(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学量論的にＭｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８に近似するコージェライト形式の相を主成分とし、２２℃ないし８００℃において４×１０−７／℃よりも大きく１３×１０−７／℃よりも小さい熱膨張係数を有し、通気度および気孔サイズ分布が、下記の関係式
２．１０８×（通気度）＋１８．５１１×（全気孔容積）＋０．１８６３×（４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージ）＞２４．６
を満たし、４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージが少なくとも８５％であり、前記通気度が少なくとも１．０×１０−１２ｍ２であり、かつ前記全気孔容積が少なくとも０．２５ｍｌ／ｇであることを特徴とするセラミック構造体。
【請求項２】
前記通気度が少なくとも１．５×１０−１２ｍ２であることを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項３】
前記通気度が少なくとも２．０×１０−１２ｍ２であることを特徴とする請求項２記載の構造体。
【請求項４】
前記全気孔容積が少なくとも０．３０ｍｌ／ｇであることを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項５】
前記全気孔容積が少なくとも０．３５ｍｌ／ｇであることを特徴とする請求項４記載の構造体。
【請求項６】
４ないし４０マイクロメートル気孔を含む全気孔容積のパーセンテージが少なくとも９０％であることを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項７】
２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく１０×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項８】
２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく８×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項７記載の構造体。
【請求項９】
２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく６×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項８記載の構造体。
【請求項１０】
ディーゼルエンジンの排気を濾過して微粒子を取り除くために用いられることを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項１１】
ディーゼル微粒子フィルタであって、２２℃ないし８００℃において４×１０−７／℃よりも大きく１３×１０−７／℃よりも小さい熱膨張係数を有するコージェライト体を含み、フィルタ嵩密度が少なくとも０．６０ｇ／ｃｍ３であり、５グラム／リットルの人為的なカーボン煤のロード量と２６標準立方フィート／分（７２８リットル／分）の流量とにおける、直径２インチ（５０．８ｍｍ）、長さ６インチ（１５．２ｃｍ）のフィルタによる圧力降下が、８．９−０．０３５×（１平方インチ（６．４５ｃｍ２）当りのセル数）＋３００×（インチで表したセル壁の厚さ）ｋＰａ未満であり、４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージが少なくとも８５％であり、さらに、通気度が少なくとも１．０×１０−１２ｍ２であり、
該フィルタがハニカム形状を有し、該ハニカムが入口端と出口端とを有し、多数のセルが前記入口端から前記出口端まで延び、前記セルが多孔質の壁を備え、前記ハニカムのセルを前記入口端から前記出口端まで通過するエンジン排気流が、前記入口端に開口しているセルに流入し、前記セル壁を通過し、前記出口端に開口しているセルから構造体の外に流出するように、前記セルの全数のうちの一部のセルの各長さ方向の一部分が前記入口端において施栓され、前記入口端において開口している残りのセル各長さ方向の一部分が前記出口端において施栓されていることを特徴とするディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項１２】
１００セル／平方インチ（１５．５セル／ｃｍ２）のセル密度と約０．０２５インチ（０．６ｍｍ）のセル壁の厚さとを備え、５グラム／リットルの人為的なカーボン煤のロード量と２６．６５標準立方フィート／分（７４６リットル／分）の流量とにおける、直径２インチ（５０．８ｍｍ）、長さ６インチ（１５．２ｃｍ）のフィルタによる圧力降下が１２．９ｋＰａ未満であることを特徴とする請求項１１記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項１３】
２００セル／平方インチ（３１セル／ｃｍ２）のセル密度と約０．０２０インチ（０．５ｍｍ）のセル壁の厚さとを備え、５グラム／リットルの人為的なカーボン煤のロード量と２６．６５標準立方フィート／分（７４７リットル／分）の流量とにおける、直径２インチ（５０．８ｍｍ）、長さ６インチ（１５．２ｃｍ）のフィルタによる圧力降下が７．９ｋＰａ未満であることを特徴とする請求項１１記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項１４】
フィルタ嵩密度が少なくとも０．６８ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１１記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項１５】
フィルタ嵩密度が少なくとも０．７７ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１４記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項１６】
前記２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく１０×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項１１記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項１７】
前記２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく８×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項１６記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項１８】
前記２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく６×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項１７記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項１９】
２２℃ないし８００℃において４×１０−７／℃よりも大きく１３×１０−７／℃よりも小さい熱膨張係数を有し、通気度および気孔サイズ分布が、下記の関係式
２．１０８×（通気度）＋１８．５１１×（全気孔容積）＋０．１８６３×（４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージ）＞２４．６
を満足するコージェライト体を含む壁流通型フィルタであって、
５グラム／リットルの人為的なカーボン煤のロード量と２６標準立方フィート／分の流量とにおける、直径２インチ（５０．８ｍｍ）、長さ６インチ（１５．２ｃｍ）のフィルタによる圧力降下が、８．９−０．０３５×（１平方インチ（６．４５ｃｍ２）当りのセル数）＋３００×（インチで表したセル壁の厚さ）ｋＰａ未満であり、
該フィルタの嵩密度が少なくとも０．６０ｇ／ｃｍ３であり、
４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージが少なくとも８５％であり、
前記通気度が少なくとも１．０×１０−１２ｍ２であり、
前記全気孔容積が少なくとも０．２５ｍｌ／ｇであり、
該フィルタがハニカム形状を有し、該ハニカムが入口端と出口端とを有し、多数のセルが前記入口端から前記出口端まで延び、前記セルが多孔質の壁を備え、前記ハニカムのセルを前記入口端から前記出口端まで通過するエンジン排気流が、前記入口端に開口しているセルに流入し、前記セル壁を通過し、前記出口端に開口しているセルから構造体の外に流出するように、前記セルの全数のうちの一部のセルの各長さ方向の一部分が前記入口端において施栓され、前記入口端において開口している残りのセル各長さ方向の一部分が前記出口端において施栓されていることを特徴とする壁流通型フィルタ。
【請求項２０】
５００℃で測定した容積的熱容量が少なくとも０．６７Ｊｃｍ−３Ｋ−１であることを特徴とする請求項１９記載のフィルタ。
【請求項２１】
５００℃で測定した容積的熱容量が少なくとも０．７６Ｊｃｍ−３Ｋ−１であることを特徴とする請求項２０記載のフィルタ。
【請求項２２】
５００℃で測定した容積的熱容量が少なくとも０．８５Ｊｃｍ−３Ｋ−１であることを特徴とする請求項２１記載のフィルタ。
【請求項２３】
前記通気度が少なくとも１．５×１０−１２ｍ２であることを特徴とする請求項１９記載のフィルタ。
【請求項２４】
前記通気度が少なくとも２．０×１０−１２ｍ２であることを特徴とする請求項２３記載のフィルタ。
【請求項２５】
前記全気孔容積が少なくとも０．３０ｍｌ／ｇであることを特徴とする請求項１９記載のフィルタ。
【請求項２６】
前記全気孔容積が少なくとも０．３５ｍｌ／ｇであることを特徴とする請求項２５記載のフィルタ。
【請求項２７】
４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージが少なくとも９０％であることを特徴とする請求項１９記載のフィルタ。
【請求項２８】
前記２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく１０×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項１９記載のフィルタ。
【請求項２９】
前記２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく８×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項２８記載のフィルタ。
【請求項３０】
前記２２℃ないし８００℃における熱膨張係数が４×１０−７／℃よりも大きく６×１０−７／℃よりも小さいことを特徴とする請求項２９記載のフィルタ。
【請求項３１】
１００セル／平方インチ（１５．５セル／ｃｍ２）のセル密度と約０．０２５インチ（０．６ｍｍ）のセル壁の厚さとを備え、５グラム／リットルの人為的なカーボン煤のロード量と２６．６５標準立方フィート／分（７４６リットル／分）の流量とにおける、直径２インチ（５０．８ｍｍ）、長さ６インチ（１５．２ｃｍ）のフィルタによる圧力降下が１２．９ｋＰａよりも少ないことを特徴とする請求項１９記載のフィルタ。
【請求項３２】
２００セル／平方インチ（３１セル／ｃｍ２）のセル密度と約０．０２０インチ（０．５ｍｍ）のセル壁の厚さとを備え、５グラム／リットルの人為的なカーボン煤のロード量と２６．６５標準立方フィート／分（７４６リットル／分）の流量とにおける、直径２インチ（５０．８ｍｍ）、長さ６インチ（１５．２ｃｍ）のフィルタによる圧力降下が７．９ｋＰａ未満であることを特徴とする請求項１９記載のフィルタ。
【請求項３３】
コージェライト体の製造方法において、
（ａ）２０マイクロメートルよりも大きいが３５マイクロメートルよりも小さい粒子サイズの平均中央値を有するタルク源と、
４．６ないし２５マイクロメートルの粒子サイズの平均中央値を有するアルミナ源と、
１０ないし３５マイクロメートルの粒子サイズの平均中央値を有するシリカ源と、
を含む原材料の混合物を形成し、
（ｂ）該混合物を未焼成構造体に成形し、
（ｃ）該未焼成構造体を焼成して、化学量論的にＭｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８に近似するコージェライト形式の相を主成分とし、２２℃ないし８００℃において４×１０−７／℃よりも大きく１３×１０−７／℃よりも小さい熱膨張係数を有し、通気度および気孔サイズ分布が、下記の関係式
２．１０８×（通気度）＋１８．５１１×（全気孔容積）＋０．１８６３×（４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージ）＞２４．６
を満足し、４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージが少なくとも８５％であり、前記通気度が少なくとも１．０×１０−１２ｍ２であり、かつ前記全気孔容積が少なくとも０．２５ｍｌ／ｇである焼成体を生成させる、
各工程を有してなることを特徴とするコージェライト体の製造方法。
【請求項３４】
前記原材料が、式４．０×（アルミナ源の粒子サイズの平均中央値）−１８．４で与えられる量（重量％）を超えない量のカオリンをさらに含むことを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記タルク源の粒子サイズの平均中央値が、２５ないし３５マイクロメートルであることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
前記アルミナ源が、αアルミナ、γアルミナまたはρアルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３７】
前記アルミナ源が、原材料の少なくとも１０重量％の水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記タルク源が、１８〜３０マイクロメートルの粒子サイズの平均中央値を有し、前記アルミナ源が、７〜１５マイクロメートルの粒子サイズの平均中央値を有することを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３９】
前記シリカ源が、水晶、クリストバル石、溶融シリカ、ゾル・ゲルシリカ、ゼオライト、珪藻土シリカ、ならびにこれらの組合せから選択されることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項４０】
前記混合物を押出成形により成形することを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項４１】
前記未焼成構造体を、１５ないし１００℃／時の割合で１４０５〜１４３０℃の最高温度まで加熱し、該最高温度において６ないし２５時間保持することを特徴とする請求項３３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は、Beall 等により、「コージェライト体およびその製造方法」と題して２０００年６月１日付けで出願された米国仮出願第６０/２０８,５２９号、および「コージェライト体」と題して２０００年９月２２日付けで出願された米国仮出願第６０/２３４,６８４号の優先権を主張した出願である。
【０００２】
発明の背景
本発明は、フィルタの長さ方向の圧力降下が低いことが要求されるディーゼル微粒子フィルタとして用いるのに適した、高い通気性と目的にかなった微細構造とを有するコージェライト体に関するものである。
【０００３】
近年、効率性、耐久性および経済性の観点から、ディーゼルエンジンに大きな関心が向けられてきた。しかしながら、ディーゼル排気が環境および人類に対して有害な作用をなすために、米国およびヨーロッパの双方で非難されるようになってきた。したがって、ガソリンエンジンと同じ基準を維持するためには、より厳しい環境取締まり規則が必要となる。そのため、ディーゼルエンジンメーカーおよび排出物質制御関連企業では、より高回転で、よりクリーンであり、かつあらゆる動作条件において最も厳しい要求に適合するディーゼルエンジンをユーザーに対し最低コストで提供できるように研究が続けられている。
【０００４】
ディーゼル排出物質を低減することにおける最大の課題の一つは、ディーゼル排気流内に存在するディーゼル微粒物質のレベルの制御である。１９９８年に、カリフォルニア州大気資源局によって、ディーゼル微粒子が有害大気汚染物質であると認定された。車両および据置きの発生源から発生するディーゼル微粒汚染物質の濃度および粒子サイズを規制する法案が通過した。
【０００５】
ディーゼル微粒物質は主としてカーボン煤である。ディーゼル排気からカーボン煤を除去する一つの方法は、ディーゼルトラップを通すことである。最も広く使われているディーゼルトラップは、フィルタ体の多孔質の壁で煤を捕捉することによってディーゼル排気を濾過するディーゼル微粒子フィルタである。このディーゼル微粒子フィルタは、排気流を著しく妨げることなしに煤を完全に近く濾過することが明らかにされている。
【０００６】
産業界において、コージェライト（cordierite）（２ＭｇＯ−２Ａｌ２Ｏ３−５ＳｉＯ２）は、卓越した熱衝撃抵抗性と、濾過効率と、殆ど全ての動作条件下での耐久性とが組合されているため、高負荷車両用のディーゼル微粒子フィルタとしてコスト効率の良い選択肢とされてきた。歴史的に、コージェライトディーゼル微粒子フィルタは、壁厚０．０１７インチ（０．４３ｍｍ）で１００セル／平方インチ（１５．５セル／ｃｍ２）、壁厚０．０１２インチ（０．３ｍｍ）で２００セル／平方インチ（３１セル／ｃｍ２）のセルを備えており、チャンネルには両端面において交互に施栓されて、排気ガスがフィルタ体の多孔質の壁を通るように仕向けられている。
【０００７】
ディーゼル微粒子フィルタのインレットチャンネルの表面に煤の層が堆積すると、この煤の層は通気度が低いために、エンジンに対するフィルタの背圧が徐々に高まり、エンジンの動作を妨げる原因となる。フィルタ内のカーボンの堆積量が或るレベルに達すると、煤を燃焼させることによってフィルタを再生させなければならず、これによって、背圧は低いレベルに回復する。通常この再生は、エンジン操作の制御条件下で達成され、これにより、緩慢な燃焼が開始され、かつ数分間持続され、この間にフィルタ内の温度が約４００〜６００℃から最高約８００〜１０００℃にまで上昇する。
【０００８】
排気流により燃焼熱がフィルタの下流に運ばれるのにつれて、入口面から出口面へと進行する煤燃焼の波の累積効果により、再生時の最高温度がフィルタの出口端の近傍に発生する傾向がある。或る異常な情況下では、排気ガスの高濃度酸素含有、低流量状態（エンジンアイドリング状態のような）と同時または直後に燃焼が開始された場合に、いわゆる「無制御再生」が起り得る。無制御再生時には、煤の燃焼（すでに高い発熱を生じている反応）は、コージェライトの融点を超える温度スパイクを発生させる可能性があり、フィルタに熱衝撃を与え、かつひび割れまたは溶融さえも生じさせる。
【０００９】
カーボン煤の捕捉に加えて、フィルタは、排気ガスによって運ばれる金属酸化物「灰」粒子をもトラップする。これらの微粒子は燃焼不能であり、したがって再生時に除去されない。しかしながら、もし無制御再生中の温度が十分に高い場合には、上記灰は結局フィルタに焼結し、あるいはフィルタと反応して、不完全溶融を生じる。
【００１０】
従来のコージェライトディーゼル微粒子フィルタが抱えている重大な問題は、異常な高温を促進する、無制御条件下でのフィルタの再生時における損傷を受け易いことである。
【００１１】
その全使用期間に亘って多数回の制御された再生に耐えるのみでなく、ずっと回数は少ないが、より過酷な無制御再生にも耐え得るコージェライトディーゼル微粒子フィルタを得ることは、この分野での進歩であると考えられる。この耐久性により、コージェライトディーゼル微粒子フィルタが無傷の状態に保たれるのみでなく、エンジンに対する背圧も低いままに保たれることになる。
【００１２】
本発明は、かかるフィルタおよびその製造方法を提供するものである。
【００１３】
発明の概要
本発明は、フィルタの長さ方向の圧力降下が少なく、したがってエンジンの効率を向上させる低い背圧と結びつけられる高い耐熱性を有するディーゼル微粒子フィルタの製造において特に有用な、多孔性と気孔サイズ分布との独特な組合わせを伴った、高い通気性（permeability）と微小構造とを備えたコージェライト構造体の発見に基づくものである。
【００１４】
本発明の構造体は、化学量論的にＭｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８に近似するコージェライト形式の相を主成分とし、２２℃ないし８００℃において４×１０−７／℃よりも大きく１３×１０−７／℃よりも小さい熱膨張係数を有し、通気度および気孔サイズ分布が、関係式２．１０８×（通気度）＋１８．５１１×（全気孔容積）＋０．１８６３×（４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージ）＞２４．６を満足する。
【００１５】
本発明の構造体は、高い容積熱容量を有しかつフィルタの長さ方向の圧力降下が少ないディーゼル微粒子フィルタのような、高い温度で用いられるのに適している。好ましい実施の形態において、このフィルタはハニカム形状を有し、このハニカムは、入口端と出口端とを有し、多数のセルが入口端から出口端まで延び、上記セルが多孔質の壁を備え、ハニカムのセルを入口端から出口端まで通過するエンジン排気流が、入口端に開口しているセルに流入し、セル壁を通過し、出口端に開口しているセルから構造体の外に流出するように、上記セルの全数のうちの一部のセルの各長さ方向の一部分が入口端において施栓され、この入口端において開口している残りのセル各長さ方向の一部分が出口端において施栓されている。
【００１６】
本発明のフィルタは、５グラム／リットルの人為的なカーボン煤のロード量と２６標準立方フィート／分（７２８リットル／分）の流量とにおいて、フィルタによる圧力降下が、８．９−０．０３５×（１平方インチ（６．４５ｃｍ２）当りのセル数）＋３００×（インチで表したセル壁の厚さ）ｋＰａ未満であり、フィルタ嵩密度が少なくとも０．６０ｇ／ｃｍ３であり、５００℃で測定した容積熱容量が少なくとも０．６７Ｊｃｍ−３Ｋ−１である。
【００１７】
本発明はまた、特定の粒子サイズ制限を有する原材料を用いることに基づくコージェライト体の製造方法である。特に本発明は、形態学的指数が約０．７５よりも大きく、かつ１５マイクロメートルよりも大きいが３５マイクロメートルよりも小さい粒子サイズの中央値の平均を有するタルク源と、４．６ないし２５マイクロメートルの粒子サイズの中央値の平均を有するアルミナ源と、１０ないし３５マイクロメートルの粒子サイズの中央値の平均を有するシリカ源との混合物を形成し、この混合物を未焼成構造体に成形し、必要に応じて乾燥させてから最終製品構造体に焼成する。カオリンを加えてもよいが、式４．０×（アルミナ源の粒子サイズの中央値の平均）−１８．４で与えられる量（重量％）を超えてはならない。
【００１８】
発明の詳細な説明
本発明は、コージェライト形式の相、すなわち結晶格子内の原子配列が鉱物コージェライトまたはインディアライトの原子配列に略類似した結晶相を主成分として構成された構造体に関するものである。コージェライト相の化合物は、好ましくはＭｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８に近いが、Ｍｇ（マグネシウム）を、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）およびＭｎ（マンガン）のような他の成分と置換し、Ａｌ（アルミニウム）をＧａ（ガリウム）と置換し、かつＳｉ（シリコン）をＧｅ（ゲルマニウム）と限定置換することもできる。また、コージェライト相が、酸素原子５４につき３原子までのアルカリ金属（１Ａ族）、２原子までのアルカリ土金属（２Ａ族）、または１原子の希土類金属（スカンジウム、イットリウム、またはランタン族金属）を含んでいてもよい。このような置換は、たとえＭｇについての限定置換が生じていても、コージェライト形式相の結晶構造内の通常は空虚な「チャンネルサイト（channel sites）」を占めると考えられる。これらの元素をコージェライト結晶に組み入れると、Ａｌ／Ｓｉ比の変化のような別の化学的置換と結合して装入バランスを保つ。
【００１９】
本発明の構造体は、気孔サイズ分布と、Ｐ＞２４．６なる関係を満足する通気度とを有し、ここでＰは下記のように定義される。すなわち、
（１）Ｐ＝２．１０８×（通気度）＋１８．５１１×（全気孔容積）＋０．１８６３×（４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージ）
式（１）において、通気度の単位は１０−１２ｍ２であり、全気孔容積は水銀ポロシメータによって測定され、単位はｍｌ／ｇである。４ないし４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージは、４マイクロメートルと４０マイクロメートルとにおけるｍｌ／ｇ単位の累積水銀浸透度の差の算定による水銀ポロシメータのデータを全水銀浸透度で除算し、その結果に１００を乗算して計算される。
【００２０】
それ故に、本発明の構造体の通気度は、少なくとも０．７×１０−１２ｍ２、好ましくは少なくとも約１．０×１０−１２ｍ２、さらに好ましくは少なくとも約
１．５×１０−１２ｍ２、さらに好ましくは少なくとも約２．０×１０−１２ｍ２である。
【００２１】
浸透容積としても知られている全気孔容積は、少なくとも０．２５ｃｍ３／ｇ、より好ましくは少なくとも０．３０ｃｍ３／ｇ、さらに好ましくは少なくとも０．３５ｃｍ３／ｇである。水銀ポロシメータで測定した全容積パーセント多孔度は、少なくとも約３８容積％、より好ましくは少なくとも４２容積％、さらに好ましくは少なくとも４７容積％である。
【００２２】
本発明の構造体の気孔径の中央値は、この構造体がディーゼル微粒子フィルタとして用いられる場合、４マイクロメートル以上で４０マイクロメートル未満である。本発明の構造体の気孔径の中央値は１０マイクロメートル以上で２５マイクロメートル未満が好ましい。本発明の構造体の気孔径の中央値は１４マイクロメートル以上で２０マイクロメートル未満がより好ましい。
【００２３】
４ないしと４０マイクロメートルの気孔を含む全気孔容積のパーセンテージは、少なくとも８０％が好ましく、より好ましくは少なくとも８５％、さらに好ましくは少なくとも９０％である。
【００２４】
膨張計で測定した本発明のコージェライト構造体の２２℃ないし８００℃での熱膨張率（ＣＴＥ）は、４×１０−７／℃より大きく１３×１０−７／℃よりも小さく、好ましくは４×１０−７／℃より大きく１０×１０−７／℃よりも小さく、より好ましくは４×１０−７／℃より大きく８×１０−７／℃よりも小さく、最も好ましいのは４×１０−７／℃より大きく６×１０−７／℃よりも小さいことである。
【００２５】
本発明の構造体のＣＴＥは、セラミック体の微小なひび割れにより約１５×１０−７／℃から１８×１０−７／℃までであるコージェライトの平均格子ＣＴＥよりも低い。必要に応じて、このコージェライト構造体は、この構造体を形成するコージェライト微結晶の好ましい規則的な結晶配向をも示す可能性がある。この構造体が、管状、気孔質またはハニカム形式の形状を有する場合、コージェライト結晶は、それらの結晶のｃ軸がこの構造体の壁の成形された表面に平行な平面上にあるように優先的に配向されていることが好ましい。コージェライトは結晶のｃ軸方向には負のＣＴＥを示すので、上記好ましい結晶配向は、壁の表面に平行な方向で測定した構造体の熱膨張を低減するのに寄与する。
【００２６】
本発明のコージェライト構造体は、ディーゼル微粒子フィルタとして特に適し、特にカーボン煤の燃焼によりフィルタ内の温度が部分的に高温になる可能性があり、したがって優れた耐熱衝撃性と高融点とを必要とするフィルタに用いるのに適している。詳しく言うと、本発明のコージェライト構造体は、フィルタの容積熱容量が高く、フィルタの入口・出口面間の圧力降下が少なく、ＣＴＥが低く、かつ濾過効率が高い多セルハニカム構造体として特に適している。
【００２７】
このハニカム構造体は、入口および出口端と、入口端と出口端との間に延びる多数のセルとを備え、セルは多孔質の壁を有している。本発明のフィルタは、約１００セル／平方インチ（１５．５セル／ｃｍ２）ないし約４００セル／平方インチ（６２セル／ｃｍ２）のセル密度を有する。
【００２８】
引例として本発明に組み入れられる米国特許第４,３２９,１６２号に記載されているように、セルの一部には、入口端面において、このフィルタと同一または類似の組成を有するペーストで施栓されている。この栓はセルの端部のみに施され、その深さは一般に５から２０ｍｍであるが、この値は変更可能である。入口端面において栓が施されたセルを除く他のセルには、出口端面において栓が施されている。したがって、各セルには一方の端のみにおいて栓が施されていることになる。各端面におけるセルに対して市松模様に栓が施されているのが好ましい配置である。
【００２９】
このような施栓構造は、排気流と基体の多孔質の壁とのより密接な接触を可能にする。排気流は入口端に開口するセルを通って基体内に流入し、次に多孔質の壁を通り抜け、出口端に開口するセルを通って基体の外に流出する。この交互チャンネル施栓の結果、排気がフィルタから流出するのに先立って多孔質セラミックの壁を通り抜けるように処理されるので、ここに記載された形式のフィルタは「壁流通型」フィルタとして知られている。
【００３０】
従来のコージェライトフィルタが可能であったよりもフィルタの長さ方向の圧力降下が小さく、かつエンジンに対する背圧が低いディーゼル微粒子フィルタが得られた。
【００３１】
フィルタによる圧力降下は、ディーゼル微粒子フィルタの壁におけるカーボン煤の堆積量の関数である。煤の堆積量が増大すると、フィルタの壁およびカーボン煤の層を通る排気ガスの流れに対する抵抗が累進的に増大する。この流れに対する抵抗は、フィルタの長さ方向で測定可能な圧力降下として現れ、エンジンに対する背圧の増大となる。或る煤堆積量（グラム／リットル）における圧力降下の増大量は、フィルタの初期のクリーンな状態での圧力降下と、フィルタの入力チャンネルの表面積と、フィルタの壁上の煤の付着密度と、特に煤堆積の初期段階中のフィルタ壁の孔に対する煤の浸透度合とに左右される。かくして、単位面積当りのセルの数およびフィルタの多孔度および気孔サイズ分布が圧力降下に影響し、これはまた燃費に悪影響を与える。
【００３２】
したがって、本発明のフィルタにおける圧力降下は、流量を２６．２５標準立方フィート／分（７３５リットル／分）、人為的なカーボン煤のロード量を５グラム／リットルとした状態で測定した場合に、８．９−０．０３５×（壁厚、インチ）＋３００×（１平方インチ当りのセル数）ｋＰａ未満である。
【００３３】
この少ない圧力降下に加えて、本発明のフィルタはまた、高い容積熱容量も有する。高い容積熱容量は、再生時のフィルタの温度上昇量を少なくするので望ましい。再生時の温度が低いと、金属酸化物灰の焼結が軽減され、フィルタ清掃時の灰の除去が容易になり、フィルタと灰との反応が少なくなり、フィルタの寿命が延びる。
【００３４】
フィルタの容積熱容量Ｃｐ，ｆは、ジュール・センチメートル−３ケルビン−１
（Ｊｃｍ−３Ｋ−１）で表され、Ｄｆをグラム・センチメートル−３（ｇｃｍ−３）の単位での嵩密度とし、Ｃｐ，ｃをジュール・グラム−１ケルビン−１（Ｊｇ−１Ｋ−１）の単位でのコージェライトの比熱容量とするとき、Ｃｐ，ｆ＝（Ｄｆ）（Ｃｐ，ｃ）で表わされる。フィルタの嵩密度は、フィルタの外形寸法で測った体積（ｃｍ３）で重量（グラム）を除算したものに等しい。フィルタの重量は、フィルタの外皮、フィルタ内のチャンネルを形成する壁、およびチャンネルの入口または出口に施された栓の重量を含む。フィルタの体積は、フィルタの外皮、フィルタの壁、フィルタ両端の栓、およびフィルタ内の開口チャンネルが占める体積を含む。したがって、フィルタの容積熱容量は、フィルタ面の単位面積当りのチャンネル数（セル密度としても知られている）、壁の厚さ、壁における気孔の量、外皮の厚さ、セラミック栓の数および深さ、ならびに壁の多孔度に左右される。これらのパラメータの中で、セル密度、壁の厚さ、および壁の多孔度が、フィルタの容積熱容量に寄与する点で一般に最も重要である。
【００３５】
したがって、約５００℃で測定したとき、少なくとも０．６７Ｊｃｍ−３Ｋ−１
の容積熱容量を有することが好ましい。容積熱容量は５００℃で少なくとも０．７６Ｊｃｍ−３Ｋ−１であるのが好ましく、０．８５Ｊｃｍ−３Ｋ−１がより好ましい。これに対応して、この容積熱容量を得るためには、フィルタの嵩密度は、少なくとも０．６０ｇｃｍ−３でなければならず、好ましくは少なくとも０．６８ｇｃｍ−３、より好ましくは少なくとも０．７７ｇｃｍ−３でなければならない。
【００３６】
高い容積熱容量を有するディーゼル微粒子フィルタの好ましい実施の形態を記述したが、本発明の構造体は、より低い容積熱容量を有するディーゼル微粒子フィルタの製造にも適している。
【００３７】
本発明のフィルタにより、ディーゼル排気微粒子物質の９０％（重量で）までの、およびこれを超える濾過効率を得ることができる。勿論濾過効率は、排気流で運ばれる微粒子のサイズの範囲および分布によって変化する。
【００３８】
本発明はまた、比粒子サイズを限定された或る種の原材料から混合物を形成することによって、本発明のコージェライト構造体を製造する方法に関するものでもある。上記原材料は、１種または複数種のタルク源と、１種または複数種のアルミナ形成源と、１種または複数種のシリカ形成源とを含む。この原材料の混合物は、必要に応じて、カオリンを含んでいてもよい。原材料は、可塑剤、潤滑剤、バインダおよび溶剤とともに混合される。必要に応じて水を加えてもよい。この混合物は未焼成体に成形され、必要に応じて乾燥され、次いで焼成されて製品構造体を形成する。
【００３９】
原材料
本発明において、原材料の粒子サイズの中央値はマイクロメートルで測られ、レーザー回折法により計測された粒子サイズの容積分布から導かれる。
【００４０】
タルク源
タルクは約１５マイクロメートルを超える、好ましくは２０マイクロメートルを超える粒子サイズの中央値の平均を持たなければならないが、３５マイクロメートル未満の粒子サイズの中央値の平均を持たなければならない。
【００４１】
タルクは、焼成体内で低ＣＴＥを助長するために小板形態を有していなければならない。タルクは約０．７５を超える形態指数（morphology index）を有することが好ましい。この形態指数は、引例として本明細書に組み入れられる米国特許第５,１４１,６８６号明細書に記載されているように、タルクの平板度の基準である。形態指数を測定する一般的な方法の一つは、板状タルクの配向がサンプルホルダの平面内で最大となるようにサンプルをホルダ内に配置し、次にＸ線回折パターンにより、この配向されたタルクを測定することである。形態指数Ｍは、タルクの板状性質を下記の等式を用いて半定量的にＸ線回折ピーク強度に関連づける：
【数１】
0005468717.tif 000002
ここで、Ｉｘは（００４）の反射強度であり、Ｉｙは（００２）の反射強度である。
【００４２】
タルクは２種類またはそれ以上のタルクパウダーの組合せとして供給される。２種類またはそれ以上のタルクパウダーが用いられた場合には、タルクパウダーの「粒子サイズの中央値の重みづけられた平均は、下記の式から計算される：
【数２】
0005468717.tif 000003
ここで、ｄ５０（talc）は混合物中のタルクの粒子サイズの中央値の重みづけられた平均（マイクロメートル）であり、Ｗは、原混合材料中の各タルクの重量パーセンテージであり、ｄ５０は各タルクの粒子サイズの中央値（マイクロメートル）であり、talc-1，talc-２，... talc-nは、原材料混合物中に用いられている各タルク源を表す。例えば、原材料が、１０マイクロメートルの粒子サイズの中央値を有する第１のタルクを２０重量％と、２２マイクロメートルの粒子サイズの中央値を有する第２のタルクを２２重量％とを含んでいる場合には、タルクの粒子サイズの中央値の重みづけられた平均は１６マイクロメートルとなって、タルクの粒子サイズにおける限定を満足する。タルクはまた、焼成されたタルクであってもよい。
【００４３】
アルミナ源
アルミナ形成源は、他の原材料の不存在において十分に高い温度に加熱されたときに、実質的に純粋な酸化アルミニウムを生じる粉末であり、そのような例としては、αアルミナ、γアルミナまたはρアルミナのような遷移アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、およびそれらの混合物が挙げられる。
【００４４】
水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）３の量は、原材料混合物の少なくとも１０重量％を構成することが好ましい。１種以上のアルミナ形成源が用いられる場合、原材料混合物中のアルミナ形成源の粒子サイズの中央値の重みづけられた平均は、下記の式で定義される：
【数３】
0005468717.tif 000004
ここで、Ｗは、原混合材料中の各アルミナ形成源の重量パーセンテージであり、ｄ５０は各アルミナ形成源の粒子サイズの中央値（マイクロメートル）であり、
Al-1，Al-２，... Al-nは、原材料混合物中に用いられている各アルミナ形成源を表す。
【００４５】
アルミナ形成源の粒子サイズの中央値の重みづけられた平均が４．６ないし２５マイクロメートルの粒子サイズの中央値を有することが好ましい。
【００４６】
好ましい実施の形態においては、タルク源が１８〜３０マイクロメートルの粒子サイズの中央値の平均を有し、かつアルミナ源が７〜１５マイクロメートルの粒子サイズの中央値の平均を有することが好ましい。
【００４７】
シリカ源
シリカ形成源の例としては、水晶、クリストバル石、溶融シリカまたはゾル・ゲルシリカのような非結晶シリカ、ゼオライト、および珪藻土シリカ、ならびにこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
シリカ源の粒子サイズの中央値の重みづけられた平均が１０ないし３５マイクロメートルの粒子サイズの中央値を有することが好ましい。
【００４９】
２種以上のシリカ源が用いられる場合、シリカ源の粒子サイズの中央値の重みづけられた平均は、前述した原材料に関する相似のパラメータで同様に定義される。
【００５０】
カオリン源
必要に応じてカオリンを混合物に含ませてもよい。カオリンを混入する場合、そのパーセンテージは、４．０×（アルミナ源の粒子サイズの中央値の平均）−１８．４によって規定される量未満でなければならない。カオリンの量がこの値よりも多いと、Ｐの計算値が２４．６未満となり、圧力降下がより大きくなる。
【００５１】
本発明の構造体においては、タルク、アルミナ形成源、およびシリカ形成源の粒子サイズの中央値の増大、および原材料混合物中のＡｌ（ＯＨ）３の重量パーセンテージの増大により圧力降下が少なくなり、混合物中のカオリンの量が多くなると圧力降下が増大する。
【００５２】
本発明の利点は、グラファイトのような発泡剤を原材料混合物から排除したことにある。発泡剤は、未焼成体の乾燥または過熱時に蒸発または気化して、所望の、他の手段で得られるよりも一般的に大きい気孔および／または粗い気孔サイズの中央値を得る一時的な粉末材料である。
【００５３】
発泡剤の排除により、焼成時間の短縮、背圧や熱膨張係数のような物理的特性の変化性の低減、および単一フィルタ内における内方部分と外方部分との間のこれらの特性の勾配の低減を含む多くの利益が得られる。
【００５４】
本発明をより完全に説明するために、限定的でない具体例を下記に記述する。すべての部、部分およびパーセンテージは、特に説明がない限り重量を表す。
【００５５】
具体例
乾燥した構成要素を計量し、これらを水および有機液体と混合し、かつこの混合物をステンレス鋼製のマラー内で混練して、可塑性を有する塊りを形成し、この混合物を押出成形して、約０．０２０インチ（０．５ｍｍ）のリボンと、正方形の断面を有する多数の平行チャンネルを備えた多セルハニカム体にすることによって、本発明の実施例および比較例のコージェライト体を作成した。上記多セル体は、１平方インチ当り約１００または２００個（１ｃｍ２セル当り１５．５または３１個）のセルと、厚さ約０．０１２インチ（０．３ｍｍ）、０．０１７インチ（０．４３ｍｍ）および０，０２２インチ（０．５６ｍｍ）の壁とを備えていた。乾燥後、この部品を１時間当り１５ないし１００℃の加熱速度をもって１４０５℃ないし１４３０℃の最高温度まで加熱し、６ないし２５時間保持した。上記多セル体は、約２インチ（５ｃｍ）の直径を有し、長さ約６インチ（１５．２ｃｍ）に切断した。各焼成体の第１の面に開口するチャンネルに対し、一つおきに６ないし１２ｍｍの深さにコージェライト材料で栓を施し、次に、各チャンネルがその一方の端部において施栓され、かつ他方の端部において開口するように、上記第１の面に開口しているチャンネルに対し、その第２の面側の端部において同様の栓を施した。フィルタの一方の面に開口し（栓が施されていない）、そこからガス流が流入するチャンネルを「インレット」チャンネルと呼ぶ。
【００５６】
多孔度のパーセント、気孔容積（浸透容積）、気孔サイズ分布、および気孔サイズの中央値は水銀ポロシメータで測定した。焼成された構造体中のムライト、アルミナおよびスピネルの重量パーセントは，内部標準を用いて粉末Ｘ線回折計で測定した。
【００５７】
Perm Automated Porometer（Ｒ）ヴァージョン６（ニューヨーク州イサカ所在のPorous Materials 社製）を用いて、焼成されたリボンまたはセル壁片の通気度を測定した。通気度の値は下記のようにして得られる。焼成されたコージェライトリボンまたはセル壁の小片を、円形開口を有するディスク状サンプルホルダ上にエポキシで取り付ける。サンプルが上記開口を覆うように、かつサンプルを通り抜けない空気は上記開口を通り抜けることができないように、そして、空気が通り抜けるサンプル領域が、サンプルホルダの円形開口と極めて近似するように、エポキシを開口の周縁部に施す。次にサンプルを自動ポロメータの室内に配置し、サンプルの両面間で差がある空気圧を加える。サンプルの出口端における気流容積をサンプルの入口面に加えられた圧力の関数として測定する。次に、下記の関係式から比通気度ｋを計算する：
【数４】
0005468717.tif 000005
ここで、ηは室温における空気の粘度（メガパスカル秒）、Ｌはサンプルの厚さ（メートル）、Ｑはサンプルを通る一軸容積流量（立方メートル／秒）、Ａは、サンプルホルダの開口面積に略等しい、空気が通り抜けることができるサンプル面積（平方、メートル）、Ｐはサンプルの厚さ方向の圧力差（メガパスカル）である。通気度とも呼ばれる比通気度は、かくして平方メートルｍ２で表される。
【００５８】
強度比（Ｉ−ratio）は、コージェライト結晶の結晶学的ｃ軸が、フィルタ体のチャンネル壁の表面と平行な方向に優先的に配向されている度合いの尺度である。米国特許第３,８８５,９７７号明細書に初めて記載されている上記強度比（ＩＲ）は、下式によって好ましい配向の度合を表すのに用いられている：
【数５】
0005468717.tif 000006
ここで、Ｉ（１１０）およびＩ（００２）はそれぞれ、六方晶系コージェライト結晶構造を基準とする結晶平面（１１０）および（００２）からのＸ線反射のピーク高さであり、これら反射は、約４．９０Åおよび４．６８Åの格子面間隔（ｄ−spacing）にそれぞれ対応する。
【００５９】
いわゆる横強度比（transverse Ｉ−ratio）は、ハニカムセラミック体の平坦な形成されたままの壁表面上にＸ線を衝突させることによって測定される。この横強度比の測定は、コージェライトハニカム基体をスライスしてハニカムの壁の平坦な部分を露出させ、この壁表面をＸ線回折で観測し、観測された回折ピークの強さを計算することによって行われる。もし得られた値が、完全にランダムに配向された結晶からなる体（すなわち粉末）に関する強度比である０．６５よりも大きければ、そのコージェライト結晶が好ましい配向、すなわち大多数のコージェライト結晶のｃ軸が壁の面内に配向されていると推論することができる。強度比が１．００であるということは、コージェライト結晶のすべてが壁の面内の負の膨張軸に沿って配向されており、したがって、横強度比が１．００の値に近づく程、この平面的配向の度合いが高いことを意味する。
【００６０】
多セルフィルタ体の圧力降下は下記のように測定した。各フィルタをセラミックファイバマットで包み、円筒状金属ホルダ内に固定した。このホルダとマットの各一端に、空気流を通過させる金属パイプを取り付けた。フィルタに沿った圧力降下、すなわち、入口面と出口面との間の圧力差をガス流量の関数として測定した。すべてのサンプルについて、１．９ないし２６．２５毎分標準立方フィート（scfm）（毎分５３．２ないし７３５リットル）の流量を用いた。フィルタ内にカーボンが導入される以前におけるこれらサンプルの圧力降下は「クリーンな」圧力降下と呼ばれ、これらクリーンな圧力降下は流量の増大に伴って増大する。
【００６１】
クリーンな圧力降下を測定した後、上記サンプルを第２の装置に移し、そこで再び空気流を通過させる金属パイプを取り付けた。次ぎにこの空気流中に極めて細かいカーボン煤を一定時間吸わせて、インレットチャンネルの壁にカーボン粒子の層を被着させることによる、フィルタに対する軽いカーボンローディングを施した。次にサンプルを第１の装置に戻し、圧力降下を流量の関数として再測定する。この工程をカーボン煤のローディングレベルを種々に増大させて反復した。かくして、流量とフィルタ内に含まれるカーボンの量との関数として圧力降下を測定した。殆どの場合、カーボン煤のローディングレベルの範囲は、フィルタの容積１リットル当り約０．３ないし１０．０グラムであった。
【００６２】
上述の試験方法の条件は、フィルタがディーゼルエンジンの排気通路に配置されたときに経験するであろう環境に類似した、ガス流およびフィルタの壁に堆積したカーボン煤からなる環境におけるフィルタの様相の相対比較を提供することを意味する。エンジン性能の低下を最小にするためには、単位容積当り所定量のカーボン煤をロードされたフィルタの圧力降下をできるだけ少なくすることが望ましい。
【００６３】
図１は、表ＢないしＤからの比較例と本発明の実施例とに関する、カーボン煤のロード量に対する圧力降下を示す。
【００６４】
低嵩密度フィルタおよび高嵩密度フィルタに対する種々の煤ロード量において、模擬された無制御条件下でのカーボン煤の再生（燃焼）中に到達するフィルタ内の最高温度を測定した。フィルタの熱的応答特性を表すために、０．４７ｇ／ｃｍ３（多孔度４９％、１００セル／平方インチ（１５．５セル／ｃｍ２）、壁厚０．０１７インチ（０．４３ｍｍ））および０．７１ｇ／ｃｍ３（多孔度４５％、２００セル／平方インチ（３１セル／ｃｍ２）、壁厚０．０１９インチ（０．４８ｍｍ））の嵩密度を有する直径２インチ（５０．８ｍｍ）、長さ６インチ（１５．２ｍｍ）のフィルタを軟かいセラミックファイバマットで包み、容器に入れ、次に細かいカーボンパウダーを空気流中に含ませることによって人為的な煤ローディングを行なった。フィルタの単位容積当り所望のカーボン量をロードした後、フィルタを再生試験装置に移した。フィルタの出口端の中心の内部２５ｍｍの位置に熱電対を配置し、熱電対によるフィルタの詳細なモニターを通じて、フィルタ内の最も高温の部位を探した。入口の温度が１００℃未満のサンプルに対し、１８％のＯ２と８２％のＮ２とからなるガスを４０リットル／分の流量をもって流した。温度は徐々に上昇し、フィルタの温度が６００℃近くに達したときに、発熱が観測され、煤の着火による圧力降下の減少が始まった。この低流量、高酸素濃度の条件は、ディーゼルエンジン車両に起り得る厳しい無制御再生の条件を模擬したものである。フィルタ内の最高温度は各煤ローディングレベルについて記録した。煤ローディングレベルは約８グラム／リットルないし約２４グラム／リットルの範囲で調査したが、最大レベルはフィルタに左右された。
【００６５】
再生試験結果は図２に示されており、排気ガスの低流量、高酸素濃度の条件下での再生時に、フィルタ内に発生する温度は、より高い嵩密度を有するフィルタの方が低いという利点があることを示している。
【００６６】
表Ａは、Microtrac FRA9200 シリーズ粒子サイズ分析器を利用した場合のようなレーザー回折法によって測定された原材料の粒子サイズの中央値を示す。ここでの例外はベーマイトパウダーの粒子サイズである。１５マイクロメートルの塊からなるベーマイトパウダーは、原材料の混合、混練および未焼成体の形成時により小さい塊に砕け易い。このパウダーの当初の粒子サイズは、約１２５ナノメートルにすべきであると販売者から報告している。
【００６７】
表ＢおよびＣは、煤のロード量による圧力降下、「Ｐ」パラメータの計算値、またはＣＴＥが本発明の範囲から外れている比較例を示す。表Ｄは、本発明の範囲内にある特性を有する実施例を示す。
【００６８】
比較例Ｂ１は、５０マイクロメートルのタルクを用いると、４ないし４０マイクロメートルの気孔のパーセンテージが低くなり、圧力降下が大きいことを示している。
【００６９】
比較例Ｂ２は、１６重量％のカオリンを粒子サイズの中央値の平均が４．６マイクロメートルよりも細かいアルミナ源とともに用いると、フィルタにおける圧力降下が大きいことを示している。
【００７０】
比較例Ｂ３およびＢ４は、１６重量％のカオリンを粒子サイズの中央値の平均が４．６マイクロメートルよりも細かいアルミナ源とともに用いると、２０％のグラファイト発泡剤を原材料混合物に加えた場合でも、フィルタにおける圧力降下が大きいことを示している。
【００７１】
比較例Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４は、４０マイクロメートルまたは５０マイクロメートルのタルクを用いると、４ないし４０マイクロメートルの気孔のパーセンテージが低くなり、圧力降下が大きいことを示している。
【００７２】
比較例Ｃ２は、粗い粒子サイズのタルクおよび水晶を用いた場合でも、４重量％のカオリンが原材料混合物中に存在する場合に、圧力降下を少なくするためには、粒子サイズの中央値の平均が５．５マイクロメートルのアルミナ源では細か過ぎることを示している。
【００７３】
実施例Ｄ１およびＤ２は、２３マイクロメートルのタルクと、２５マイクロメートルの水晶パウダーと、粒子サイズの中央値の平均が５．５ないし８．７マイクロメートルのアルミナ源とを用いると、カオリンが原材料混合物中に存在しない場合でも、本発明の範囲内の「Ｐ」パラメータの計算値に関し高い値が得られることを示している。
【００７４】
実施例Ｄ３ないしＤ６は、８ないし１６％のカオリンが原材料混合物中に存在しても、アルミナ源の粒子サイズの中央値の平均が十分に粗い場合には、本発明の範囲内の高い「Ｐ」パラメータの計算値と低い圧力降下測定値が得られることを示している。
【００７５】
流量２６．２５scfm（７３５リットル／分）に関し、煤ローディング量に対する圧力降下の増大が図１に示されており、本発明の実施例の低い圧力降下を示している。
【００７６】
図３は、２４．６よりも大きい「Ｐ」パラメータの計算値が、５グラム／リットルの煤ロード量と２６．２５scfm（７３５リットル／分）の流量において測定した圧力降下を８．５ｋＰａ未満にすることを示している。
【００７７】
図４は、圧力降下を少なくする２４．６よりも大きい「Ｐ」パラメータを得るためには、２３マイクロメートルのタルクと２５マイクロメートルのシリカを含む原材料混合物中のカオリンの量が、４×（アルミナ源の粒子サイズの中央値の平均）−１８．４よりも少なくなければならないことを示している。
【００７８】
図５は、４．０よりも小さいＣＴＥを有するサンプルが、大きい圧力降下を伴う２４．６よりも小さい「Ｐ」パラメータを有することを示している。
【００７９】
ディーゼル微粒子フィルタとしての用途については、フィルタに捕捉された微粒子の量をフィルタに流入する微粒子の量で除算し、これに１００を乗じた値で定義される濾過効率が高いことも必要である。フィルタは、圧力降下が少ないのみでなく、少なくとも９０％の濾過効率を有することが望ましい。表Ｄから明らかなように、本発明の実施例Ｄ２は、実験室内で人為的なカーボン煤を用いて測定したように、優れた濾過効率を示している。
【００８０】
以上、いくつかの特定の実施例について本発明を詳細Ｓに説明したが、本発明は、上述した実施例に限定されるものでなく、本発明の精神および添付の請求の範囲から離れることなしにその他の態様を用いるもことが可能なことを理解すべきである。
【００８１】
【表１】
0005468717.tif 000007
【表２】
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【表３】
0005468717.tif 000009
【表４】
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【表５】
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【表６】
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【表７】
0005468717.tif 000013
【図面の簡単な説明】
【図１】
１平方インチ当り約２００個のセル（３１セル／ｃｍ２）と、厚さ約０．０２２インチ（０．５６ｍｍ）のチャンネル壁とを備えたコージェライトフィルタに対し、２６．２５scfm（７３５リットル／分）の流量でガスを流したときのカーボン煤ロード量に対するフィルタの圧力降下を示すグラフ
【図２】
排気ガスが高濃度の酸素を含有しかつ流量が少ないときの無制御再生時における、嵩密度が低いフィルタと嵩密度が高いフィルタとについての煤ローディングレベルに対するフィルタ内の最高温度を示すグラフ
【図３】
高いＰパラメータの計算値が、５グラム／リットルの煤ロード量と２６．２５scfm（７３５リットル／分）の流量における圧力降下を少なくすることを示すグラフ
【図４】
２３マイクロメートルのタルクと２５マイクロメートルのシリカが用いられた場合に、２４．６を超えるＰパラメータを得るためには、原材料混合物中のカオリンの重量％が、４×（アルミナ源の粒子サイズの中央値の平均）−１８．４未満でなければならないことを示すグラフ
【図５】
４．０よりも小さいＣＴＥを有するサンプルが、大きい圧力降下を伴う２４．６よりも小さいＰパラメータを有することを示すグラフ
【図１】
0005468717.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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