニウムバッチ混合物中で低量の細孔形成体を使用することにより、ここに記載される混合物は（未焼成体に形成され燃焼されると）チタン酸アルミニウムの主結晶相により特徴付けられ所望の物理的特性を示す焼結セラミック物品を生じることが発見された。特に、そのように生成されたセラミック物品はまた、40％より大きい多孔性、およびある実施の形態において40％より大きく50％未満の多孔性を有する（水銀ポロシメトリにより測定）；ある実施の形態において、中央細孔サイズ（MPS）は15.0μm未満であり、別の実施の形態においては8.0と15.0μmの間である。ある実施の形態において、(d50-d10)/ d50は0.7未満であり、これらの実施の形態のいくつかにおいては0.2と0.7の間である。本発明は、ハニカムチタン酸アルミニウムセラミック物品の製造に特に有用であり、より詳しくは、図１および２を参照して図示および記載される排気流から粒子状物質を濾過するのに有用なチタン酸アルミニウム含有セラミック微粒子フィルタの製造に有用である。
【００２６】
ここに記載された本発明のバッチ混合物について、アルミナの適切な供給源は、他の原材料の存在しない場合に十分に高い温度に加熱された時に実質的に高純度の酸化アルミニウムを生じる粉末である。このような適切なアルミナ供給源には、アルファアルミナ、ガンマアルミナまたはローアルミナのような遷移アルミナ、アルミナ水和物、ギブサイト、コランダム（Al2O3）、ベーマイト（AlO(OH)）、疑似ベーマイト、水酸化アルミニウム（Al(OH)3）、オキシ水酸化アルミニウムなど、およびそれらの混合物が含まれる。アルミナの供給源の中央粒径は好ましくは35ミクロン以下である。
【００２７】
適切なチタニア供給源は、ルチル、アナターゼ、または非晶質チタニアである。チタニア供給源の中央粒度は、構造物中の急速に成長する核によって未反応酸化物の閉じ込めを避けるために重要である。したがって、中央粒度は好ましくは20マイクロメートル未満である。
【００２８】
適切なシリカ供給源には、溶融シリカまたはゾル−ゲルシリカ、シリコーン樹脂、低アルミナ、実質的にアルカリを含有しないゼオライト、珪藻土（diatomaceous silica）、カオリンのような非結晶性シリカ、および石英またはクリストバライトのような結晶性シリカが含まれる。さらに、シリカ形成供給源は、加熱した時に遊離シリカを形成する化合物、例えば、ケイ酸またはケイ素有機金属化合物を含んでもよい。シリカ供給源の中央粒度は好ましくは30マイクロメートル未満である。
【００２９】
ストロンチウムが好ましいアルカリ土類金属酸化物として使用される場合、適切なストロンチウム供給源は、炭酸ストロンチウムであり、好ましくは20マイクロメートル未満の中央粒度を有する。バリウムが使用される場合、適切な好ましいバリウム供給源は、炭酸バリウム、硫酸バリウム、または過酸化バリウムであり、好ましくは20マイクロメートル未満の中央粒度を有する。カルシウムが用いられる場合、カルシウム供給源は、炭酸カルシウムまたはアルミン酸カルシウムのどちらであってもよく、好ましくは20マイクロメートル未満の中央粒度を有する。
【００３０】
希土類が使用される場合、希土類酸化物の適切な供給源は、酸化ランタン（La2O3）、酸化イットリウム（Y2O3）、ランタニド系列のいずれかの酸化物、またはそれらの組合せである。
【００３１】
前述の無機バッチ原材料は好ましくは、無機原材料の十分な混合を行うために混合工程において粉末化材料として混合される。細孔形成体をこの混合物に、同時にまたは他のバッチ成分と共にまたは無機材料が十分に混合された後に、添加してもよい。いずれにしても、細孔形成体を無機バッチ材料と十分に混合して、無機材料と細孔形成体との均質な、好ましくは粉末化混合物を形成する。
【００３２】
有機結合剤系をバッチ無機材料および細孔形成体に添加して、一次成形用および二次成形用の両方である押出可能な混合物を形成するのを助けてもよい。本発明において使用するための好ましい多成分有機結合剤系は、好ましくはセルロース含有成分の結合剤、界面活性剤成分、および溶媒を含有する。結合剤系は、好ましくは0.1から0.5％で加えられ、界面活性剤の分散を助けるための分散剤として作用する、トリエタノールアミン（TEA）のような基剤を含んでもよい。セルロース含有成分は、例えば、メチルセルロース、メチルセルロース誘導体、およびその組合せからなる群から選択される有機セルロースエーテル結合剤成分でもよい。界面活性剤成分は、好ましくはオレイン酸またはタル油である。最後に、溶媒は水であってもよく、最も好ましくはイオン化水である。しかしながら、この結合剤系は好ましいが、任意の適切な有機結合剤系を本発明での使用に用いてもよいことが理解されるべきである。以下の量を含む結合剤系を利用してすぐれた結果が得られた；無機材料100重量部、オレイン酸またはタル油約0.2〜2.0重量部、メチルセルロースまたはヒドロキシプロピルメチルセルロース結合剤約2.5〜6.0重量部、および水約10〜30重量部。
【００３３】
結合剤系の個々の成分を、任意の適切な既知の方法で無機粉末材料および細孔形成体の集合と混合して、無機粉末材料、細孔形成体、および結合剤系の十分に均質な混合物を調製する。このチタン酸アルミニウム形成バッチ混合物は、例えば、好ましくは押出によって、セラミック未焼成体に形成することができる。例えば、結合剤系の全ての成分を予め互いに混合してもよく、次にこの混合物は、細孔形成体と予め混合された粉末化無機材料に添加される。この場合、結合剤系の全部を一度に添加してもよく、または結合剤系の分割された部分を順次適切な間隔で添加してもよい。あるいは、結合剤系の成分を順次セラミックバッチ材料に添加してもよく、または結合剤系の２つ以上の成分の各々の予め調製された混合物をセラミック粉末材料および細孔形成体の組合せに添加してもよい。例えば、乾燥成分を最初に無機バッチ材料および細孔形成体に添加し、その後に液体成分を添加してもよい。さらに、結合剤系を最初にセラミック粉末材料の一部と混合してもよい。この場合、続いてセラミック形成粉末の残りの部分を調製された混合物に添加する。いずれにしても、結合剤系を、予め決められた部分で無機バッチ粉末および細孔形成体と均一に混合して、均質なバッチ混合物を形成することが好ましい。結合剤系、セラミック無機材料、および細孔形成体の均一な混合は任意の既知の混練方法によって行ってもよい。
【００３４】
生じた剛性の、均一な、均質な、および押出可能なバッチ混合物を、その後さらに可塑化および成形し、あるいは未焼成体に形成する。このような成形または形成は、任意の既知の従来のセラミック形成方法、例えば押出、射出成形、スリップキャスティング、遠心キャスティング、圧力キャスティング、プレス成形等によって行ってもよい。触媒担体としてまたは微粒子フィルタとして使用するために適切な薄壁ハニカム基体の調製のために、スロット押出ダイを通しての押出が好ましい。例えば、米国特許第6,696,132号明細書には、「様々な通路サイズを持つハニカムおよびその製造用ダイ」が開示される。
【００３５】
このようにして可塑化された押出可能バッチ混合物から形成された調製（好ましくは押出）チタン酸アルミニウムセラミック形成未焼成体は、好ましくは次に焼成の前に乾燥される。乾燥は、例えば、熱空気、電磁エネルギー乾燥（例えば、RFまたはマイクロ波）、真空乾燥、凍結乾燥またはその組合せによって行ってもよい。乾燥された未焼成体はその後、十分な時間十分な最高温度に加熱することにより好適に加熱され、焼成セラミック体を生じる。チタン酸アルミニウムは、上に記載された本発明のバッチ混合物から製造された未焼成体の焼成の結果として形成された一次結晶相である。
【００３６】
焼成条件は、バッチの具体的な組成、未焼成体のサイズ、および装置の性質のような作業条件に応じて変えられてもよいが、好ましくは、ここに記載されるバッチ混合物を使用する際にチタン酸アルミニウム相を生成するために、細孔形成体を焼尽する工程を含む。ある実施の形態において、未焼成体は、好ましくは1550℃未満の上限および1350℃より高い下限を有する温度範囲で、ある実施の形態において1460℃未満および1420℃より高い温度範囲で、最高温度（サイクルの最高温度）まで炉内で加熱され、この温度範囲で4時間超、好ましくは4〜30時間、およびある実施の形態においては6〜20時間保持される。焼成中、上記のバッチについてチタン酸アルミニウム相である主セラミック結晶相がセラミック物品中に形成される。
【００３７】
上記のように、ここに記載されるバッチ混合物の主な有用性は、触媒キャリアおよび／またはディーゼル微粒子フィルタ（触媒を含んでもよい）として有用なハニカム物品を含む高強度チタン酸アルミニウムの調製である。
【００３８】
本発明の原理態様をさらに示すために、本発明を利用して形成されたセラミック形成バッチおよびセラミック物品の多くの実施例が記載される。しかしながら、実施例は例示目的のためにだけ示され、本発明はそれらに限定されないが、本発明の範囲から逸脱することなく本発明において様々な改良および変更ができることが理解されるべきである。
【実施例】
【００３９】
主結晶相としてチタン酸アルミニウムを有するセラミック物品の形成に適切な無機粉末バッチ混合物が、表１に記載される。
【表１】
0005502728.tif 000002
【００４０】
表２の実施例A−Nは、表１に記載される指定の無機混合物の無機成分を混合し一緒に乾燥混合することにより調製され、これらの乾燥混合物に、表２に示されるある量の細孔形成体、すなわち、馬鈴薯でんぷん（Emsland Starke）、トウモロコシでんぷん（National Starch）、および／またはグラファイト（Asbury 4602）を加えた。さらに、4.50重量%メチルセルロース（Dow F240 「methocel」）および1.00重量%トールオイル（Westvaco）から成る有機結合剤系をそれぞれに加え、この中間混合物をその後さらに14-17 wt%液体添加物と混合した。液体添加物は、脱イオン水（可塑化セラミックバッチ混合物を形成するための溶媒として）、界面活性剤（トールオイル）、および分散剤（TEA）の混合物である。ここに記載される結合剤系成分および細孔形成体は、全無機物の100%に基づいて重量％で記載される。
【表２】
0005502728.tif 000003
【００４１】
最終セラミック物品の生じた材料組成物中の成分の酸化物重量は、51.12重量% Al2O3、10.65重量% SiO2、5.87重量% SrO、0.83重量% CaO、0.2重量% La2O3であった。表３は、実施例A−Nの最終セラミック物品のそれぞれについて多孔性、細孔サイズ、および細孔サイズ分布パラメータ(d50-d10)/d50を記載する。
【００４２】
表３は、最終セラミック物品の材料組成物について多孔性、細孔サイズ、および細孔サイズ分布パラメータ(d50-d10)/d50を記載し、実施例A−Nの多様な可塑化混合物はそれぞれ、300セル／in2（46.5セル／cm2）および12ミル（0.305mm）厚セル壁を有するハニカム物品の形成に適切な条件下で押出ダイを通して押し出された。
【表３】
0005502728.tif 000004
【００４３】
ここに開示されるように、低量の細孔形成体、特に低量のグラファイトの使用が、ウェット未焼成体の乾燥を改善する助けになることが分かった。ここに開示されるように、低量の細孔形成体、特に低量のグラファイトの使用が、乾燥および／または焼成の際に未焼成体の破損を減少する助けになることも分かった。
【００４４】
本発明は、ある例示的なおよび特定の実施の形態に関して詳細に記載されているが、それに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に定められる本発明の広い範囲から逸脱することなく多くの改良が可能であることが理解されるべきである。
【図１】
0005502728.tif 000005
【図２】
0005502728.tif 000006