(57)【要約】  主焼結相セラミック組成物からなる多孔質セラミック物品を製造する方法が開示されている。この方法は、セラミック形成無機バッチ成分、液体ビヒクル、有機結合剤系、および少なくとも１種類の過酸化物含有化合物を含む細孔形成剤を有する可塑化セラミック前駆体バッチ組成物を提供する工程を有してなる。押出未焼成体が、可塑化セラミック前駆体バッチ組成物から成形され、その後、この押出未焼成体を、多孔質焼結相組成物を含むセラミック物品に転化するのに効果的な条件下で焼成される。ここに開示された方法により製造されたセラミック物品も開示されている。
2009532195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質セラミック物品を製造する方法であって、
i)  セラミック形成無機バッチ成分、
ii)  液体ビヒクル、
iii)  有機結合剤系、および
iv)  少なくとも１種類の過酸化物含有化合物を含む細孔形成剤、
を有する可塑化セラミック前駆体バッチ組成物を提供する工程、
前記可塑化セラミック前駆体バッチ組成物から押出未焼成体を成形する工程、および
前記押出未焼成体を、多孔質焼結相組成物を含むセラミック物品に転化するのに効果的な条件下で、該押出未焼成体を焼成する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記少なくとも１種類の過酸化物含有化合物が過酸化水素であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記過酸化水素が、約１０％から５０％の希釈過酸化水素溶液であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１種類の過酸化物含有化合物が、前記無機バッチ成分の総質量に対して約０．１質量％から約３質量％の範囲の量で存在することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
i)  セラミック形成無機バッチ成分、
ii)  液体ビヒクル、
iii)  有機結合剤系、および
iv)  少なくとも１種類の過酸化物含有化合物を含む細孔形成剤、
を有する可塑化セラミック前駆体バッチ組成物であって、
主焼結相組成物を含む多孔質セラミック物品を形成できることを特徴とする可塑化セラミック前駆体バッチ組成物。
【請求項６】
前記少なくとも１種類の過酸化物含有化合物が過酸化水素であることを特徴とする請求項５記載の可塑化セラミック前駆体バッチ組成物。
【請求項７】
前記過酸化水素が、約１０％から５０％の希釈過酸化水素溶液であることを特徴とする請求項６記載の可塑化セラミック前駆体バッチ組成物。
【請求項８】
前記少なくとも１種類の過酸化物含有化合物が、前記無機バッチ成分の総質量に対して約０．１質量％から約３質量％の範囲の量で存在することを特徴とする請求項５記載の可塑化セラミック前駆体バッチ組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック物品およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、細孔形成剤として過酸化物含有化合物を使用する多孔質セラミック物品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、燃料効率、耐久性および経済性の特徴のために、ディーゼルエンジンに多大な関心が寄せられてきている。しかしながら、ディーゼル排出物質は、米国および欧州の両方で綿密に検査されてきた。それゆえ、より厳しい環境規制によって、ディーゼルエンジンをガソリンエンジンと同様の基準に抑えることが要求されるそうである。したがって、ディーゼルエンジンの製造業者および排出物質規制団体は、より速く、よりクリーンであり、消費者にとって最小の出費で、全ての動作条件下において厳しい排ガス要件を満たすディーゼルエンジンを実現するように取り組んでいる。
【０００３】
ディーゼル排出物質を減少させる上での最大の課題のうちの１つは、ディーゼル排ガス流中に存在するディーゼル微粒子物質のレベルを制御することである。ディーゼル微粒子物質は、主に炭素煤からなる。ディーゼル排気流から炭素煤を除去する１つの様式は、ディーゼル・トラップ（他には、「ウォールフロー式フィルタ」または「ディーゼル微粒子フィルタ」と称される）の使用によるものである。ディーゼル微粒子フィルタは、フィルタ本体の多孔質壁上またはその内部にディーゼル排気流中の煤を捕捉する。ディーゼル微粒子フィルタは、排気流を著しく妨げずに、煤をほぼ完全に濾過するように設計されている。しかしながら、煤の層がディーゼル微粒子フィルタの入口チャンネル内に集積するにつれ、煤層の透過率がより低くなり、エンジンに対するフィルタの背圧が徐々に上昇し、エンジンが動作しづらくなってしまう。それゆえ、一旦炭素煤がフィルタ内にあるレベルまで蓄積すると、煤を焼き尽くし、それによって、背圧を再び低レベルに戻すことにより、フィルタを再生しなければならない。通常、この再生はエンジンマネージメントの制御条件下で行われ、それにより、数分間も続く遅い燃焼が始まり、その間にフィルタ内の温度が低い動作温度から最高温度まで上昇してしまう。
【０００４】
比較的低い熱膨張係数（ＣＴＥ）と組み合わされた比較的低コストの、コージエライト、ムライトおよびチタン酸アルミニウムなどのいくつかの耐火性材料が、ディーゼル排ガス濾過への使用に提案されてきた。この目的のために、ある種のディーゼルエンジンから排気流中の粒子を除去するために、１９８０年代初期から、ウォールフロー式の多孔質セラミックフィルタが利用されてきた。ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）は、低いＣＴＥ（耐熱衝撃性のため）、低い圧力降下（燃料効率のため）、高い濾過高率（排気流から粒子を高率で除去するため）、高強度（取扱い、キャニング、および使用中の振動に耐えるため）、および低コストを理想的に併せ持つべきである。しかしながら、ＤＰＦにおいて、この特徴の組合せを達成することは困難であることが実証されてきている。
【０００５】
それゆえ、ＤＰＦ設計には、例えば、気孔率、細孔径分布、熱膨張、強度、弾性率、圧力降下、および製造適性を含む、いくつかの性質のバランスを取ることが要求される。さらに、物理的性質と加工性の許容される組合せを持つフィルタを製造するために、いくつかの工業技術の二律背反が要求されてきた。
【０００６】
例えば、未焼成状態の物品を成形する前に、バッチ組成物に加えられる、グラファイトなどの典型的に有機微粒子である従来の細孔形成剤を使用することにより、増加した気孔率が大抵達成される。その上、デンプンまたはセルロースエーテルなどのセルロース含有材料が、細孔形成剤として使用されることもある。細孔は、細孔形成剤の燃焼により形成され、その結果、細孔は無機成分により境界が付けられている。細孔形成剤および焼成条件に応じて、耐火性物品を形成するための焼成後に、これらの細孔はかなり維持されるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
焼尽し中に生じる発熱条件は、セラミックの亀裂の発生、それゆえ、強度の減少の原因となり得ることが、これら従来の細孔形成剤の使用に関して未解決である。このことを防ぐかまたは最小にするために、バッチ組成物をか焼状態に転化するのに使用される焼成サイクルは普通は非常に遅い。このことは、ディーゼル微粒子フィルタおよび触媒付きトラップのための大型セルラハニカムの焼成において、また最終的な状態で、十分な気孔率、特にマクロ気孔率を生じるために多量の細孔形成剤（例えば、グラファイト）が必要とされる場合、特に当てはまる。それゆえ、強度を減少させるセラミックの亀裂発生の原因となり得る焼尽し期間を必要とせずに、最適な細孔微細構造を有する耐火性物品を提供するために使用できる細孔形成剤を得ることは、当該技術分野における著しい進歩と考えられるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多孔質セラミック耐火性物品に関し、より詳しくは、過酸化物含有化合物が細孔形成剤として使用される、多孔質セラミック物品を製造する方法に関する。
【０００９】
第１の態様において、本発明は、セラミック形成無機バッチ成分、液体ビヒクル、有機結合剤系、および少なくとも１種類の過酸化物含有化合物を含む細孔形成剤を有する可塑化セラミック前駆体バッチ組成物を提供する。さらに別の態様において、その可塑化セラミック前駆体バッチ組成物は、この前駆体バッチ組成物をセラミック物品に転化するのに効果的な条件下で焼成されたときに、主焼結相組成物を含む多孔質セラミック物品を形成することができる。
【００１０】
第２の態様において、本発明は、主焼結相組成物を含む多孔質セラミック物品を製造する方法をさらに提供する。この方法は、セラミック形成無機バッチ成分、液体ビヒクル、有機結合剤系、および少なくとも１種類の過酸化物含有化合物を含む細孔形成剤を有する可塑化セラミック前駆体バッチ組成物を提供する工程を有してなる。その可塑化セラミック前駆体バッチ組成物から押出未焼成体が形成され、その後、押出しされた未焼成体を、多孔質焼結相組成物を有するセラミック物品に転化するのに効果的な条件下で、その未焼成体が焼成される。
【００１１】
さらに別の態様において、本発明は、本発明の方法により製造された物品を提供する。
【００１２】
本発明の追加の態様は、一部は、以下の詳細な説明、図面および特許請求の範囲に述べられており、また一部は、その詳細な説明から考え出されるか、または本発明を実施することによって分かるであろう。先の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に例示で説明であり、開示されたように本発明を制限するものではないことが理解されよう。
【００１３】
本明細書に包含されその一部を構成する添付の図面は、本発明の特定の態様を示しており、説明と共に、本発明の原理を、制限することなく説明するように働く。
【００１４】
本発明は、以下の詳細な説明、実施例、および特許請求の範囲、並びに先と以下の説明を参照することによって、より容易に理解できる。しかしながら、本発明の物品および／または方法を開示し、説明する前に、本発明は、別記しない限り、開示された特定の物品および／または方法に制限されず、それゆえ、もちろん、様々であって差し支えないことが理解されよう。また、ここに用いられる用語法は、特定の態様を説明する目的のみのためであり、制限を意図するものではないことも理解されよう。
【００１５】
本発明の以下の説明は、本発明を現在公知の最良の形態で可能にする教示として与えられている。この目的のために、本発明の有益な結果を得ながら、ここに記載された本発明の様々な態様に多くの変更を行えることが、当業者には認識され、理解されよう。本発明の所望の利点のいつくかは、本発明の特徴のいくつかを、他の特徴を利用せずに、選択することにより得られることが明白であろう。したがって、本発明に対する多くの変更および適用が可能であり、ある環境においては望ましいことさえあり、本発明の一部であることが当業者に理解されよう。それゆえ、以下の説明は、本発明の原理の例証であり、その制限ではない。
【００１６】
ここに用いたように、単数形は、前後関係により明白に示唆されていないかぎり、複数形を含む。それゆえ、例えば、「細孔形成剤」への言及は、前後関係により明白に示唆されていない限り、そのような細孔形成剤を２つ以上有する態様を含む。
【００１７】
範囲は、「約」１つの特定の値から、および／または「約」別の特定の値まで、として表すことができる。そのような範囲が表された場合、別の態様は、１つの特定の値から、および／または他の特定の値まで、を含む。同様に、値が「約」という先行詞を用いて近似として表される場合、特定の値が別の態様を形成すると理解されよう。範囲の各々の端点は、他の端点に関してと、他の端点とは独立しての両方において、有意であることがさらに理解されよう。
【００１８】
ここに用いたように、別記しない限り、有機成分の「質量％」または「質量パーセント」は、その成分が含まれる全無機物の総質量に基づく。有機物は、使用した無機物の１００％に基づく、超過添加物としてここでは特定される。
【００１９】
先に手短に紹介したように、本発明は、例えば、セラミックフィルタ用途に有用であり得る多孔質セラミック物品を製造する改良方法を提供する。以下詳細に説明する他の態様の中でも、本発明の方法は、多孔質セラミック物品の製造において細孔形成剤として過酸化物含有化合物の使用を含む。この過酸化物含有化合物は、一般に４００℃未満の比較的低温で分解して細孔生成ガス（すなわち、酸素、二酸化炭素、窒素など）を生成できる。それゆえ、過酸化物含有細孔形成剤の使用は、例えば、燃焼により細孔形成剤を焼き尽くすために、一般に、焼成サイクル中に比較的高温での専用の保持時間を必要とする従来の細孔形成剤より優れたいくつかの加工上の利点を提供する。例えば、ある態様において、細孔形成剤として過酸化物含有化合物を使用することにより、加工中により短い焼成スケジュールを使用することができ、それゆえ、高い発熱により物品に亀裂が生じる可能性が低くなる。
【００２０】
したがって、本発明の方法は、一般に、無機セラミック形成バッチ成分、過酸化物含有細孔形成剤、液体ビヒクル、および結合剤を含む可塑化セラミック前駆体バッチ組成物を最初に提供し、この可塑化セラミック前駆体バッチ組成物から所望の形状を持つ未焼成体を成形し、この未焼成体を多孔質セラミック物品に転化するのに効果的な条件下で、成形された未焼成体を焼成する、各工程を有してなる。
【００２１】
無機バッチ成分は、焼成の際に、主焼結相組成物を提供できる、無機成分の任意の組合せであって差し支えない。ある態様において、無機バッチ成分は、酸化マグネシウム源、アルミナ形成源、およびシリカ源から選択して差し支えない。さらに、バッチ成分は、焼成の際に、コージエライト、ムライト、スピネル、チタン酸アルミニウム、またはそれらの混合物を含むセラミック物品を生成するように選択することができる。例えば、制限するものではなく、ある態様において、無機バッチ成分は、酸化物の質量パーセント基準で、約４９から約５３質量パーセントのＳｉＯ2、約３３から約３８質量パーセントのＡｌ2Ｏ3、および約１２から約１６質量パーセントのＭｇＯから実質的になるコージエライト組成物を提供するように選択できる。この目的のために、例示の無機コージエライト前駆体粉末バッチ組成物は、約３３から約４１質量パーセントの酸化アルミニウム源、約４６から約５３質量パーセントのシリカ源、および約１１から約１７質量パーセントの酸化マグネシウム源を含むことが好ましい。コージエライトを形成するのに適した例示の非限定的無機バッチ成分混合物としては、米国特許第３８８５９７７号、米国再発行特許第３８８８８号、米国特許第６３６８９９２号、同第６３１９８７０号、同第６２１４４３７号、同第６２１０６２６号、同第５１８３６０８号、同第５２５８１５０号、同第６４３２８５６号、同第６７７３６５７号、同第６８６４１９８号、および米国特許出願公開第２００４／００２９７０７号、同第２００４／０２６１３８４号の各明細書に開示されているものが挙げられる。
【００２２】
あるいは、別の態様において、無機バッチ成分は、酸化物の質量パーセント基準で、２７から３０質量パーセントのＳｉＯ2、および約６８から７２質量パーセントのＡｌ2Ｏ3から実質的になるムライト組成物を提供するように選択できる。例示の無機ムライト前駆体粉末バッチ組成物は、約７６％のムライト耐火性凝集塊、約９．０％の微細粘土、および約１５％のアルファアルミナを含んで差し支えない。ムライトを形成するのに適した追加の例示の非限定的無機バッチ成分混合物としては、米国特許第６２５４８２２号および同第６２３８６１８号の各明細書に開示されたものが挙げられる。
【００２３】
さらにまた、無機バッチ成分は、酸化物の質量パーセント基準で、約８から約１５質量パーセントのＳｉＯ2、約４５から約５３質量パーセントのＡｌ2Ｏ3、および約２７から約３３質量パーセントのＴｉＯ2から実質的になるチタン酸アルミニウム組成物を提供するように選択できる。例示の無機チタン酸アルミニウム前駆体粉末バッチ組成物は、約１０％の石英、約４７％のアルミナ、約３０％のチタニア、および約１３％の追加の無機添加剤を含んで差し支えない。チタン酸アルミニウムを形成するのに適した追加の例示の非限定的無機バッチ成分混合物としては、米国特許第４４８３９４４号、同第４８５５２６５号、同第５２９０７３９号、同第６６２０７５１号、同第６９４２７１３号、同第６８４９１８１号、米国特許出願公開第２００４／００２０８４６号、同第２００４／００９２３８１号の各明細書、および国際公開第２００６／０１５２４０号、同第２００５／０４６８４０号、および同第２００４／０１１３８６号の各パンフレットに開示されたものが挙げられる。
【００２４】
無機セラミックバッチ成分は、酸化物、水酸化物などの合成材料であって差し支えない。あるいは、それらの成分は、粘土、タルク、またはそれらの任意の組合せなどの天然に生成する材料であって差し支えない。それゆえ、本発明は、任意の特定の種類の粉末または原料には制限されず、それゆえ、最終セラミック体に所望な性質に応じて選択できることが理解されよう。
【００２５】
ある態様において、例示の非限定的酸化マグネシウム源はタルクを含んで差し支えない。さらに別の態様において、適切なタルクは、少なくとも約５μｍ、少なくとも約８μｍ、少なくとも約１２μｍ、またはさらには少なくとも約１５μｍの平均粒径を有するタルクを含んで差し支えない。粒径は粒径分布（ＰＳＤ）技法によって測定され、マイクロメトリクス社(Micrometrics)によるＳｅｄｉｇｒａｐｈにより測定されることが好ましい。１５および２５μｍの間の粒径を持つタルクが好ましい。さらに別の態様において、タルクは板状タルクであって差し支えない。ここに用いたように、板状タルクとは、小板粒子形態(morphology)、すなわち、２つの長い寸法と１つの短い寸法を持つ粒子、すなわち、例えば、厚さよりもずっと大きい長さと幅を持つ小板の形態を示すタルクを称する。ある態様において、タルクは、約０．５０、０．６０、０．７０、または０．８０より大きい形態指数（ＭＩ）を有する。この目的のために、米国特許第５１４１６８６号明細書に開示されているように、形態指数は、タルクの板状度(the degree of platiness)の尺度である。形態指数を測定する典型的な手法の１つは、板状タルクの配向性がサンプルホルダの平面内で最大になるようにそのサンプルをホルダ内に配置することである。次いで、配向されたタルクについて、Ｘ線壊滅（ＸＲＤ）パターンを測定することができる。形態指数は、半定量的に、タルクの板状特性を、以下の式：
【数１】
2009532195.tif 000003
【００２６】
ここで、Ｉxはピークの強度であり、Ｉyは反射の強度である、
を用いてＸＲＤピーク強度に関連付ける。
【００２７】
例示のアルミナ形成源としては、酸化アルミニウム、または十分に高温に加熱されたときに、実質的に１００％の酸化アルミニウムを生成するアルミニウム含有化合物が挙げられる。アルミナ形成源の非限定的例としては、コランダムすなわちアルファアルミナ、ガンマアルミナ、遷移アルミナ、ギブサイトおよびバイライトなどの水酸化アルミニウム、ベーマイト、ダイアスポア、アルミニウムイソプロポキシドなどが挙げられる。市販のアルミナ源としては、約４〜６マイクロメートルの間の粒径および約０．５〜１ｍ2／ｇの表面積を持つ比較的粗いアルミナ、並びに約０．５〜２マイクロメートルの間の粒径および約８〜１１ｍ2／ｇの表面積を持つ比較的微細なアルミナが挙げられる。
【００２８】
所望であれば、アルミナ源は、分散性アルミナ形成源を含んでも差し支えない。ここに用いたように、分散性アルミナ形成源は、溶媒または液体媒質中に少なくとも実質的に分散性であり、溶媒または液体媒質中でコロイド懸濁液を提供するのに使用できるアルミナ形成源である。ある態様において、分散性アルミナ源は、少なくとも２０ｍ2／ｇの比表面積を持つ比較的高表面積のアルミナ源であって差し支えない。あるいは、分散性アルミナ源は、少なくとも５０ｍ2／ｇの比表面積を持つことができる。例示の態様において、本発明の方法に使用するのに適した分散性アルミナ源は、通常、ベーマイト、擬ベーマイト、およびアルミニウム一水和物と称されるアルファ酸化アルミニウム水酸化物（ＡｌＯＯＨ・ｘ・Ｈ2Ｏ）を含む。別の例示の態様において、分散性アルミナ源は、様々な量の化学結合水またはヒドロキシル官能基を含有し得るいわゆる遷移アルミナまたは活性化アルミナ（すなわち、アルミニウム酸化水酸化物およびカイ、イータ、ロー、イオタ、カッパ、ガンマ、デルタ、およびシータアルミナ）を含んで差し支えない。
【００２９】
適切なシリカ形成源は、ある態様において、例えば、生カオリン、か焼カオリン、および／またはその混合物などの粘度または混合物を含んで差し支えない。例示の非限定的粘土としては、約７〜９マイクロメートルの間の粒径および約５〜７ｍ2／ｇの表面積を持つ非薄層カオリナイト生粘土、約２〜５マイクロメートルの間の粒径および約１０〜１４ｍ2／ｇの表面積を持つ粘土、約１〜３マイクロメートルの間の粒径および約１３〜１７ｍ2／ｇの表面積を持つ薄層カオリナイト、並びに約１〜３マイクロメートルの間の粒径および約６〜８ｍ2／ｇの表面積を持つか焼粘土が挙げられる。
【００３０】
さらに別の態様において、シリカ形成源は、所望であれば、溶融シリカ；コロイドシリカ；石英またはクリストバライト、もしくは低アルミナで実質的に無アルカリのゼオライトなどの結晶質シリカを含むシリカ原料をさらに含んで差し支えないことも理解されよう。さらに、別の態様において、シリカ形成源は、加熱されたときに、例えば、ケイ酸またはケイ素有機金属化合物などの遊離シリカを形成する化合物を含んでも差し支えない。
【００３１】
上述したように、可塑化セラミック前駆体バッチ組成物は、細孔形成剤として過酸化物含有化合物をさらに含む。ここに用いたように、細孔形成剤は、所望の、そうでないと得られるよりも、通常はより大きい気孔率および／またはより粗いメジアン細孔径を得るために、未焼成体の乾燥または加熱中に燃焼により、分解する、気化するおよび／または蒸発を経ることのできる不安定材料である。従来の細孔形成剤は、一般に、焼成工程中に成形された未焼成体から「燃え尽きる」任意の粒状物質であり得、炭素元素、グラファイト、セルロース、小麦粉などの例示の非限定的燃尽き剤を含むことができる。使用するときには、本発明の細孔形成過酸化物化合物は、一般に４００℃未満の比較的低温で分解して、細孔生成ガス（すなわち、酸素、二酸化炭素、窒素など）を生成する。以下の実施例に示したように、発生した分解ガスにより形成された細孔微細構造は、１２００℃より高い温度での焼成後にセラミック物品内にさらに維持される。さらに、細孔形成過酸化物化合物は低温で分解するので、１２００℃より高い温度での燃尽きサイクル中よりもむしろ、成形された未焼成体を乾燥させている間に、所望の細孔微細構造を形成できる。それゆえ、その過酸化物含有細孔形成剤は、加工中により短い焼成スケジュールを使用することを可能にでき、それにより、例えば、従来の焼成スケジュール中の高い発熱から生じ得る物品の亀裂形成を減少させることによって、物品の強度を増加させることができる。
【００３２】
本発明の方法による細孔形成剤として使用するのに適した過酸化物含有化合物は、有機過酸化物と無機過酸化物の両方を含む。より詳しくは、適切な過酸化物含有化合物としては、単純な過酸化物、ヒドロペルオキシド、過酸化水素付加物、炭酸ナトリウム・過酸化水素付加物などのアルカリ炭酸塩過酸化水素付加物、アルカリ土類過酸化物、および遷移金属過酸化物、過ホウ酸塩および過硫酸塩が挙げられる。別の態様において、適切な過酸化物含有化合物としては、いわゆる過炭酸塩化合物を形成するための、炭酸アンモニウムまたはナトリウムおよび重炭酸アンモニウムまたはナトリウムなどの、塩の付加物が挙げられる。さらにまた、酸化物含有化合物は、所望の気孔率を提供するのに効果的な任意の量で存在することもできる。しかしながら、ある態様において、過酸化物含有化合物は、例示の１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０および４．５質量パーセントの質量百分率を含む、約０．５質量パーセントから約５質量パーセントの範囲の量で存在する。
【００３３】
ある態様において、過酸化物細孔形成剤は過酸化水素であって差し支えない。過酸化水素は、希釈溶液として、例えば、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、および４５％の過酸化水素溶液を含む、過酸化水素の約１０％〜５０％溶液として、セラミックバッチ組成物に導入できる。ある態様において、希釈過酸化水素は、過酸化水素の約２０〜４０％、より好ましくは約３０％溶液である。過酸化水素は、周囲温度で比較的遅く分解し得るが、そのような分解は、加熱により加速し、それゆえ、過酸化水素（ｈｐ）が押出しされたまたは他の様式で成形された可塑化セラミック前駆体組成物中で分解するにつれて、酸素ガスが発生することとなる。酸素が発生するにつれて、その酸素が、前駆体バッチ組成物の本体とチャンネル中に細孔を形成し、やがて、表面への経路を見つけて、そこで、雰囲気中に逃げることができる。このプロセスは、一般に、押出し後、一般に４００℃未満の温度である乾燥段階中の加熱により生じる。成形された未焼成体が乾燥により硬化するにつれ、過酸化水素からの細孔形成速度が減少する。
【００３４】
その上、細孔の発生にさらに影響を与えるために、他の随意的な細孔形成剤がバッチ組成物中に存在し得る。例えば、過酸化水素反応へのｐＨの影響を調節するために、酸および／または塩基を導入することができる。より詳しくは、ある態様において、バッチ組成物のｐＨは、ＨＯＯ-イオンを生成するための水素不均化などの、活性中間体を生成するように調節できる。この目的のために、還元／酸化カップリング反応により、例えば、窒素および窒素酸化物を含むガスが酸素に加えて発生し得る。さらに別の態様において、本発明はさらに、セラミックバッチ組成物内にその場で発泡を生成するために、相互作用有機物、例えば、アクリルエステルラテックス、ポリビニルアルコールなどと組み合わされた過酸化水素などの過酸化物細孔形成剤の使用を検討する。
【００３５】
同様に、必要とされる訳ではないが、過酸化物含有化合物と組み合わせた細孔形成剤として、随意的な燃尽き剤を使用しても差し支えない。随意的な燃尽き剤の例としては、所望の、そうしなければ得られるであろうよりも、通常は、より大きな気孔率および／またはより粗いメジアン細孔径をさら得るために、未焼成体の乾燥または加熱中に燃焼により蒸発するまたは気化を経る任意の不安定粒状物質が挙げられる。使用できる例示の非限定的な随意的燃尽き剤としては、室温で固体である有機物質、炭素元素、およびそれらの組合せが挙げられる。さらに別の例としては、グラファイト、セルロース、糖類、小麦粉、デンプンなどが挙げられる。
【００３６】
無機バッチ成分および細孔形成剤は、物体に成形されたときにその原料に可塑成形性および未焼成強度を与える、随意的な成形助剤および液体ビヒクルと緊密にブレンドできる。成形は、例えば、モールディングまたは押出しにより行ってよい。押出しにより成形が行われる場合、最も典型的に、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース誘導体、およびそれらの任意の組合せなどのセルロースエーテル結合剤が結合剤として働き、ステアリン酸ナトリウムまたはオレイン酸が滑剤として働く。成形助剤の相対量は、使用する原料の性質および量などの要因に応じて様々であり得る。例えば、成形助剤の一般的な量は、約２質量％から約１０質量％、好ましくは約３質量％から約６質量％のメチルセルロース、および約０．５質量％から約２質量％、好ましくは約１．０質量％のステアリン酸ナトリウムまたはオレイン酸である。原料および成形助剤は、典型的に、乾燥形態で一緒に混合され、次いで、ビヒクルとしての水と混合される。水の量は、あるバッチ材料から別の材料で異なって差し支えなく、したがって、押出適性に関して特定のバッチを予備テストすることによって決定される。
【００３７】
液体ビヒクル成分は、一部には、取扱適性およびセラミックバッチ混合物中の他の成分との相溶性を最適にするために、使用される材料の種類に応じて様々であって差し支えない。一般に、液体ビヒクルの含有量は、通常、可塑化組成物の２０質量％から５０質量％の範囲にある。ある態様において、液体ビヒクル成分は水を含んで差し支えない。
【００３８】
先に記載したように、過酸化物含有化合物、すなわち、過酸化水素は、室温で比較的ゆっくり分解し、そのような分解は、一般に、加熱されなければ加速しない。それゆえ、過酸化物細孔形成剤を含む、得られた硬質で均一な押出用可塑化セラミック前駆体バッチ組成物は、細孔形成剤の実質的な分解およびその結果としての細孔形成剤によるガス発生の前に、例えば、押出し、射出成形、鋳込み成形、遠心鋳造、圧力鋳造、乾式成形などを含む任意の公知の従来のセラミック成形プロセスにより未焼成体に成形できる。例示の態様において、押出しは、油圧式ラム押出プレス、または二段階脱気一軸オーガー押出機、もしくは吐出端にダイアセンブリを備えた二軸ミキサを用いて行うことができる。後者において、適切なスクリュー部材は、バッチ材料をダイに押し通すのに十分な圧力を生成するために、材料および他のプロセス条件にしたがって選択される。
【００３９】
本発明およびそれにより得られるセラミック物品は、ある態様において、ディーゼル微粒子フィルタとして使用するのに特に適している。具体的に、本発明のセラミック物品は、フロースルー透過率の比較的高い流量能力と組み合わされた比較的高い破壊係数を有するマルチセルラ型ハニカム物品として特に適している。この目的のために、ある態様において、可塑化セラミック前駆体バッチ組成物は、ハニカム構造に成形または他の様式で形成できる。本発明のハニカムセラミックフィルタは通常、排気ガスの流入側の端面および排気ガスの流出側の端面に開いた複数の貫通孔が両端面で交互に封止されている構造を有しているが、ハニカムフィルタの形状は特に制限されない。例えば、フィルタは、円形または楕円形の端面を持つ円柱体、三角形または正方形などの多角形の端面を持つプリズム形、これらの円柱体およびプリズム形の側面が「くの字形」に曲げられた形状などであってよい。その上、貫通孔の形状は特に制限されない。例えば、その断面形状は、正方形、六角形、八角形、三角形などの多角形、円形、楕円形、または他の形状もしくは組合せであってよい。しかしながら、セラミック物品の特定の所望のサイズおよび形状は、用途、例えば、自動車用途において、エンジンサイズおよび取付けに利用できる空間などに依存し得ることが理解されよう。
【００４０】
次いで、先に記載した所望のサイズと形状を持つ成形された未焼成体は、そこから過剰に水分を除去するために、乾燥させることができる。さらに、上述したように、乾燥工程は、過酸化物組成物の分解を開始して、細孔形成ガスを発生させることができる。乾燥工程は、例えば、マイクロ波、熱風、オートクレーブ、対流、湿度制御、凍結乾燥、臨界乾燥を含む任意の公知の方法、および成形された未焼成体内での過酸化物の分解の程度と速度に影響を与えられる任意の他の方法により行うことができる。ある例示の態様において、未焼成体は、４００℃未満、３５０℃未満、３００℃未満、２５０℃未満、２００℃未満、または１５０℃未満の温度で乾燥させて差し支えない。
【００４１】
さらに別の態様において、得られるセラミック物品の微細構造は、最適化された乾燥条件を選択することによって、所望の微細構造を提供するように制御できるおよび／または最適化できる。例えば、例示の乾燥条件は、過酸化水素の分解の結果として均質に細孔を形成できる、材料中のマイクロ波または誘導生成熱による急速加熱を含むことができる。使用される電力量は、数百から数十キロワットに及び得、乾燥期間は、セラミック物品のサイズと組成に依存し得る。ある態様において、温度は、５０℃より高く急速に上昇して、過酸化水素および中間体を分解し、ガスを発生させ、ガス、一般に酸素がセラミック物品から逃げるにしたがって、細孔を形成することができる。
【００４２】
一旦乾燥したら、未焼成体は、その後、未焼成体を、以下に記載するように主結晶相セラミック組成を含むセラミック物品に転化するのに効果的な条件下で焼成することができる。
【００４３】
未焼成体をセラミック物品に転化するのに効果的な焼成条件は、例えば、未焼成体の特定の組成、サイズおよび／または形状、使用する設備の特徴などのプロセス条件に応じて様々であり得る。この目的のために、ある態様において、ここに指定した最適焼成条件は、非常な大きなコージエライト構造のために適用する、すなわち、例えば、遅くする必要があるであろう。しかしながら、ある態様において、主にコージエライトを形成するための可塑化混合物について、焼成条件は、未焼成体を約１３５０℃から約１４５０℃の最高均熱温度に加熱する工程を含む。さらに別の態様において、未焼成体は、約１４００℃から約１４５０℃の範囲の均熱温度で焼成できる。さらにまた別の態様において、未焼成体は、例えば、約１４２０℃および約１４３０℃の間の好ましい均熱温度を含む、約１４１５℃から約１４３５℃の範囲の均熱温度で焼成してよい。
【００４４】
焼成時間は、約４０から２５０時間に及び得、その間、最高均熱温度に到達でき、約５時間から約５０時間、より好ましくは約１０時間から約４０時間の範囲の均熱時間に亘り保持できる。さらに別の態様において、均熱時間は約１５時間から約３０時間の範囲にあってよい。好ましい焼成スケジュールは、約１０から約３５時間に亘り約１４１５℃および１４３５℃の間の均熱温度での焼成を含む。
【００４５】
先に手短に述べたように、また添付の実施例にさらに例示するように、本発明の可塑化セラミック前駆体バッチ組成物における細孔形成剤として、過酸化水素などの過酸化物含有化合物を使用することにより、微細構造特性および性能特性の特有の組合せを持つそれにより形成されるセラミック物品を提供する加工条件の使用を可能にする。例えば、ある態様において、過酸化水素を使用することにより、従来の細孔形成剤の燃尽きに一般に使用される焼成サイクル保持時間を最小にするまたはなくすことによって、要求される焼成サイクル時間全体を減少させることができる。例えば、例示の焼成サイクルは、焼成温度を、周囲温度または２５℃から約２℃／分の速度で、１４２５から１４４０℃の範囲にある均熱時間まで上昇させ、この均熱温度に約１５時間に亘り保持し、その後、約２℃／分の速度で２５〜２８℃まで冷却させる各工程を含んで差し支えない。
【００４６】
過酸化物含有細孔形成剤を用いて、任意の所望の微細構造を有し、任意の所望の性能特性または性能特性の組合せを示すセラミック物品を製造できることが理解されよう。例えば、材料内の改善された流通特性を提供する比較的高い気孔率（しかし高すぎない）、およびそれでもまだ高い強度と化学的耐久性の特有の組合せにより特徴付けられる微細構造を有するセラミック物品を製造できる。したがって、それにより得られるセラミック構造は、フィルタに亘る低い圧力降下と共に、高い熱的耐久性および高い濾過高率を要求するセラミックフィルタ用途に有用であり得る。そのようなセラミック物品は、ディーゼル排気物質フィルタなどの濾過用途に特に良好に適している。
【００４７】
別の態様において、本発明の方法は、任意の所望の気孔率を有するセラミック物品をさらに提供できる。例えば、本発明のセラミック体の総気孔率（％Ｐ）は、水銀ポロシメトリーにより測定して、ある態様において、４０％より大きくあり得る。別の態様において、セラミック物品の総気孔率は、４０％より大きく６５％未満であり得る。本発明のさらに別の態様において、気孔率は、６０％未満、５５％未満、またはさらには５０％未満であり得る。本発明のさらに別の態様において、気孔率は、４２％より大きく５５％未満、またはさらには４６％から５２％未満の範囲にあり得る。その物品に亘り十分に低い背圧を達成しながら、比較的低い気孔率を達成することが、より高い強度を提供するという点で望ましい。
【００４８】
さらに別の態様において、本発明の方法は、任意の所望の細孔径分布を有する多孔質セラミック物品を提供するために使用できる。その目的のために、気孔率微細構造パラメータｄ10、ｄ50およびｄ90は、細孔径分布に関連し、ここでは、他のパラメータのなかでも、細孔径分布を特徴付けるために用いられる。数量ｄ50は、細孔体積に基づくメジアン細孔径であり、μｍで測定される。それゆえ、ｄ50は、セラミックハニカム物品の開気孔率の５０％が水銀により侵入された細孔径である。数量ｄ90は、細孔体積の９０％が、その直径がｄ90の値よりも小さい細孔からなる細孔径である。それゆえ、ｄ90は、セラミックの開気孔率の１０体積％が水銀により侵入される細孔径と等しい。数量ｄ10は、細孔体積の１０％が、その直径がｄ10の値よりも小さい細孔からなる細孔径である。それゆえ、ｄ10は、セラミックの開気孔率の９０体積％が水銀により侵入される細孔径と等しい。ｄ10およびｄ90の値もマイクロメートルの単位である。
【００４９】
ある態様において、本発明のセラミック物品中に存在する細孔のメジアン細孔径ｄ50は少なくとも１５μｍであり得る。別の態様において、メジアン細孔径ｄ50は少なくとも２５μｍである。別の態様において、メジアン細孔径ｄ50は、１５μｍから２５μｍ、またはさらには１５μｍから２０μｍの範囲にあり得る。これらの範囲は適切な濾過高率を与える。代わりの態様において、本発明のセラミック物品中に存在する細孔のメジアン細孔径ｄ50は１５μｍ未満である。別の態様において、メジアン細孔径ｄ50は、１０μｍ未満、またはさらには５μｍ未満である。さらに別の態様において、メジアン細孔径ｄ50は、３μｍから１０μｍ、またはさらには３μｍから５μｍの範囲にある。
【００５０】
別の態様において、本発明のセラミック物品は、破壊係数（ＭＯＲ）により示されるように、比較的高い強度を示し得る。本発明の目的に関して、破壊係数は、平方インチ当たり２００セル（平方センチメートル当たり約３１セル）および０．０１６インチ（約０．４０６ｍｍ）のウェブ厚を有する本発明のセラミック物品に基づいて、テストし、評価できる。しかしながら、どのようなセル密度およびウェブ厚を使用しても差し支えないことが理解されよう。それゆえ、ある態様において、本発明のセラミック物品は、少なくとも３００ｐｓｉ（約２．０７ＭＰａ）の破壊係数を有し得る。さらに別の態様において、破壊係数は、少なくとも１０００ｐｓｉ（約６．９ＭＰａ）、少なくとも２０００ｐｓｉ（約１３．８ＭＰａ）、少なくとも３０００ｐｓｉ（約２０．７ＭＰａ）、少なくとも４０００ｐｓｉ（約２７．６ＭＰａ）、またはさらには少なくとも５０００ｐｓｉ（約３４．５ＭＰａ）であり得る。
【００５１】
さらに別の態様において、耐火性セラミック物品の製造に過酸化物含有細孔形成剤を使用すると、上述した比較的高い強度と組み合わさって比較的高い透過率が得られる。高い強度および化学的耐久性と共に比較的高い流通または透過率が、セラミック体に亘り減少した圧力降下、増加した濾過高率、物品外形の加わった融通性、増加した製品耐久性などの、いくつかの商業的利点を提供できる。ある態様において、本発明は、水銀ポロシメトリーにより測定した、少なくとも１５０ミリダルシーの透過率を含むセラミック物品を提供する。さらに別の態様において、透過率は、少なくとも３００ミリダルシー、少なくとも４００ミリダルシー、またはさらには少なくとも５００ミリダルシーであり得る。さらに別の態様において、気孔率は１５０ミリダルシーから５００ミリダルシーの範囲にあり得る。
【実施例】
【００５２】
本発明の原理をさらに説明するために、特許請求の範囲に記載されたセラミック物品および方法がどのように製造され評価されるかの完全な開示と説明を当業者に与えるように、以下の実施例を提起する。それらの実施例は、本発明を純粋に説明することが意図され、発明者等が発明とみなす範囲を制限することを意図するものではない。数（例えば、量、温度など）に関して精度を確実にするように努力が行われたが、ある程度の誤差および偏差が生じたであろう。別記しない限り、部は質量部であり、温度は℃または周囲温度であり、圧力は大気圧またはその辺りである。
【００５３】
例示のセラミック物品は、例えば、総気孔率、メジアン細孔径、細孔径分布、透過率、侵入体積、および破壊係数などの関連する物理的性質および性能性質について評価した。細孔微細構造の全ての測定は、マイクロメトリクス社(Micrometrics)によＡｕｔｏｐｏｒｅ  ＩＶ９５２０を用いて水銀ポロシメトリーにより行った。破壊係数（ＭＯＲ）は、４点法により軸方向でハニカム体について測定した。材料の気孔率は、Ｈｇ気孔率設備を用いて測定した。
【００５４】
実施例１−ムライト
第１の実施例において、アルミナ形成源、シリカ形成源、結合剤、細孔形成剤、液体ビヒクル、および滑剤および／または界面活性剤を含む出発原料の様々な組合せを用いて、一連のセラミックムライト物品を調製した。例示のムライトハニカム物品を調製するのに用いた特定の粉末バッチ組成物が以下の表１に列記されている。
【表１】
2009532195.tif 000004
【００５５】
ムライト物品を製造するために、表１に列記された乾燥バッチ組成物をリトルフォード・ミキサに装填し、次いで、液体ビヒクルを加えた。細孔形成剤、結合剤および滑剤および／または界面活性剤は、無機材料の１００％の質量％に基づいて、超過添加物として加えた。特に、これらの粉末バッチ組成物は、６質量％のＭｅｔｈｏｃｅｌ結合剤、１質量％のステアリン酸ナトリウム滑剤、および液体ビヒクルとしての水と共に押し出した。液体ビヒクルの添加は、無機材料の１００％の質量％に基づく超過添加物として２０質量％および３２質量％の間で含まれた。液体の添加後、この組成物を約３分間混合した。次いで、得られた混合物を約５〜２０分間に亘り大型の粉砕機内で粉砕して、最終的な可塑化セラミックバッチ混合物を提供した。
【００５６】
次いで、各可塑化バッチを、平方インチ当たり５０セル（ｃｐｓｉ）（平方ｃｍ当たり７．８セル）を有する湿ったまたは未焼成の丸形セルモノリスに成形した。次いで、湿ったまたは未焼成品をマイクロ波またはＲＦ乾燥機を用いて直ちに乾燥させて、好ましくは約９０％の乾燥状態より高く乾燥させ、本発明の組成物中の過酸化物組成物からの細孔形成ガスの発生を促進させた。次いで、従来の炉を用いて、任意の余計な有機物を除去し、さらに原料から水分を除き、未焼成体を焼成し、ムライト含有セラミック物品を形成した。ムライトについての典型的な焼成条件が以下の表２に記載されている。
【表２】
2009532195.tif 000005
【００５７】
次いで、得られた物品を評価して、例えば、総気孔率、メジアン細孔径、細孔径分布、透過率、侵入体積、および破壊係数などの関連する物理的性質を決定した。そのテスト結果が以下の表３に報告されている。
【表３】
2009532195.tif 000006
【００５８】
表３に記載されたデータを考察すると、ここに記載した微細構造および性能特性の特有の組合せを有する、結果として得られる焼成セラミックムライト体を提供する、本発明のバッチ組成物の能力が示される。例えば、表３は、材料の強度および化学的耐久性を犠牲にせずに、セラミック物品を通る増加した流動能力または流動可能性を有するセラミック物品を実現する能力を示している。
【００５９】
具体的に、細孔形成剤として過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含有する２つの組成物（バッチＤおよびＥ）は、比較的低いメジアン細孔径と組み合わされた優れた透過率を示す。バッチＢと比較すると、バッチＤおよびＥは、強度を低下させる、グラファイトなどの他の細孔形成剤を含まずに、高い強度および高い透過率を示す。これは、高い強度および化学的耐久性の指標としての低いメジアン細孔径との望ましい組合せである。比較として、図１は、Ｈ2Ｏ2細孔形成剤を含有する組成物が高いＭＯＲを維持する一方で、従来の燃尽き細孔形成剤を含有する組成物は維持していないことをさらに示している。
【００６０】
図２および３を参照すると、２種類の異なる出発粒径のベースとなるムライト材料の２つの追加の比較が行われる。具体的に、図２および３は、Ｈ2Ｏ2細孔形成剤を含む場合と含まない場合の、各粒径のムライトについての、メジアン細孔径、ＭＯＲおよびＨｇ透過率を示している。図２に示されるように、微細なムライト材料のＥＩＫ組成物は、アルミナおよびＨ2Ｏ2細孔形成剤の添加により、ＭＰＳではほとんどわずかしか（０．２μｍ）増加を示さないが、ＭＯＲはほぼ同じで、７ミリダルシーから３５７ミリダルシーへとＨｇ透過率の大きな増加を示す。それゆえ、図２は、比較的微細なムライト原料を含むバッチ組成物に過酸化水素細孔形成剤を使用すると、比較的小さいメジアン細孔径に対応する高い強度を維持しながら、透過率が著しく増加することを示している。
【００６１】
図３は、グラファイト細孔形成剤を含むより粗いムライト組成物ＥＩＲ、およびグラファイトをＨ2Ｏ2で置換し、微細なアルミナを添加したＩＣＵ組成物の比較を示している。この比較において、メジアン細孔径は１２．３μｍから５μｍに低下し、ＭＯＲは２０２ｐｓｉ（約１．３９ＭＰａ）から３０９９ｐｓｉ（約２１．４ＭＰａ）に増加し、Ｈｇ透過率は２３８ミリダルシーから１５６ミリダルシーへといくぶん減少する。それゆえ、Ｈ2Ｏ2細孔形成剤は、分布において粗い細孔に特に影響を与えるようである。両方の場合、ｄ90（気孔率の１０％がより大きい細孔径）が実質的に増加する一方で、メジアン細孔径は、ほぼ同じままであるか、または減少さえした。具体的に、その比較は、４．１μｍから３７．２μｍへの、および１７．４μｍから４２．４μｍへのｄ90の増加を示す。これは、ＭＰＳを低く維持しながら、分布の粗い端部を広げるようである。
【００６２】
したがって、図３はさらに、グラファイトの代わりにＨ2Ｏ2細孔形成剤を使用することの、強度および細孔径の利点を示す。より詳しくは、粗い粒径材料を使用して、高い透過率を生成できるが、強度は一般に非常に不十分である。ＥＩＲ組成物は、非常に粗いＭＰＳおよび良好な透過率を有するが、強度は非常に低い。しかしながら、Ａ１６ＳＧおよび１％のＨＰを含むＩＣＵ組成物は、比較的高いＨｇ透過率をまだ維持しながら、ＭＰＳが低下し、強度が著しく増加する。
【００６３】
実施例２−コージエライト
第２組の実施例において、タルク、カオリン、アルミナ形成源、シリカ形成源、結合剤、細孔形成剤、液体ビヒクル、および滑剤および／または界面活性剤を含む出発原料の様々な組合せを用いて、一連の例示のセラミックコージエライト物品を調製した。コージエライトハニカム物品を調製するのに用いた特定の粉末バッチ組成物が、以下の表４に記載されている。
【表４】
2009532195.tif 000007
【００６４】
本発明と比較のコージエライト物品を製造するために、表４に列記した乾燥バッチ組成物をリトルフォード・ミキサに装填し、次いで、液体ビヒクルを添加した。細孔形成剤、結合剤および滑剤および／または界面活性剤は、無機材料の１００％の質量％に基づいて、超過添加物として加えた。特に、これらの組成物は、６質量％のＭｅｔｈｏｃｅｌ、１質量％のステアリン酸ナトリウム、および液体ビヒクルとしての水と共に押し出した。液体ビヒクルの添加は、無機材料の１００％の質量％に基づく超過添加物として２０質量％および３２質量％の間で含まれた。液体の添加後、この組成物を約３分間混合した。次いで、得られた混合物を約５〜２０分間に亘り大型の粉砕機内で粉砕して、最終的な可塑化セラミックバッチ混合物を提供した。
【００６５】
次いで、各可塑化バッチを、平方インチ当たり２００セル（ｃｐｓｉ）（平方ｃｍ当たり３１セル）および０．０１６インチ（１６ミル）（約０．４０６ｍｍ）のセル壁を有する湿ったまたは未焼成のハニカム物品に成形した。次いで、湿ったまたは未焼成ハニカム品をマイクロ波またはＲＦ乾燥機を用いて直ちに乾燥させて、好ましくは約９０％の乾燥状態より高く乾燥させ、本発明の組成物中の過酸化物分解による細孔形成ガスの発生を促進させた。次いで、従来の炉を用いて、任意の余計な有機物を除去し、さらに原料から水分を除き、未焼成体を焼成し、コージエライト含有セラミック物品を形成した。未焼成ハニカムは、空気中で、２５℃から１４２５℃まで２℃／分の上昇速度で焼成し、その温度で１５時間に亘り保持し、２℃／分の速度で周囲温度（２５〜２８℃）まで冷却した。
【００６６】
次いで、得られた物品を評価して、例えば、総気孔率、メジアン細孔径、細孔径分布、透過率、侵入体積、および破壊係数などの関連する物理的性質を決定した。そのテスト結果が以下の表５に報告されている。
【表５】
2009532195.tif 000008
【００６７】
表５に示されたデータを考察すると、グラファイトまたは他の細孔形成剤を含まずに過酸化水素により処理され、対照の１０％のＡｓｂｕｒｙ  Ａ６２５グラファイトを含有するＶＬＤ−１１４１に匹敵するコージエライトの結果が示される。表５に示されるように、コージエライトを形成するための１４２５℃での焼成後、総気孔率％Ｐは非常に高い４７〜４９％であり、メジアン細孔径は２０〜２５μｍであり、参照の場合においてグラファイトにより提供されたよりも実際に大きかった。その上、組成物の最終的な強度は、加算水素の処理を行ったことにより損なわれなかった。
【００６８】
実施例３−チタン酸アルミニウム
さらに第３の実施例において、アルミナ形成源、シリカ形成源、結合剤、細孔形成剤、液体ビヒクル、および滑剤および／または界面活性剤を含む出発原料の様々な組合せを用いて、一連のチタン酸アルミニウム物品を調製した。チタン酸アルミニウム（ＡＴ）ハニカム物品を調製するのに用いた特定の粉末バッチ組成物が、以下の表６に記載されている。無機添加物は、水和アルミナおよびあるアルカリおよび希土類の塩と酸化物を含んだ。さらに、例えば、ＨＫＱ（Ｊ〜Ｌ）非晶質アルミナも加えた。
【表６】
2009532195.tif 000009
【００６９】
本発明と比較のチタン酸アルミニウム物品を製造するために、表６に列記した乾燥バッチ組成物をリトルフォード・ミキサに装填し、次いで、液体ビヒクルを添加した。細孔形成剤、結合剤および滑剤および／または界面活性剤は、無機材料の１００％の質量％に基づいて、超過添加物として加えた。特に、これらの組成物は、４．５質量％のＭｅｔｈｏｃｅｌ結合剤、１６質量％のオレイン酸水性エマルジョン、および液体ビヒクルとしての水と共に押し出した。液体ビヒクルの添加は、無機材料の１００％の質量％に基づく超過添加物として２０質量％および３２質量％の間で含まれた。液体の添加後、この組成物を約３分間混合した。次いで、得られた混合物を約５〜２０分間に亘り大型の粉砕機内で粉砕して、最終的な可塑化セラミックバッチ混合物を提供した。
【００７０】
次いで、各可塑化バッチを、平方インチ当たり２００セル（ｃｐｓｉ）（平方ｃｍ当たり３１セル）および０．０１６インチ（１６ミル）（約０．４０６ｍｍ）のセル壁を有する湿ったまたは未焼成のハニカム物品に成形した。次いで、湿ったまたは未焼成ハニカム品をマイクロ波またはＲＦ乾燥機を用いて直ちに乾燥させて、好ましくは約９０％の乾燥状態より高く乾燥させ、本発明の組成物中の過酸化物分解による細孔形成ガスの発生を促進させた。次いで、従来の炉を用いて、任意の余計な有機物を除去し、さらに原料から水分を除き、未焼成体を焼成し、チタン酸アルミニウム含有セラミック物品を形成した。未焼成ハニカムは、空気中で、２５℃から１４４０℃まで２℃／分の上昇速度で焼成し、その温度で６時間に亘り保持し、２℃／分の速度で周囲温度（２５〜２８℃）まで冷却した。
【００７１】
次いで、得られた物品を評価して、例えば、総気孔率、メジアン細孔径、細孔径分布、透過率、侵入体積、および破壊係数などの関連する物理的性質を決定した。そのテスト結果が以下の表７に報告されている。
【表７】
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【００７２】
表７に示されたデータを考察すると、細孔形成剤としての過酸化水素の効果的な使用が示される。特に、１４２５℃に焼成した後、バッチ組成物Ｊ（グラファイト細孔形成剤を含まず、過酸化水素を含む）の気孔率は、バッチ組成物（Ｉ）に対して、５３％から４４％に減少した。さらに、メジアン細孔径は１８μｍから１５μｍにわずかしか減少しなかった。さらに別の比較において、過酸化水素と組み合わせて１０％のグラファイトを含むバッチ組成物は、３３μｍより大きいメジアン細孔径で６０％より大きく劇的に増加した総気孔率を与えた。これは、３倍の量のグラファイトを有する対照組成物（Ｉ）よりも大きい。
【００７３】
本発明を、その説明の態様および特別な態様に関して詳細に記載してきたが、添付の特許請求の範囲に提議された本発明の広い範囲から逸脱せずに、多数の開本が可能であるので、本発明はそれらに制限されると考えるべきではないことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のある態様による本発明のセラミック組成物と比較セラミック組成物の物理的性質を比較したグラフ
【図２】本発明のある態様による本発明のセラミック組成物と比較セラミック組成物の物理的性質を比較したグラフ
【図３】本発明のある態様による本発明のセラミック組成物と比較セラミック組成物の物理的性質を比較したグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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