(57)【要約】  本発明は、セラミック体を形成するための方法に関する。本発明の方法では、セラミック形成組成物を加工して、一体的自己支持または安定化構造を形成し、次いでこれを焼結して、完全密度セラミック製品を得る。本発明の方法はまた、セラミック体の緻密化を含み得る。一組の実施形態では、一体的自己支持構造の体積が、少なくとも２０％減少する。本発明は、セラミック形成組成物の粘度を低くすることができ、かつ均質にブレンドすることができ、欠陥の可能性が低下するので、より大きな強度および耐久性を有するセラミック体を形成することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック形成粉末および流体担体を含む、セラミック前駆体組成物を提供するステップと、
流動性組成物をノズルに通して押し出すことにより、押出し物を生成するステップと、
押出しノズルの断面形状が実質的に維持されるように、かつ一体的自己支持構造が生成されるように、該組成物を処理してその粘度を上昇させることにより、実質的に、該ノズルから出たときに該押出し物のレオロジーを素早く修正するステップと、
該流体担体の少なくとも一部を除去し、それによってセラミック粉末の充填密度を上昇させるステップと、
セラミック構造が形成されるようにセラミック体を焼結するステップと
を含む、セラミックまたはセラミック含有構造を作製するための方法。
【請求項２】
前記セラミック前駆体組成物が流動性である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セラミック前駆体組成物が結合剤をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
レオロジーを修正するステップが、化学架橋剤への曝露を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
レオロジーを修正するステップが、温度の変化を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
レオロジーを修正するステップが、機械的作用を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
レオロジーを修正するステップが、電磁放射線への曝露を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記流体担体の少なくとも一部を除去したときに、前記充填密度が少なくとも５０％である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
流動性セラミック前駆体が、少なくとも１つのタイプのセラミック粒子を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
流動性セラミック前駆体が、少なくとも２つのタイプのセラミック粒子を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
流動性セラミック前駆体が、非粒子状液体である、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
流動性セラミック前駆体が、金属微粒子を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体担体の少なくとも一部を除去するステップが、該流体担体の蒸発を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記流体担体の少なくとも一部を除去するステップが、該流体担体が可溶な流体を使用した流体担体の抽出を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記結合剤がポリマーである、請求項３に記載の方法。
【請求項１６】
５５体積％未満の固体担持量を有するセラミック形成粉末を含む、流動性セラミック前駆体組成物であって、１００，０００ｃＰ未満の粘度を有する組成物を提供するステップと、
ダイの断面プロファイルと実質的に一致した断面プロファイルを有する構造を形成するために、該組成物をダイに通すステップと、
セラミック構造が形成されるように該組成物を焼結するステップと
を含む、セラミック構造を作製するための方法。
【請求項１７】
ダイの断面プロファイルに実質的に一致した断面プロファイルを有する一体的自己支持構造が形成されるように、押出しダイを通して組成物を押し出し、それと本質的に同時に、組成物の粘度が上昇するように該組成物を処理することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記組成物が、流体担体、界面活性剤、解凝集剤、凝固剤、結合剤、潤滑剤、分散剤、可塑剤、架橋剤、および／または濃化剤をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記組成物が、３０体積％以下の固体担持量を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記組成物が、２０体積％以下の固体担持量を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記押出しが、少なくとも１ｍ／秒の速度で行われる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記押出しダイの断面プロファイルが丸い、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
押出しダイの断面プロファイルの直径が０．５ｍｍ未満である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
処理が、化学架橋剤への曝露を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
処理が、電磁放射線への曝露を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
処理が、温度変化への曝露を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
処理が、機械的作用への曝露を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
押出しが、少なくとも１ｍ／秒の速度で行われる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２９】
一体的自己支持構造がゲルである、請求項１６に記載の方法。
【請求項３０】
前記押出しダイの断面プロファイルが丸い、請求項１６に記載の方法。
【請求項３１】
前記押出しダイの断面プロファイルの直径が０．５ｍｍ未満である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記組成物が、前記ダイを通して押し出される前に１０，０００ｃＰ未満の粘度を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項３３】
前記組成物が、前記ダイを通して押し出される前に１，０００ｃＰ未満の粘度を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項３４】
前記組成物が、前記ダイを通して押し出される前に１００ｃＰ未満の粘度を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項３５】
前記組成物が、前記ダイを通して押し出される前に１０ｃＰ未満の粘度を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項３６】
前記組成物が、前記ダイを通過する前に第１の流体担体を含み、そして該ダイを通過したときに第２の流体担体中に浸漬され、その結果、該第２の流体担体が該組成物から該第１の流体担体を実質的に除去する、請求項１６に記載の方法。
【請求項３７】
ダイに通すステップが、前記組成物を押出しダイに通して押し出すことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項３８】
ダイに通すステップが、前記組成物を押出しダイに通して引き出すことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項３９】
セラミック形成粉末および少なくとも１種の流体担体を含む、セラミック前駆体組成物を提供するステップと、
ダイの断片プロファイルに実質的に一致した断面プロファイルを有し、かつある形状を有する一体的自己支持構造が形成されるように、該組成物を押出しダイに通して押し出すステップと、
構造の形状を本質的に維持しながら、該構造の体積が少なくとも２０％減少するように、該流体担体の少なくとも一部を除去するステップと、
セラミック構造が形成されるように該組成物を焼結するステップと
を含む、セラミック構造を作製するための方法。
【請求項４０】
５５体積％未満の固体担持量を有するセラミック形成粉末および少なくとも１種の流体担体を含む、流動性セラミック前駆体組成物であって、１００，０００ｃＰ未満の粘度を有する該組成物を提供するステップと、
ダイの断片プロファイルに実質的に一致した断面プロファイルを有し、かつある形状を有する一体的自己支持構造が形成されるように、該組成物を押出しダイに通して押し出すのと本質的に同時に、該組成物の粘度が上昇するように該組成物を処理するステップと、
該構造の形状を本質的に維持しながら、該構造の体積が少なくとも２０％減少するように、流体担体の少なくとも一部を除去するステップと、
セラミック構造が形成されるように該組成物を焼結するステップと
を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記流体担体が水である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記流体担体が有機物である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記セラミック粉末の充填密度が、前記流体担体を除去したときに上昇する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記セラミック粉末の充填密度が、前記流体担体を除去したときに６０％に上昇する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記押出し物のレオロジーの修正および前記流体担体の少なくとも一部の除去が同時に生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項４６】
５５体積％未満の固体担持量を有するセラミック形成粉末を含む、流動性セラミック前駆体組成物を提供するステップと、
ダイの断面プロファイルに実質的に一致した断面プロファイルを有する構造が形成されるように、ダイに該組成物を通すステップと、
セラミック構造が形成されるように該組成物を焼結するステップと
を含む、セラミック構造を作製するための方法。
【請求項４７】
セラミック形成粉末を含む流動性セラミック前駆体組成物であって、１００，０００ｃＰ未満の粘度を有する組成物を提供するステップと、
ダイの断面プロファイルに実質的に一致した断面プロファイルを有する構造が形成されるように、ダイに該組成物を通すステップと、
セラミック構造が形成されるように該組成物を焼結するステップと
を含む、セラミック構造を作製するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック体を形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック加工の多くは、「素地（ｇｒｅｅｎ  ｂｏｄｙ）」として知られているセラミック前駆体を形成するために、微粉を有機添加剤と組み合わせて利用し、これを引き続き燃焼させまたは焼結させて、最終的なセラミック製品を得る。典型的には、素地は、この素地の構造的一体性を維持するのを助けるポリマー結合剤を含有する。比較的多くの量で存在する場合、ポリマー結合剤は、粉末粒子間の隙間を埋める。次いでポリマー結合剤を除去しまたは「燃焼し尽くし」、構造を焼結して完全密度の構成要素にする。円形断面などの簡単な幾何形状、およびハニカム構造などの複雑な幾何形状を有するセラミック構造が製造されている。
【０００３】
セラミック体を製作するための１つの方法は、セラミック形成粉末を非常に高い固形分担持量で、典型的には約５５体積％よりも多い量で、濃稠なペーストに配合し、ペーストを押し出して素地を形成することである。そのようなペーストのほとんどは、押し出された素地がその形状を維持できるように、かつ完全密度に焼結されるように、少なくとも５５体積％の固体担持量を保持しなければならない。しかし、そのように高い固体担持量を有する組成物の押出しは、いくつかの技術的な課題をもたらす可能性がある。第１に、濃稠ペーストは、空隙をもたらすことなく配合することが困難である可能性がある。第２に、濃稠ペーストは、ダイの目詰まりを引き起こす可能性があり、即ちノズルまたは押出しダイの内部を容易に流動することができず、プロセスの実施および制御を困難にする。また、ノズルまたは押出しダイ内で、非常に粘性の高いペーストによって引き起こされた圧力上昇によって、装置の摩耗をもたらす可能性がある。
【０００４】
体積がより低い固体担持量を有する組成物の使用によって、粘度がより低くかつ均質なコンシステンシーのスラリーが得られ、これは、目詰まりの可能性が非常に低い状態で、ノズルまたは押出しダイの内部を流動することができる。また、そのような組成物は、装置内に背圧を引き起こしそうにない。しかし、ノズルから出ると、そのようなスラリーは、粘度が典型的には水よりもあまり高くないので、内部を通って押し出されたダイの形状を少なくとも部分的に保持するのではなく、即座にその形状を失う傾向があると考えられる。さらに、そのようなスラリーの低い開始密度によって、セラミック体を完全密度まで焼結することが難しくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、セラミック構造を形成するための改善された方法が、求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、セラミック構造を作製するための方法およびセラミック構造そのものを提供する。多くの、しかしすべてとは限らない実施形態では、セラミック前駆体の押出しが行われる。１つの方法は、セラミック形成粉末および流体担体を含むセラミック前駆体組成物を提供するステップと；ノズルを通して流体組成物を押し出して、押出し物を生成するステップと；ノズルから出たときに、組成物の粘度を増大させる処理によって実質的に押出し物のレオロジーを素早く修正し、それによって、押出しノズルの断面形状が実質的に保持されるようにかつ一体的自己支持構造が生成されるようにするステップと；流体担体の少なくとも一部を除去し、それによってセラミック粉末の充填密度を増大させ、このセラミック体を焼結してセラミック構造を形成するステップを含む。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、５５体積％未満の固体担持量を有するセラミック形成粉末を含んだ流体セラミック前駆体組成物を提供するステップであって、この組成物が１００，０００ｃＰ未満の粘度を有するステップと；この組成物を押出しダイに通して、ダイの断面プロファイルに実質的に一致する断面プロファイルを有する構造を形成するステップと；この組成物を焼結してセラミック構造を形成するステップとを含む、セラミック構造を作製するための方法を提供する。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、セラミック形成粉末および少なくとも１種の流体担体を含むセラミック前駆体組成物を提供するステップと；組成物を押出しダイに通して押し出して、ダイの断面プロファイルに実質的に一致し、ある形状を有する断面プロファイルを有する一体的自己支持構造を形成するステップと；この構造の体積が少なくとも２０％減少し、それと共に構造の形状が本質的に維持されるように、流体担体の少なくとも一部を除去するステップと；組成物を焼結してセラミック構造を形成するステップとを含む、セラミック構造を作製するための方法を提供する。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、５５体積％未満の固体担持量を有するセラミック形成粉末を含んだ流体セラミック前駆体組成物を提供するステップと；組成物をダイに通して、ダイの断面プロファイルに実質的に一致する断面プロファイルを有する構造を形成するステップと；組成物を焼結してセラミック構造を形成するステップとを含む、セラミック構造を作製するための方法を提供する。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、セラミック形成粉末を含む流体セラミック前駆体組成物を提供するステップであって、この組成物が１００，０００ｃＰ未満の粘度を有するステップと；組成物をダイに通して、ダイの断面プロファイルに実質的に一致する断面プロファイルを有する構造を形成するステップと；組成物を焼結してセラミック構造を形成するステップを含む、セラミック構造を作製するための方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、一般に、例えば押出しを介してセラミック体を形成するための方法に関する。本発明では、比較的低い体積の固体担持量を有することのできる、比較的流動性のあるセラミック形成組成物であって、その性質を、セラミック加工中のどの時点においてもレオロジーの修正によって有利に変えることのできる（例えば安定化させることができる）セラミック形成組成物の加工を行う。組成物は、押出しダイの断面プロファイルに実質的に一致した断面プロファイルを有する一体的自己支持構造が形成されるように、押し出すことができる。次いで押し出された組成物を、最終的なセラミック製品が得られるようにさらに処理することができる。本発明の組成物は、配合し加工するのが簡単な、均質な流体組成物にすることができ、押出しダイおよび押出しノズル内の目詰まりまたは圧力上昇の可能性が低下する。本発明の方法は、流体セラミック形成組成物の粘度が低くかつ均質にブレンドすることができるので、より高い強度および耐久性を有するセラミック体をもたらすこともでき、より濃稠でより粘性のある組成物またはペーストから加工した構造に見られるような欠陥（例えば、空洞、亀裂）の可能性が低下する。
【００１２】
本明細書で使用される、「押出しダイの断面プロファイルに実質的に一致する断面プロファイル」を有する構造は、ダイまたはノズルを通した押出しによって、その内部を通して押出しが行われるダイまたはノズルの断面プロファイルに関連した（例えば、似ている）断面プロファイルを有する構造を指す。ダイまたはノズルは、特定の所望の構造に適した任意の形状（例えば、円形、四角形、三角形、ハニカムなど）を有してよい。ある場合には、構造が、ダイまたはノズルの場合と同一の断面プロファイルを有してよい。例えば、円形押出しダイを通して押し出された組成物は、押出しダイの形状を概ね保持し、円形断面プロファイルを有する構造が得られる。ある場合には、押し出された構造は、ダイの断面プロファイルからわずかにずれているがダイの断面プロファイルに似ておりまたはかなり関連している断面プロファイルを保持してもよい。例えば、円形押出しダイの内部から押し出された組成物は、わずかに楕円形の断面プロファイルを有する構造をもたらすことができる。同様に、四角形の押出しダイの内部から押し出された組成物は、変化した（例えば、わずかに凹んだ）壁面を有するがダイの四角形の断面形状を実質的に保持する構造を、もたらすことができる。
【００１３】
一実施形態において、本発明は、ダイまたはノズルを通してセラミック前駆体組成物が押し出され、それと併せて押出し物のレオロジーが素早く修正されるセラミックまたはセラミック含有構造であって、押出しダイまたはノズルの断面形状が実質的に一体的自己支持構造において維持されるような、セラミックまたはセラミック含有構造を作製する方法を提供する。構造は、以下により十分に論じられるように、さらに処理することができる。本明細書で使用される「レオロジーの修正」は、押出し物が押出しノズルまたはダイの断面形状を実質的に保持し、セラミック構造を形成するためのさらなる処理（例えば焼結）を行うことができるように、セラミック前駆体組成物および／または押出し物の特徴を変化させることを意味する。このように、セラミック構造は、いくらか、ノズルまたはダイに対応した形状を有することができる。レオロジーの修正は、ノズルまたはダイを通過するか、あるいはその他の成形技法を行う前、間、または後に行うことができる。最終的な生成物は、ノズルまたはダイのプロファイルとは多少異なる（例えば、より小さい）可能性があるが、本発明によってもたらされたレオロジーの修正により、最終的な生成物を、いくらかノズルまたはダイ（またはセラミック前駆体を成形するのに使用されるその他の要素）の形状に類似させまたは同一にすることが可能になる。レオロジーは、温度変化、重合、および／または架橋によって、あるいは本明細書に記述されまたは当技術分野で知られている、典型的にはそのように処理された材料の粘度に上昇をもたらすその他の処理技法によって、修正することができる。レオロジーが本発明により修正される場合、そのように修正された材料の変形および／または流動に関連した１つまたは複数の性質が、一般に変化する。
【００１４】
本明細書で使用される「セラミック前駆体組成物」および「セラミック形成組成物」という用語は、適切に処理された（例えば、焼結された）場合に完全密度のセラミック構造またはセラミック含有構造を形成することができる組成物を指す。セラミック前駆体組成物は、１種または複数の異なるセラミック成分を有することができる。いくつかの実施形態では、セラミック成分は粒子の形をとることができる。例えばセラミック前駆体組成物は、少なくとも１つのタイプのセラミック粒子を含んでよい。ある場合には、セラミック前駆体組成物は、少なくとも２つのタイプのセラミック粒子を含んでよい。いくつかの実施形態では、セラミック成分は、プレセラミックポリマー、懸濁液、および／または溶液（例えば、溶解した物質を含む溶媒、非粒子状液体）を含めた液体前駆体の形をとることができる。１種または複数のセラミック成分は、得られるセラミック体が金属−セラミック複合体（またはサーメット）になり得るように、金属を含有することも可能である。ある場合には、金属は、金属微粒子でよい。
【００１５】
セラミック前駆体組成物は、懸濁液、溶液、またはこれらの組合せでよい。ある場合には、セラミック前駆体組成物は、容器なしでまたは粘度もしくはレオロジーをいくらも修正しない状態で、この組成物が形状を維持することができるように（例えば、ペースト）、十分な降伏応力を保持する。ある場合には、セラミック前駆体組成物は、本質的に降伏応力を保持しなくてよく、流動性でよい（例えば、スラリーなど）。「流動性セラミック前駆体組成物」および「流動性セラミック形成組成物」という用語は、容器なしでまたは粘度もしくはレオロジーをいくらも修正しない状態で、形状を維持することができないような組成物を指すのに使用してよい。
【００１６】
本発明の一実施形態において、粘度が１００，０００ｃＰ未満である、５５体積％未満の固体担持量を有するセラミック形成粉末を含む流動性セラミック形成組成物を、ダイ（例えば、押出しダイ）に通し、その一方で、粘度が上昇するように本質的に同時に処理する。本明細書で使用される「通す」という用語は、押出し、引抜き、引出し、延伸、またはセラミック前駆体組成物をノズルまたはダイに通して押出し物を形成するためのその他のプロセスを指してよい。本明細書で使用される「粘度」という用語は、様々な形の粘度を包含するのに使用してよい。例えば、いくつかの実施形態では（示される場合）、粘度は、特にニュートン粘度を指す。いくつかの実施形態では、粘度という用語は、若干の降伏応力の可能性を含めた非ニュートン挙動を指す。
【００１７】
いくつかの実施形態において、粘度は、組成物が押出し後に形状を保持する能力を指すのに使用してよい。いくつかの実施形態では、粘度は、組成物が剪断後に流動する能力を指すのに使用してよい。組成物の処理によって、ダイの断面プロファイルに実質的に一致した断面プロファイルを有する一体的自己支持構造が押し出される。その後の押出し物の焼結により、最終的なセラミック構造の形成をもたらすことができる。その他の実施形態は、一体的自己支持構造の、ある成分の除去や、一体的自己支持構造の体積の低減などの追加のステップを、焼結前に含んでよい。そのような体積の低減には、押出し物中の固体材料の充填密度の上昇を伴う可能性がある。一実施形態では、セラミック前駆体組成物は、セラミック形成粉末をおよび少なくとも１種の流体担体を含み、押出しダイを通して押し出され、それによって、ダイの断面プロファイルに実質的に一致した断面プロファイルを有する一体的自己支持構造が形成され、流体担体の少なくとも一部は、構造の体積が少なくとも２０％減少するように、場合によっては少なくとも５０％減少するように除去され、それと共に構造の形状が本質的に維持される。ある場合には、体積の減少は、さらにより十分なものにすることができ、例えば構造の体積を、３分の１、４分の１、または５分の１に減少させる。次いで得られた構造を焼結して、セラミック構造を形成する。一実施形態では、一体的自己支持構造の体積が、例えば水などの流体担体の除去によって少なくとも２０％低減され、その結果、固体セラミック形成材料の充填密度が上昇する。いくつかの実施形態では、固体セラミック形成材料の充填密度は、少なくとも５０％に上昇してよい。
【００１８】
例えば、水ベースのスラリーは、押出し後に２０体積％のセラミック粉末を有することができる。この押出し物のレオロジーは、押出しノズルから出たときに、化学的に誘発させた架橋によって修正することができる。流体担体（例えば水）の若干の除去は、架橋操作中にかつ架橋操作の結果として行ってよい。次いで乾燥操作を実施してよく、その結果、水が漸進的に除去され、液体の毛管応力によって、セラミック粒子は互いにより近接した状態になる。粒子は、例えば十分な粒子間接触、および圧縮性毛管応力に逆らうその他の相互作用があるときに、最大充填密度に達してよい。いくつかの実施形態では、押出し物は、例えば６０体積％というセラミック充填密度に達してよく、押出し物の体積は、約３分の１に低下してよい。ある場合には、セラミック粒子間の間隙から水をさらに除去しても（例えば、乾燥）、セラミック粒子の実質的なさらなる稠密化をもたらすことはできない。しかし、さらなる稠密化は、焼成操作（例えば、焼結）から生ずる可能性がある。
【００１９】
別の実施形態において、本発明の方法は、保形性が改善されたセラミック構造を生成する。典型的には、形成された（例えば、押し出されまたは引き抜かれた）セラミック前駆体または素地は、最終の焼結ステップの前に、変形を受け易い。気泡ハニカムやその他の薄肉基板（即ち、６ミル以下）などの、複雑な幾何形状を有する構造は、焼結前の素地の形をとる間、潰れる可能性がありまたはその他の方法で変形する可能性がある。低粘度を有するセラミック形成組成物の場合、未処理の押出し物は、典型的には、例えば押出しによって素地に形成されたときにその形状を失う可能性がある。しかし、本発明では、ある実施形態の場合、保形性が改善されたセラミック体が得られる一体的自己支持構造を形成するために、素地が安定化するように処理を行う必要がある。
【００２０】
本発明の実施形態は、一体的自己支持構造を形成するように処理されていない場合、押し出されたときにその形状を失う可能性のある、低粘度を有するセラミック形成組成物（例えば、流動性組成物）に特に有用である。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、５５体積％以下の固体担持量を有するセラミック形成組成物の使用を含む。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、４５体積％以下の固体担持量を有するセラミック形成組成物の使用を含む。その他の実施形態では、セラミック形成組成物は、３０体積％以下の固体担持量を有する。その他の実施形態では、セラミック形成組成物は、２０体積％以下の固体担持量を有する。本明細書で使用される、組成物の「固体担持量」は、組成物中に存在するセラミック形成粉末またはその混合物の量（体積による）を指す。固体担持量は、溶解した形で存在しまたは液体前駆体として存在する固形分を含んでよい。セラミック形成組成物のその他の成分には、流体担体、界面活性剤、解凝集剤、凝固剤、結合剤、潤滑剤、分散剤、可塑剤、架橋剤、および濃化剤などを含めてよい。
【００２１】
本明細書に記述される比較的低い充填密度、固体担持量、および／または粘度を有する組成物の使用は、この組成物が比較的配合し易くかつ加工し易いので、セラミック加工での使用に特に有利と考えられ、押出し装置内の目詰まりおよび／または圧力上昇の可能性を低下させることができる。しかし、そのような組成物を安定化させる（例えば、剛性化し、一体的自己支持構造を形成する）処理がないと、組成物は押し出された後、本質的にすぐに潰れる可能性がある。以下にさらに記述するように、比較的低い充填密度、固体担持量、および／または粘度を有する組成物の安定化によって、押し出された構造の形状を維持することができる。安定化は、押出し物の剛性化、押出し物の粘度上昇、および／または押出し物の充填密度の上昇を含んでよい。
【００２２】
いくつかの実施形態において、本発明の方法は、初期の押出し前の粘度が１００，０００ｃＰ未満であるセラミック形成組成物を押し出し、本質的にそれと同時に、この組成物の粘度が上昇するように処理するステップを含む。その他の実施形態では、押出し前粘度は、８０，０００ｃＰ未満でよく、３０，０００ｃＰ未満、１０，０００ｃＰ未満、５，０００ｃＰ未満、２，５００ｃＰ未満、１，０００ｃＰ未満、５００ｃＰ未満、１００ｃＰ未満、またはさらに５０ｃＰ未満でよい。組成物は、ダイの断面プロファイルが時間的遅延なく組成物によって維持されるように、押出しの直前、間、および／または直後に処理してよい。一実施形態では、セラミック形成組成物は、押出し直後に一体的自己支持構造を形成する。本明細書で使用される「一体的自己支持構造（ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ  ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」は、構造の表面に沿って外部支持体を有することなく、その構造的一体性（例えば、形状）を維持するのに十分な安定性または剛性を有する非固体構造と定義される。即ち、押し出された組成物は、外部基板による支持を必要とせずに、かつ任意の基板の一体的部分になる必要なく、押出しダイの断面プロファイルを維持する。ある場合には、組成物の安定性（例えば、剛性）の増大は、組成物のレオロジーの修正によって得られる。レオロジーの修正は、以下により十分記述するように、例えば、温度変化、機械的作用、電磁放射線への曝露、または化学薬品（例えば、化学架橋剤）への曝露などに起因する可能性がある。ある実施形態では、組成物の安定性（例えば、剛性）の増大は、組成物の粘度の上昇によって得られる。
【００２３】
一実施形態において、組成物の安定性の増大は、組成物からゲルへの転移によって得られる。本明細書で使用される「ゲル」は、流体成分および結合剤成分の組合せから形成された３次元網状構造と定義され、固体、ゼリー状構造が形成されている。いくつかの実施形態では、一体的自己支持構造の形成は、構造の断面全体にわたって実質的に均一に生じる変化（例えば、粘度の上昇、ゲル化、または硬化）を含む（バルク硬化）。その他の実施形態では、一体的自己支持構造の形成は、構造の表面または表面付近に主として生じる変化（例えば、ケース硬化）、あるいはその他の不均質硬化を含む。様々な硬化技法および硬化プロファイル（均質または不均一、例えばケース硬化）を、含めることができる。
【００２４】
一体的自己支持構造は、焼結前に、組成物の１種または複数の成分が除去されるようにさらに処理してよい。ある実施形態では、セラミック形成組成物を押し出すことができ、ある体積を有する上述の一体的自己支持構造を形成することができ、これは、その後に行われる流体担体などの成分の除去によって、一体的自己支持構造の体積に変化（減少）が生じ、その結果、粘度が上昇し、自己支持構造が得られるものである。一実施形態では、流体担体の少なくとも一部が蒸発（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）によって除去される。別の実施形態では、流体担体は、溶媒、例えば流体担体が可溶である溶媒などを用いた、一体的自己支持構造の処理（例えば、濯ぎ、洗浄、または浸漬）によって除去される。別の実施形態では、一体的自己支持構造の形成（例えば、押出し物のレオロジーの修正）および流体担体の少なくとも一部の除去が、同時に生ずる。例えば、流体担体の一部は離液現象によって除去することができ、この流体担体の滲出は、一体的自己支持構造を形成するセラミック形成組成物のゲル化の結果として生ずる。別の実施形態では、流体担体の少なくとも一部の除去は、一体的自己支持構造の形成後に行うことができる。
【００２５】
本発明において、一体的自己支持構造からの流体担体の除去（例えば、離液現象および／または押出し物の乾燥による）は、セラミック形成固形分の充填密度の著しい上昇をもたらすことができる。例えば、比較的低い（例えば、３０％未満）量のセラミック形成固体を含有する組成物を、押し出すことができ、次いで乾燥し、その後に焼結して、約４０％以上の充填密度を有する構造を得ることができる。一実施形態では、充填密度は、流体担体を除去したときに６０％に達する。この充填密度の上昇によって、比較的低い充填密度および粘度を有するセラミック形成組成物から、非常に堅いセラミック構造が形成される。上述のように、そのような組成物は、配合するのが比較的容易であり、押出し装置内の目詰まりおよび／または圧力上昇の可能性が低下する。
【００２６】
流体担体は、一体的自己支持構造の体積が少なくとも２０％、３５％、またはさらに少なくとも５０％低下するように、除去することができる。体積の減少は、一体的自己支持構造の比較的少ないむらによって実現することができる。即ち、流体担体の除去は、乾燥前の押出し物の形状が保持されるように、構造全体を通して十分均質に行うことができる。これは、以下にさらに記述されるように、例えば、セラミック繊維やフィラメントなどの比較的小さい直径（例えば、０．５ｍｍ未満）を有するセラミック構造、薄肉を有する構造、またはより稠密に充填されかつ／またはより粘度の高いセラミック形成組成物を使用して得ることが難しい可能性のあるその他のセラミック構造を生成するのに有利と考えられる。
【００２７】
別の実施形態では、一体的自己支持構造の体積は、焼結によってさらに減少する。そのような焼結は、固相焼結、液相焼結、粘性相焼結、またはこれらの組合せを含んでよい。いくつかの実施形態では、セラミック前駆体（例えば流体セラミック前駆体）は、所与の焼結温度で異なる挙動を有する少なくとも２種の異なる成分（例えば、セラミックおよび／または金属成分）を含有することができる。
【００２８】
その他の実施形態では、本発明の方法は、押出し前に第１の一体的自己支持構造を形成することができる、セラミック前駆体組成物の押出しを含む。例えば剪断による、またはその他の外力による、第１の一体的自己支持構造の崩壊は、その粘度を低下させて、例えば押出しダイを通した押出しによって組成物を形成することが可能になる。そのような組成物の例には、ビンガムプラスチック（即ち、剪断などの外力によって崩壊することなく流動できない材料）およびチキソトロピー流体（即ち、剪断速度が上昇するにつれて粘度が低下する流体）が含まれるが、これらに限定するものではない。組成物の押出しおよび破壊的な外力（例えば、剪断）の除去の後、組成物は、この組成物が内部を通って押し出されるダイの断面プロファイルに実質的に一致する断面プロファイルを有することのできる、第２の一体的自己支持構造を形成することができる。いくつかの実施形態では、第２の一体的自己支持構造は、追加の処理を必要とすることなく、自然発生的に形成することができる（例えば、可逆性ビンガムプラスチック、可逆的チキソトロピー流体）。その他の実施形態では、第２の一体的自己支持構造は、本明細書に記述されるように、その粘度を上昇させるために組成物を処理することによって、形成することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、本発明の方法は、セラミック体を１つまたは複数の材料層でコーティングするステップを、さらに含んでよい。コーティングは、一体的自己支持構造を形成した後、流体担体の少なくとも一部を除去した後、または焼結によってセラミック構造を形成した後など、その方法の任意の段階で行うことができる。一実施形態では、セラミック体のコーティングは、一体的自己支持構造を形成した後であって流体担体の少なくとも一部を除去する前に行われる。一実施形態では、セラミック体のコーティングは、流体担体の少なくとも一部を除去した後であって焼結の前に行われる。別の実施形態では、セラミック体のコーティングは、第１の焼結ステップの後であって第２の焼結ステップの前に行われる。
【００３０】
当業者なら、コーティングのための適切な技法を選択することができる。例えば、焼結によるセラミック構造の形成後に使用してよいコーティング方法には、浸漬、噴霧、めっき、蒸発、およびその他の真空技法が含まれるが、これらに限定するものではない。一実施形態では、コーティングは、セラミックおよび／または金属粒子を含むスラリーまたはペーストとしてセラミック体に付着される（例えば、一体的自己支持構造の形成後、または流体担体の少なくとも一部の除去後）。そのようなコーティングは、ある場合には、このコーティングが部分的にまたは完全に稠密化するように、焼結しまたは焼成することができる。これは、セラミック体を後で同時に焼成しかつ稠密化して、内部応力および亀裂の可能性を最小限に抑えることができるので、特に有利と考えられる。いくつかの実施形態では、コーティングは、コーティング材料が入っている浴に押し出すことによって、押出し物の表面に付着させることができる。例えば、押出しによって形成されたフィラメントは、このフィラメントを、押出し直後にコーティング材料を含むスラリーの浴に通すことによって、コーティングすることができる。
【００３１】
コーティングは、その下に在るセラミック体の材料とは異なる材料のものでよい。あるいはコーティングは、同じかまたは類似する材料のものでよいが、例えば、異なる粒度またはその他の性質を備えたものでよい。亀裂またはその他の機械的障害が最小限に抑えられるよう、下に在るセラミック体の材料と外部コーティング層との間のグレード分けを実現するために、多重コーティングを行うことができる。
【００３２】
本発明の様々な特定の実施形態について述べてきたが、特許請求の範囲に記載されている本発明は、本明細書に見出される教示によって当業者が容易に実施することのできる様々な種々の実施形態を包含することを、当業者なら理解するであろう。
【００３３】
一実施形態において、本発明の方法は、円形断面やその他の対称的断面などの、単純な断面プロファイルを有するセラミック製品を形成するのに有用である。一実施形態は、セラミック繊維またはフィラメントなど、直径が比較的小さい（例えば、０．５ｍｍ未満）円形断面プロファイルを有する構造を形成するための方法を提供する。本発明の、ある特定の実施形態では、連続した長さ（数千フィート）のセラミック繊維の形成が行われる。その他の実施形態では、セラミックリボン、テープ、およびフィルムの形成が行われる。さらに本発明の方法は、多孔質固形分、構造化繊維、気泡ハニカム、および束や糸、コア−シェル、またはその他の複合体構造などの多数のサブ構造を含む構造など、より複雑かつ／または脆弱なセラミック構造を形成するのに役立てることができる。一実施形態では、薄肉（即ち、６ミル以下）を含むセラミック構造が形成される。別の実施形態では、押出し物の素早い安定化（例えば、一体的自己支持構造の形成）によって、そのような複雑な構造の安定化が促進され、素地の保形性が大きくなる。
【００３４】
セラミック形成組成物は、適切に処理（例えば、焼結）したときに、完全密度セラミック構造を形成することができる任意の材料でよい、少なくとも１種のセラミックまたはセラミック形成粉末を含んでよい。そのような材料の例には、コーディエライト、ムライト、タルク、クレー、ジルコン、ジルコニア、スピネル、アルミナ、シリカ、シリケート、アルミネート、アルミノケイ酸リチウム、長石、チタニア、溶融シリカ、窒化物、炭化物、ホウ化物、これらの前駆体、および／またはこれらの混合物が含まれる。セラミック形成組成物は、液体前駆体を含んでもよい。その例には、ケイ酸ナトリウムの溶液および炭化ケイ素のポリカルボシラザン前駆体が含まれるが、これらに限定するものではない。
【００３５】
いくつかの実施形態において、セラミック形成組成物は、少なくとも１種の結合剤成分を含む。結合剤は、一体的自己支持構造を形成するために、組成物を安定化または剛性化させる（例えば、そのレオロジーを修正し、例えば、その粘度を上昇させる）ことが可能な任意の材料でよい。結合剤として使用してよい材料には、ポリマー（例えば、プレセラミックポリマー）、オリゴマー、モノマー、溶媒、非溶媒、およびイオンなどが含まれるが、これらに限定するものではない。結合剤の例には、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリスチレン、ポリプロピレン、多糖（例えば、カラゲナン）、植物由来のコロイド、セルロースエーテル、および関連するポリマー、寒天、植物ゴム、ゼラチン、および／またはこれらの組合せが含まれる。組成物の安定化は、光化学的、熱的、機械的、またはその他の手段を含めた任意の化学的または物理的手段によって引き起こすことができる。ある実施形態では、結合剤は、単一のポリマーまたはポリマーの混合物にすることができる。その他の実施形態では、結合剤は、一部がセラミックまたはプレセラミック成分を含むその他の系の成分に含有されていてよい。
【００３６】
一実施形態において、一体的自己支持構造は化学的手段によって形成され、即ち、押出しの直前、間、および／または後の組成物の化学的処理によって、組成物の粘度に上昇をもたらすことができる。例えば、セラミック形成組成物は、化学的に処理することによって（例えば、重合および／または架橋することによって）共有結合（例えば、炭素−炭素、炭素−酸素、酸素−ケイ素、硫黄−硫黄、リン−窒素、炭素−窒素、金属−酸素、またはその他の共有結合）、イオン結合、水素結合（例えば、ヒドロキシル、アミン、カルボキシル、チオール、および／または同様の官能基の間など）、供与結合（例えば、金属イオンと単座または多座配位子との間の錯化またはキレート化）を形成することができ、あるいはその他の方法で処理することによって化学反応を引き起こすことができ、その結果、粘度に上昇をもたらす結合剤を含有してよい。そのような化学的処理は、熱、放射線、および／またはその他の手段の適用によって実施することができる。当業者なら、そのような処理に有用な技法に気が付き、かつ／またはそのような処理に有用な技法を考え出すことができる。
【００３７】
ある実施形態において、一体的自己支持構造は、セラミック形成組成物の１種または複数の成分の架橋によって形成される。例えば架橋は、組成物の結合剤成分の間で引き起こすことができる。一実施形態では、架橋は、組成物中に存在する官能性モノマーの重合によって生ずる。重合は、陰イオン、陽イオン、ラジカル、縮合、付加、開環、閉環重合、または任意の組合せを含めた、当業者に知られている手段によって実施することができる。いくつかの実施形態では、重合は自然発生的に生ずる。その他の実施形態では、重合は、電磁放射線に曝したときに生ずる。別の実施形態では、重合は、温度が変化したときに生ずる。
【００３８】
その他の実施形態において、架橋は、一体的自己支持構造が形成されるように組成物内のポリマー間で行われる。例えば、ポリマー鎖間の結合は、上述のように形成することができる。ある実施形態では、ポリマーの架橋は、ｐＨ、イオン濃度、溶媒濃度、および／または流体担体濃度の調節などの化学的環境の変化、および化学成分の添加などによって生ずる。一実施形態では、ポリマー鎖間の架橋は、金属イオンとポリマーとの間の錯化によって実現される。別の実施形態では、架橋は、ｐＨの調節（例えば、上昇または低下）によって生ずる。一実施形態では、架橋は、ポリマー内の負に帯電した部分が別のポリマー内の正に帯電した部分とイオン結合を形成することができるように、両性ポリマーまたはその混合物中の荷電部分間で引き起こすことができる。別の実施形態では、架橋は、少なくとも１種の流体担体の添加から生ずる。一実施形態では、少なくとも１種の流体担体の添加によって、流体担体とポリマーとの間に架橋が生じ、ゲルが形成される。
【００３９】
別の実施形態において、一体的自己支持構造は熱手段によって形成される。ある実施形態では、一体的自己支持構造は、加熱および／または冷却によって形成される。その他の実施形態では、一体的自己支持構造は、例えば加熱された気体、液体、または表面との接触を介して、伝導および／または対流によって形成される。その他の実施形態では、一体的自己支持構造は、電磁放射線、例えば紫外線、電子線、γ、ｘ線、赤外線、高周波、および／またはマイクロ波などに曝したとき形成される。いくつかの実施形態では、一体的自己支持構造は、機械的作用によって、例えば混合、剪断、衝撃、および／または振動によって形成される。
【００４０】
一実施形態において、一体的自己支持構造は、例えば中間相（例えば液晶相）と液体との間、中間相と固体との間、および／または多数の中間相の間での、相の変化によって形成される。
【００４１】
別の実施形態において、一体的自己支持構造は、例えば親水性部分と疎水性部分との間の相分離によって形成される。一実施形態では、一体的自己支持構造は、例えばポリマーの選択された部分での微小規模の相分離によって形成される。
【００４２】
いくつかの実施形態において、セラミック形成組成物は、少なくとも１種の流体担体を含む。流体担体は、組成物の可塑性を高め、かつ／または粘度を低下させるのに役立てることができる。一実施形態では、流体担体は、炭化水素、ケトン、油、アルコールなど、および／またはこれらの組合せなどの、極性および非極性有機物を含めた有機物でよい。その他の実施形態では、流体担体は、水などの水性であり、水との混和性があるその他の溶媒であり、または金属炭酸塩や金属重炭酸塩、金属硫酸塩、金属硝酸塩、金属ハロゲン化物などの溶解塩の水溶液である。
【００４３】
その他の実施形態において、セラミック形成組成物の追加の成分は、界面活性剤を含んでよい。界面活性剤は、非混和性溶媒同士の接着を促進させ（例えば乳化させる）、それと同時にセラミック前駆体固形分を均質に分散させるように、役立てることができる。本発明で使用することができる界面活性剤の例には、脂肪酸、脂肪エステル、脂肪アルコール、これらの誘導体、およびこれらの組合せが含まれる。
【００４４】
解凝集剤、凝固剤、結合剤、潤滑剤、分散剤、可塑剤、架橋剤（例えば、四ホウ化ナトリウム、四ホウ化アンモニウム、ホウ酸）、および濃化剤などの、セラミック形成組成物の加工性を高めることができる追加の成分は、当業者に知られており、本発明の組成物中に含めてもよい。
【００４５】
セラミック形成組成物は、押出し、射出成型、スリップキャスト、遠心キャスト、圧力キャスト、または乾式プレスなどの当業者に知られている方法によって、成型または成形することができる。組成物は、ジェット、ノズル、スピナレット、ダイ、フォーム、またはロールなどの成形要素を通して得ることができる。成形要素は、任意選択で空隙、空洞、格子、柱（ｔｒａｂｅｃｕｌａｅ）などを含む所望の断面プロファイルを有する構造が生成されるように、単純なまたは複雑な形状を有してよい。一実施形態では、組成物は、外部浴の流動あるいは液体および／または気体の流れの方向に逆らう方向に送達される。別の実施形態では、組成物は、外部浴の流動あるいは液体および／または気体の流れと同じ方向に送達される。押し出された材料は、延伸、成形、ダイもしくはローラ内の通過によってさらに修正し、あるいはその他の方法によって操作して、サイズ、形状、および／または内部材料特性を制御することができる。
【００４６】
一実施形態において、セラミック形成組成物は、一体的自己支持構造が形成されるように、押出しダイに通した直後に処理してよい。例えば押し出されると、組成物は、この組成物の１種または複数の成分が化学的に反応性を有する化学溶液または気体もしくは蒸気チャンバなどの環境と、接触するようになる可能性がある。一実施形態では、セラミック形成組成物を押し出したときに、結合剤などの組成物の成分の１種または複数が架橋剤と反応して結合剤成分同士で共有結合（または、イオン結合や水素結合などのその他の結合）を形成し、それによって一体的自己支持構造が生成されるように、化学架橋剤を含有する溶液中に押出しノズルを沈める。ある特定の実施形態では、架橋可能なポリマー結合剤を含むセラミック形成組成物を、円形断面プロファイルを有する押出しダイに通して化学架橋剤の溶液中に押し出し、それによって、ゴム状フィラメントの形をした一体的自己支持構造を生成する。
【００４７】
別の実施形態において、一体的自己支持構造は、流体担体の少なくとも一部の除去（例えば溶媒抽出）によって形成される。ダイに通す前のセラミック前駆体組成物は、第１の流体担体を含んでよい。ダイを通過したとき、セラミック前駆体組成物を第２の流体担体に浸漬してよく、このとき第１の流体担体は第２の流体担体に可溶であり、したがって第２の流体担体は、組成物から第１の流体担体を実質的に除去することになる。
【００４８】
例えば、流体セラミック前駆体は、ポリマーと、ポリマーが可溶な流体「Ａ」とを含んでよい。流体セラミック前駆体は、流体「Ａ」が可溶であるがポリマーは可溶ではない流体「Ｂ」の浴に、押し出してもよい。押出し物と流体「Ｂ」とを接触させると、流体「Ａ」が流体「Ｂ」に素早く拡散し、ポリマーが残されて結合剤として作用するようになる。この実施形態では、押し出された「本体」の稠密化の一部またはすべてを、一体的自己支持構造の形成と実質的に同時に実現することができる。稠密度は、溶媒「Ｂ」に曝される時間の長さによって、制御することができる。あるいは稠密度は、ポリマーが溶解するが流体「Ｂ」には溶解しない追加の流体を、流動性セラミック前駆体中に存在させることによって制御することができる。
【００４９】
いくつかの実施形態において、一体的自己支持構造は、流体担体の少なくとも一部が離液現象によって除去される、セラミック前駆体組成物（例えば、流動性セラミック前駆体組成物）のゲル化によって形成してよい。
【００５０】
一体的自己支持構造は、完全密度セラミック製品が形成されるように、当業者に知られている方法によって焼成しまたは焼結してよい。セラミック構造を形成するために組成物を焼結したら、この構造を任意選択でさらに処理してよい。例えば、セラミック構造の表面および／またはバルク特性は、加熱、冷却、化学および／または電磁放射線への曝露、１つまたは複数の段階でのか焼による処理などによって、修正することができる。さらに、セラミック構造には気体もしくは液体を浸み込ませ、または吸収させてよい。焼結後処理の例には、フレーム溶射、プラズマ、または化学気相成長、および／またはその他の方法が含まれる。
【００５１】
いくつかの実施形態において、本発明の方法は、連続プロセスとして行ってよい。例えば、連続プロセスでは、本明細書に記載される繊維または紐の形の押出し物の形成を行ってよく、この繊維または紐は、架橋環境内を移動するときに、次いで連続する乾燥および焼成環境内を移動するときに、ローラおよびプーリによって案内されるものである。押出し物は、異なる押出し速度で異なる性質を示すことができるので、プロセスは、特定の所望のセラミック製品に適するように調整してよい。一実施形態では、方法はさらに、セラミック体を連続プロセス内に案内するための、小径のワイヤまたはフィラメントの使用を含んでよい。ワイヤまたはフィラメントは、一連のローラおよびプーリ内を縫うように進んでよく、押出しノズルの出口側で連続プロセスに組み込んでもよく、あるいは、押出しノズルそのものに通してもよい。次いで押出しプロセスを開始することができ、同時にまたはわずかに遅れながら、ワイヤおよびフィラメントを押出し物と本質的に等しい速度で引き出すことができる。架橋押出し物は、「リーダ」に従いかつ装置内を縫って進むように、ワイヤの表面に化学的に結合することができ、または機械的に連結することができる。
【００５２】
本発明を、押出しによって実施されるとして述べてきたが、当業者に明らかにされる圧延および引抜きを含めたその他の形成方法が、利用可能と考えられる。
【実施例】
【００５３】
１種または複数のセラミック粉末、分散剤、およびポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、結合剤として架橋可能なポリマーを含むセラミック形成組成物を、四ホウ酸アンモニウム、ＰＶＡ用架橋剤の浴に押出しダイの出口が沈められている押出し装置内に投入する。その他の化学剤は、無機エステル化、有機エステル化、エステル化、アセタール化用の化学剤、およびその他の架橋剤を含めた、当技術分野で知られているＰＶＡのレオロジーを修正するのに使用することができる。典型的な組成物は、粒度範囲が１〜３ミクロンのセラミック粉末３０体積％、水６０体積％、ＰＶＡ  ４％、および残りはスラリーの流動性を増大させるために添加された分散剤および低分子量ポリマーである。組成物は、約１ｍ／秒の速度で、押出しダイ内から架橋剤の浴に直接押し出される。押出しは、室温で水に溶解した四ホウ酸アンモニウムの浴に沈められた、直径約４００ミクロンのオリフィスを通して行われる。ＰＶＡは、組成物が押し出されるときに架橋され、自己支持型のゼリー状繊維を形成する。典型的には、押出し物が約１ｍ／秒で移動する場合、架橋剤に曝される長さが３〜５ｃｍになったときが、押出し物を円形断面に固定するのに、かつ十分な強度を繊維に与えるのに十分であり、それによって、架橋剤の浴から持ち上げかつ取り扱うことが可能になる。押出し物は、この段階で、押出し物を乾燥させるため、スプールに巻き付けるのにまたは一組のプーリおよびローラを横断するのに十分な長さを有する。操作パラメータに応じて、若干の流体担体を、架橋されたＰＶＡの離液現象によって除去してもよい。典型的には、押出し物は、架橋浴から除去されたときに延伸し、その結果、押出し物の直径が架橋直後の直径から減少する。押出し物を、室温または温風で乾燥し、押出し物が乾燥するときに、セラミック粒子を一緒に引き出す。この動きは、架橋されまたはゲル化された押出し物があまり剛性ではなく、したがって分子間の動きを順応させることができるので、可能である。セラミック粒子が十分に分散される場合、そのような乾燥は、セラミック粉末の充填密度に、実に容易に４０〜６０％の範囲の非常に著しい上昇をもたらすことができる。次いで乾燥された押出し物を焼結して、押出し物に類似しておりまたは本質的に同一の形状を有するセラミック製品を形成する。
【００５４】
本発明は、その適用例が、上記説明で述べられた構造の詳細および構成要素の配置に限定されない。本発明は、その他の実施形態が可能であり、様々な方法で行いまたは実施することが可能である。また、本明細書で使用された言い回しおよび用語は、説明を目的としたものであり、限定するものと見なすべきではない。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、およびこれらの変形例の、本明細書での使用は、以下に列挙される項目およびそれらの均等物、ならびに追加の項目を包含するものとする。
【００５５】
本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様について、このように述べてきたが、様々な変形例、修正例、および改善例を、当業者なら容易に思い浮かべることが理解されよう。そのような変形例、修正例、および改善例は、この開示の一部とし、本発明の精神および範囲内にあるものとする。したがって、前述の説明および図面は、ほんの一例である。
【国際調査報告】
2009532228.tif 000002
2009532228.tif 000003
2009532228.tif 000004
2009532228.tif 000005
2009532228.tif 000006
2009532228.tif 000007