(57)【要約】  １つの態様では、主にＭｇ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18に近い組成を有するコージエライトで構成される、セラミック物品について開示する。該セラミック物品は、水銀ポロシメータによる測定で、比較的大きい孔隙率、及び比較的狭い孔隙径分布の独特の組合せによって特徴付けられる微細構造を有しており、それが、フィルタの長さに沿った圧力損失の軽減と同時に、高い熱耐久性及び高いろ過効率が必要とされるセラミックフィルタ用途に有用なセラミック構造を与える。このようなセラミック基体は、特に、ディーゼル微粒子フィルタまたはＤＰＦなどのフィルタ用途に非常に適している。本明細書に記載のセラミック物品の製造方法についても開示する。
2009536603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
６２％よりも大きい全孔隙率、０．４未満の孔隙径分布（ｄfactor）、１０μｍよりも大きいメジアン孔隙径、及び、２５℃〜８００℃の温度での１０．０×１０-7／℃未満の軸方向における熱膨張率を有し、ここでｄfactor＝(ｄ50−ｄ10)／ｄ50である、多孔性のコージエライト組成物を含む、セラミックハニカム構造体。
【請求項２】
前記全孔隙率が６５％よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム構造体。
【請求項３】
前記全孔隙率が６２％よりも大きく７５％未満の範囲であることを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム構造体。
【請求項４】
前記全孔隙率が１５μｍ〜３０μｍのメジアン孔隙径を有することを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム構造体。
【請求項５】
前記孔隙径分布が０．３５未満であることを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム構造体。
【請求項６】
前記孔隙径分布が０．３０〜０．４０の範囲であることを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム構造体。
【請求項７】
セラミックハニカム物品の製造方法であって、
酸化マグネシウム源、アルミナ形成源、及び、シリカ源から選択される、無機バッチ成分と、
１．００未満のｄｐbreadthを有するジャガイモデンプンを含み、ｄｐbreadth = (ｄｐ90−ｄｐ10)／ｄｐ50である、孔隙形成剤と、
液体溶媒と、
結合剤と、
を含む、可塑化コージエライト前駆体バッチ組成物を提供し、
前記可塑化コージエライト前駆体バッチ組成物からハニカム未焼成体を形成し、
前記ハニカム未焼成体を、コージエライトを含み、６０％より大きい全孔隙率、０．５未満の孔隙径分布、１０μｍよりも大きいメジアン孔隙径、及び、２５℃〜８００℃の温度で１０．０×１０-7／℃未満の軸方向における熱膨張率を有する、多孔性のセラミックハニカム物品に転換するのに効果的な条件下で焼成する、
各工程を有してなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミック物品に関し、さらに詳細には、排気後処理用途、特に、ディーゼル排気のろ過用途に適切な特性を有するセラミック物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、その効率性、耐久性、及び経済性の面から、ディーゼルエンジンに大きな関心が向けられている。しかしながら、米国及び欧州では、ディーゼル排気の環境及び人間への悪影響について詳しく調査されている。このように、より厳しい環境規制により、ディーゼルエンジンには、ガソリンエンジンと同一水準を保つことが求められるであろう。したがって、ディーゼルエンジンの製造業者及び排ガス制御会社は、より速く、よりきれいで、消費者にとって最小限のコストに押さえつつ、すべての動作条件下において最も厳しい要件を満たすディーゼルエンジンの実現に取り組んでいる。
【０００３】
ディーゼル排気の軽減についての最大の課題のひとつは、ディーゼル排気流に存在するディーゼル微粒子物質レベルの抑制である。１９９８年に、カリフォルニア大気資源委員会によって、ディーゼル微粒子が毒性の大気汚染物質であることが公表され、移動及び固定汚染源から生じるディーゼル微粒子汚染の濃度及び粒径を規制する法案が可決された。
【０００４】
ディーゼル微粒子物質は、主に炭素煤からなる。ディーゼル排気に由来する炭素煤を除去する１つの方法は、ディーゼルトラップに通すことである。最も広範に利用されるディーゼルトラップは、フィルタ基体の多孔壁上の煤を捕捉することにより、ディーゼル排気をろ過する、ディーゼル微粒子フィルタである。ディーゼル微粒子フィルタは、排気流れを顕著に妨げることなく、煤の完全に近いろ過作用を提供するように設計されている。しかしながら、煤層がディーゼル微粒子フィルタの吸気口の表面に集まるため、透過性の低い煤層によってエンジンに対するフィルタの逆圧の緩やかな上昇が生じ、エンジンにさらに負荷をかけることとなる。炭素がフィルタに、ある程度堆積すると、煤を燃焼させることによってフィルタを再生させ、逆圧を低水準に戻さなければならない。通常、再生は、エンジン管理を制御した状態で達成され、それによって緩慢燃焼が開始され、数分間持続し、その間に、フィルタ内の温度は約４００℃〜６００℃から最大で約８００℃〜１０００℃にまで上昇する。
【０００５】
低い熱膨張率（ＣＴＥ）を与えると同時に低コスト材料でもあるコージエライトは、ディーゼル排気のろ過における、選択材料である。そのため、壁流型の多孔性コージエライトセラミックフィルタは、１９８０年代初めから一部のディーゼルエンジンの排気流の微粒子除去に使用されている。ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）は、ＣＴＥが低く（耐熱衝撃性）、圧力損失が小さく（エンジン効率）、ろ過効率が高く（排気流からほとんどの微粒子を除去）、低コストであることを兼ね備えているのが理想的である。しかしながら、コージエライトのＤＰＦでは、高ろ過効率、高強度、きわめて小さい圧力損失の組合せの達成が難しいことが分かっている。
【０００６】
よって、従来のＤＰＦ設計には、孔隙率、孔隙径分布、熱膨張、強度、弾性率、圧力損失、及び製造し易さを含めた、幾つかの要素のバランスをとることが必要とされる。さらには、物理的特性と加工性の許容できる組合せを有するフィルタを製造するため、幾つかの工業技術を考量することが必要とされる。例えば、孔隙率の上昇は、粗めの原料の使用、孔隙形成剤(pore formers)の使用、及び／または、低めの焼結温度によって、しばしば達成される。しかしながら、これらの各アプローチは、結果的に、所望の用途におけるフィルタの耐久性を危うくしうる、熱膨張の増大をもたらすことが知られている。さらには、フィルタの熱容量及び熱伝導率は、一般には孔隙率が上昇するにつれて低下し、よって、作動の間に、より高温かつ、より厳しい勾配につながる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フィルタを最適化するためには、熱容量及び熱伝導率を引き下げる、比較的小さい孔隙は、透過性を妨げうることから、最小限に抑えられるべきである。しかしながら、十分なろ過効率及び強度を維持するためには、比較的大きい孔隙もまた最小限に抑えられるべきである。孔隙が大きいと互いの連結に乏しく、ろ過の間に煤によって孔隙が目詰まりし、煤の取り込みによる望ましくない急激な圧力の低下、及びそれに関連したろ過効率の低下を生じることが判明している。
【０００８】
フィルタの長さに沿った圧力損失が小さいと同時に、熱耐久性が高く、ろ過効率が高いことが必要とされるフィルタ用途に適した、最適化されたセラミック物品を得ることは、当技術分野において有利であるとみなされるであろう。具体的には、比較的大きい孔隙率、比較的狭い孔隙径分布、及び、比較的小さい熱膨張率によって特徴付けられる孔隙微細構造を有するセラミック物品が当技術分野において必要とされている。このため、後述するように、本発明はそのような基体及びそれらの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はセラミック物品に関し、さらに詳細には、排気後処理用途、特に、ディーゼル排気のろ過用途に適切な特性を有するセラミック物品に関する。
【００１０】
本発明の第１の態様では、６２％より大きい全孔隙率を有する多孔性のセラミック基体が提供される。セラミック基体は、さらに、０．４未満の（dfactor）と１０μｍより大きいメジアン孔隙径を有する制御された孔隙径分布、及び、２５℃〜８００℃の温度で１０．０×１０-7／℃未満の軸方向における熱膨張率を有する。
【００１１】
本発明のセラミック基体は、高温用途に適しており、具体的には、小さい圧力損失、高いろ過効率、良好な強度を示す、ディーゼル排気ろ過装置としての用途に適している。この目的のため、別の態様では、流入端及び流出端と、流入端から流出端まで延在する、孔壁を有した、おびただしい数のセルと、を有する、セラミックハニカム基体が提供され、ここで、流入端におけるセルの総数のうち一部がその長さ部分に沿って塞がれ、流入端で開放されている残りのセルはその長さ部分に沿って流出端で塞がれ、それによって、エンジンの排気流は、流入端から流出端までハニカムのセルを通り、開放セル内へと流れ、次にセル壁を通り、流出端の開放セルを通じて構造体の外へと流出する。
【００１２】
本発明の別の態様では、上述の多孔性のセラミック物品の製造方法も提供される。本方法には、無機セラミック形成バッチ組成物と、１．００未満のｄｐbreadthによって特徴付けられる孔隙径分布を有するジャガイモデンプンを含む孔隙形成剤と、液体溶媒と、結合剤系と、を含む可塑化されたコージエライト前駆体バッチ組成物を提供する工程が含まれる。次に、ハニカム未焼成体を、可塑化されたセラミック前駆体バッチ組成物から形成した後、未焼成体をセラミックハニカム物品に転換するのに効果的な条件下で焼成する。１つの態様では、得られた焼成セラミックハニカム物品は、６２％より大きい全孔隙率、及び、０．４未満の（dfactor）を有する制御された孔隙径分布、１０μｍよりも大きいメジアン孔隙径、さらには、２５℃〜８００℃の温度で１０．０×１０-7／℃未満の軸方向における熱膨張率を有する。
【００１３】
さらに別の態様では、本発明は、本明細書に記載される方法によって製造されるセラミック物品を提供する。
【００１４】
本発明のさらなる態様は、一部は、詳細な説明、図面、及び添付の請求の範囲において説明され、また一部は、詳細な説明から得られ、あるいは、本発明の実践によって判明するであろう。前述の概要及び後述の詳細な説明は典型例であり、説明のみを目的としており、開示される本発明を限定するものではないことと理解されたい。
【００１５】
本明細書に取り込まれ、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その説明と共に例示するものであり、本発明の原理を説明する役割をするものであり、限定するものではない。
【００１６】
本発明は、以下の詳細な説明、実施例、及び、添付の請求の範囲、ならびにそれらの前述および後述の説明を参照することにより、さらに容易に理解することができる。しかしながら、本組成物、装置、及び／または方法を開示し、説明する前に、他に特に規定されない限り、本発明が、開示される特定の物品、装置、及び／または方法に限定されず、当然ながら変化しうるものとして理解されたい。
【００１７】
先に簡潔に説明したように、本発明は、フィルタの長さに伴う圧力損失が小さいと同時に、熱耐久性が高く、ろ過効率が高いことが必要とされる、セラミックフィルタ用途に有用な改善されたセラミック物品の提供に努める。この目的のため、孔隙微細構造を、比較的大きい孔隙率、比較的狭い孔隙径分布、及び比較的低い熱膨張率によって特徴付けられる、焼成されたセラミック基体に提供する。このような微細構造は、望ましくない逆圧の上昇を最小限に抑えると共に、フィルタに適用すべきウォッシュコートをより高水準で施用することができることが判明した。
【００１８】
それらに従い、本発明は、１つの態様において、主に結晶相のコージエライト組成物からなるセラミック物品を提供する。セラミック物品は、水銀ポロシメータでの測定で、比較的大きい孔隙率と比較的狭い孔隙径分布の独特の組合せによって特徴付けられる微細構造を有しており、そのために、セラミック構造体が、フィルタの長さに沿った圧力損失が小さいことと同時に、高い熱耐久性と高いろ過効率が要求される、セラミックフィルタ用途に有用になっている。このようなセラミック基体は、特に、ディーゼル微粒子フィルタまたはＤＰＦなどのフィルタ用途に非常に適している。
【００１９】
１つの態様では、本発明のセラミック物品は、比較的大きい全孔隙率を有する。例えば、本発明のセラミック物品は、６０％より大きい、６２％より大きい、または６５％より大きい、全孔隙率（％Ｐ）を含んでいて差し支えない。さらに別の態様では、セラミック物品の全孔隙率は、６０％より大きく７５％未満、６２％より大きく７５％未満、または６５％より大きく７５％未満の範囲であって構わない。
【００２０】
比較的大きい全孔隙率に加えて、本発明にかかるコージエライトのセラミック基体はまた、比較的細かい及び／または比較的大きい孔隙直径の割合を最小限に抑えることによって明らかにされる、比較的狭い孔隙径分布を含んでいて差し支えない。この目的ため、相対的な孔隙径分布は、本明細書では、水銀ポロシメータで測定される孔隙率を１００で割った体積百分率である、孔隙比によって表すことができる。例えば、値ｄ50は、孔隙体積に基づいたメジアン孔隙径であり、マイクロメートル単位で測定される。したがって、ｄ50は、セラミックの開放孔隙率の５０％に水銀が侵入する、孔隙直径である。値ｄ90は、孔隙体積の９０％がｄ90の値よりも小さい直径を有する孔隙からなる、孔隙直径であり、したがって、ｄ90もまた、セラミックの開放孔隙率の１０体積％に水銀が侵入する、孔隙直径に等しい。さらには、値ｄ10は孔隙体積の１０％がｄ10の体積よりも小さい直径を有する孔隙からなる孔隙直径であり、したがって、ｄ10は、セラミックの開放孔隙の９０体積％に水銀が侵入する、孔隙直径に等しい。ｄ10及びｄ90の値はマイクロメートル単位でも表すことができる。
【００２１】
孔隙比ｄ10は、１つの態様では、少なくとも４μｍ、少なくとも６μｍ、または少なくとも８μｍであって差し支えない。別の態様では、ｄ10は、４μｍ〜１８μｍの範囲であって構わない。さらに別の態様では、孔隙比ｄ10は６μｍ〜１５μｍの範囲であってもよい。
【００２２】
孔隙比ｄ90は、１つの態様では、少なくとも２０μｍ、少なくとも２３μｍ、または少なくとも２５μｍであって差し支えない。別の態様では、ｄ90は、２０μｍ〜５０μｍの範囲であって構わない。さらに別の態様では、孔隙比ｄ90は２５μｍ〜４０μｍの範囲であってもよい。
【００２３】
本セラミック物品に存在する孔隙のメジアン孔隙径ｄ50は、１つの態様では、１０μｍより大きく、１５μｍより大きく、または２０μｍより大きくて差し支えない。別の態様では、メジアン孔隙径は、少なくとも１７μｍ、１９μｍ、２１μｍ、２３μｍ、２５μｍ、及び２７μｍの典型的なメジアン孔隙直径を含む、１５μｍ〜３０μｍの範囲であって構わない。さらに別の態様では、メジアン孔隙径は、例えば１５μｍ〜２５μｍの範囲を含む、前記メジアン孔隙径から派生するいずれかの範囲であって差し支えない。
【００２４】
本発明にかかるセラミック物品の比較的狭い孔隙径分布は、１つの態様では、孔隙比としてさらに定量化されるメジアン孔隙径ｄ50よりも狭い孔隙径分布の幅によって証明することができる。本明細書では、メジアン孔隙径ｄ50よりも細かい孔隙径の分布幅は、値（ｄ50−ｄ10)／ｄ50を表す、「ｄfactor」値で表される。この目的のため、本発明の１つの態様におけるセラミック構造体は、０．４０未満、０．３５未満、または０．３０未満のｄfactorを含む。さらに別の態様では、本発明のセラミック構造体は、０．３０〜０．４０未満のｄfactorを含みうる。
【００２５】
本発明にかかるセラミック物品の比較的狭い孔隙径分布は、別の態様では、孔隙比としてさらに定量化されるメジアン孔隙径ｄ50に比べて、孔隙径分布の幅が細かい、または粗いことによっても証明することができる。本明細書では、メジアン孔隙径ｄ50よりも細かい、または粗い孔隙径分布の幅は、値（ｄ90−ｄ10）／ｄ50を表す「ｄbreadth」または「ｄB」値で表される。この目的のため、１つの態様における本発明にかかるセラミック構造体は、１．５０未満、１．２５未満、１．１０未満、または１．００未満のｄB値を含む。
【００２６】
本発明のセラミック基体は、別の態様では、低い熱膨張率を示し、結果的に、優れた耐熱衝撃性（ＴＳＲ）をもたらすことができる。当業者に理解されるように、ＴＳＲは熱膨張率（ＣＴＥ）に反比例する。つまり、熱膨張率の低いハニカム構造体は、耐熱衝撃性がより大きく、最終用途であるフィルタへの適用において被る広範な温度変動を切り抜けることができる。したがって、１つの態様では、本発明のセラミック物品は、ディラトメトリーの測定では、２５℃〜８００℃の温度で、８．０×１０-7／℃未満、７．０×１０-7／℃未満、または６．０×１０-7／℃未満を含む、９．０×１０-7／℃未満の軸方向における非常に低い熱膨張率（ＣＴＥ）を有することによって特徴付けられる。別の実施の形態では、軸方向における熱膨張率（ＣＴＥ）は、２５℃〜８００℃の温度で、８．０×１０-7／℃〜１０．０×１０-7／℃の範囲でありうる。
【００２７】
本発明の基体のＣＴＥは、１つの態様では、構造における微小なひび割れのために、一般には約１５．０×１０-7／℃〜１８．０×１０-7／℃であるコージエライトの格子の平均ＣＴＥよりも低い。コージエライト基体はまた、随意的に、基体を構成するコージエライトの晶子に、好ましい、非無作為的な結晶方位を示してもよい。基体が管状、セル状、またはハニカム型の形状を有する場合、コージエライト結晶は、基体の壁に形成された表面と平行な、平面に横たわる結晶のｃ軸に優先的に配向されることが好ましい。晶子のこの好ましい配向性は、コージエライトが、結晶のｃ軸方向に負のＣＴＥを示すことから、壁表面と平行の方向に沿って測定される基体の熱膨張の低減に寄与する。
【００２８】
さらに別の態様では、本発明のセラミック組成物は、当業者に理解されるように、比較的大きい体積熱容量に変換可能な、比較的大きい嵩密度を示すことができる。さらには、体積熱容量が大きいと、セラミック物品の使用時における耐久性が良好になることを示唆している。この目的を達成するため、１つの態様では、本発明のセラミック組成物は、３００ｇ／ｌ、４００ｇ／ｌ、５００ｇ／ｌ、６００ｇ／ｌ、７００ｇ／ｌ、及び８００ｇ／ｌの典型的な密度を含む、約２００ｇ／ｌ〜約９００ｇ／ｌの範囲の嵩密度を示しうる。
【００２９】
本発明のセラミック基体は、特定の用途に適した任意の形態または形状であって差し支えない。本発明の基体が特に適している、ディーゼル微粒子フィルタなどの高温ろ過用途においては、基体は、ハニカムモノリスのような多セル構造を有することが好ましい。
【００３０】
典型的なハニカムモノリス構造体は、流入及び流出端または面、ならびに流入端から流出端にかけて延在する非常に多数のセルを有していて差し支えなく、該セルは孔壁を有していて構わない。さらには、ハニカム構造体は、１０．９セル／ｃｍ2（７０セル／インチ2）〜６２セル／ｃｍ2（４００セル／インチ2）のセル密度を有していて差し支えない。流入端または面における一部のセルは、１つの態様では、参照することにより本明細書に援用される米国特許第４，３２９，１６２号明細書に記載されるハニカム構造体と同一または同様の組成を有するペーストで塞がれてもよい。塞栓は、セルの端部にのみ存在し、典型的には約５〜２０ｍｍの深さであるが、この値は様々であってよい。流出端の一部のセルであって、流入端のそれに対応しないセルが塞がれる。したがって、各セルは片端のみが塞がれる。配置は、市松模様のように、所定の面上に１つおきに塞がれたセルを有することが好ましい。
【００３１】
この塞栓の配置により、排気流と基材の孔壁がさらに密接する。排気流は流入端の開放セルを通じて基材内に流入し、多孔性のセル壁を通り、流出端の開放セルを通じて構造体の外へ流出する。本明細書に記載する種類のフィルタは、チャネルを交互に塞ぐことにより得られる流路が、排気がフィルタを出る前に多孔質のセル壁を通って流れるように処理されることを要求することから、「壁流」フィルタとして知られている。
【００３２】
従来のコージエライトフィルタと比較して、強度が改善されると同時に、高いろ過性を有しつつ、圧力損失が軽減された、コージエライトディーゼル微粒子フィルタが、本発明によってもたらされる。フィルタの圧力損失は、ディーゼル微粒子フィルタの壁に炭素煤を蓄積させる作用をする。蓄積する煤の量が増加は、フィルタ壁及び炭素煤層を通過する排気ガスの流れに対する抵抗の漸進的な増大を生じさせる。この流れに対する抵抗は、フィルタの長さに亘って測定可能な圧力損失を呈し、結果として、エンジンに対する逆圧の増加につながることとなる。
【００３３】
所定の煤の取り込み（ｇ／ｌ）における圧力損失の増大は、フィルタの形状、セラミック壁の透過性、及び蓄積される煤層の透過性に応じて決まる。圧力損失に影響を与える幾何学的因子としては、フィルタの長さと直径、フィルタ端の塞栓の深さ、単位面積あたりのセル数、及び壁の厚さが挙げられる。煤が取り込まれる前のきれいなセラミック壁の透過性は、孔隙率、孔隙径分布、及び孔隙の連結性によって調節される。さらには、煤の取り込みの最初の段階では、一部の煤がセラミック壁の表面の孔隙内に入り込む。これが煤の堆積前のきれいな壁の透過性に比べて、壁の透過性を低下させる。この透過性の低下は、フィルタを通して圧力低下を増大させる。煤の取り込みのこの最初の段階では、圧力低下が所定の煤の取り込みによってどの程度大きくなるかは、フィルタ壁の孔隙内に存在する煤の透過性によって決まる。セラミック壁の孔隙内の煤の透過性は、言い換えれば、煤粒子が孔隙内にどの程度高密度に充填されるかによって決定する。煤粒子がより高密度に充填されると、孔隙内の煤を通じてガスの透過性は低くなり、したがって、内部に煤が存在する壁を通じて透過性が低くなるであろう。壁に充填される煤密度、及び、煤を含めた壁の透過性もまた、壁を含めたセラミックの孔隙率、孔隙径分布、及び孔隙の連結性の影響を受けるということが判明している。したがって、孔隙率、孔隙径分布、及び孔隙の連結性は、きれいなフィルタ及び煤を取り込んだフィルタの圧力損失に影響を与え、これは、言い換えれば、燃料経済及びディーゼルエンジンの能率に影響を及ぼす。
【００３４】
フィルタ壁の表面の孔隙が煤で満たされると、さらなる煤は、主に壁表面に蓄積し、煤層を形成し、それがさらなる煤の堆積に伴って次第に厚さを増すこととなる。この煤層の低透過性が、圧力損失のさらなる増大をもたらす。
【００３５】
圧力損失の軽減に加えて、本発明の他の有利な点には、ろ過効率が高いこと、及び、孔隙率の大きいろ過構造と比較して、強度が改善されたことが含まれる。これは、孔隙率因子に関連して先に述べた、孔隙率、メジアン孔隙径、及び孔隙径分布の独特の組合せによるものである。
【００３６】
本発明はまた、上述の本発明にかかるコージエライト基体の製造法を提供する。この目的を達成するため、前記微細構造を有するセラミック物品が孔隙形成剤としてのジャガイモデンプンを含む、セラミック前駆体バッチ組成物によって実現されうることが見出されている。したがって、本発明の方法は、一般的には、最初に、無機セラミック形成バッチ成分、ジャガイモデンプン孔隙形成剤、液体溶媒、及び結合剤系を含む、可塑化した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。可塑化したセラミック前駆体バッチ組成物から、所望の形状を有する未焼成体を形成することができる。次に、形成された未焼成体を、該未焼成体がセラミック物品に転換するのに効果的な条件下で焼成することができる。
【００３７】
無機バッチ成分は、焼成の際に、セラミック、ガラス−セラミック、ガラス、またそれらの組合せからなる第１焼成相組成物を提供可能な、無機成分の任意の組合せであってよい。したがって、本明細書では、ガラス、セラミック、及び／またはガラス−セラミック組成物の組合せには、例えば混合物または複合材料などの物理的及び／または化学的組合せの両方が含まれるものと理解されたい。
【００３８】
これらの無機セラミック粉末バッチ混合物の調製に使用するのに適切な、典型的かつ非限定的な無機バッチ成分としては、コージエライト、ムライト、粘土、カオリン、酸化マグネシウム源、タルク、ジルコン、ジルコニア、スピネル、アルミナ及びそれらの前駆体を含むアルミナ形成源、シリカ及びそれらの前駆体を含むシリカ形成源、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミノケイ酸リチウム、アルミナシリカ、長石、チタニア、溶融シリカ、例えば炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはこれらの混合物などの窒化物、炭化物、ホウ化物が挙げられる。
【００３９】
１つの態様では、無機バッチ成分は、酸化マグネシウム源、アルミナ形成源、及びシリカ源から選択することができ、さらには、焼成の際にコージエライト、ムライト、またはそれらの混合物を含むセラミック物品が得られるように選択することができる。例えば、限定はしないが、１つの態様では、少なくとも約９３重量％のコージエライトを含むセラミック物品を提供するように無機バッチ成分を選択することができ、前記コージエライトは実質的に約４９〜約５３重量％のＳｉＯ2、約３３〜約３８重量％のＡｌ2Ｏ3、及び、約１２〜約１６重量％のＭｇＯからなる。この目的を達成するため、典型的な無機コージエライト前駆体粉末バッチ組成物は、約３３〜約４１重量％の酸化アルミニウム源、約４６〜約５３重量％のシリカ源、及び約１１〜約１７重量％の酸化マグネシウム源を含んでいてもよい。コージエライトの形成に適した、典型的な限定されない無機バッチ成分の混合物としては、参照することにより本明細書に援用される、米国特許第３，８８５，９７７号明細書に開示されるものが挙げられる。
【００４０】
無機セラミックバッチ成分はまた、酸化物、水酸化物などの材料から合成することも可能である。あるいは、それらは、粘土、タルク、またはそれらの組合せなどの天然の無機物であってもよい。したがって、本発明は、特定の種類の粉末または原料に限定されず、最終的なセラミック基体に望ましい特性に応じて選択できるものと理解されたい。
【００４１】
１つの態様では、典型的な、限定されない酸化マグネシウム源として、タルクが挙げられる。さらなる態様では、適切なタルクとして、少なくとも約５μｍ、少なくとも約８μｍ、少なくとも約１２μｍ、または少なくとも約１５μｍの平均粒径を有するタルクが挙げられる。さらに別の態様では、タルクは板状タルク(platy talc)であってもよい。本明細書では、板状タルクとは、平板状の(platelet)粒子形態、すなわち、２つの長辺(long dimensions)と１つの短辺(short dimension)を有する粒子、または、例えば、厚さに比べて長さと幅が極端に長い平板状 (platelet)を呈するタルクのことをいう。１つの態様では、タルクは、約０．５０、０．６０、０．７０、または０．８０よりも大きい形態指数を有する。このため、形態指数は、米国特許第５，１４１，６８６号明細書に開示されるように、タルクの平板度(degree of platiness)の1つの尺度である。形態指数を測定する１つの典型的な手順は、ホルダにサンプルを入れ、板状のタルクの配向性をサンプルホルダの平面内で最大となるようにすることである。次に、配向されたタルクのＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを決定することができる。形態指数は、次の方程式を用いて、タルクの板状の特徴を、ＸＲＤピーク強度と半定量的に関連付ける：
【数１】
2009536603.tif 000003
【００４２】
ここで、Ｉxはピーク強度であり、Ｉyは反射強度である。本発明に使用するのに適切な、市販の酸化マグネシウム源としては、限定はしないが、カナダ国オンタリオ州オークビル所在のLuzenac社から市販されるミストロン００２及び／またはＦＣＯＲタルク、ならびに、米国モンタナ州ディロン所在のBarrett's Minerals社から市販される９６−６７タルクが挙げられる。
【００４３】
典型的なアルミナ形成源としては、酸化アルミニウム、または十分に高温まで加熱された場合に実質的に１００％の酸化アルミニウムを生じさせ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な例としては、コランダムまたはαアルミナ、γアルミナ、遷移アルミナ(transitional aluminas)、例えばギブス石及びバイヤライト(bayerite)、ベーム石、ダイアスポア、アルミニウムイソプロポキシド(aluminum isopropoxide)などの水酸化アルミナが挙げられる。市販のアルミナ源としては、約４〜６μｍの粒径、及び約０．５〜１ｍ2／ｇの表面積を有する、例えばＣ−７１４及びＣ−７０１などのＡｌｃａｎ  Ｃ−７００系などの比較的目の粗いアルミナが挙げられる。Almatis社から市販される、Ａ１０及びＡ−１６ＳＧアルミナなど、約０．５〜２μｍの粒径、及び約８〜１１ｍ2／ｇの表面積を有する、比較的目の細かいアルミナもまた使用することができる。さらに別の態様では、アルミナ形成源は、Nyacol社から市販されるＡＬ２０など、２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の粒径を有するコロイダル・アルミナであってもよい。
【００４４】
必要に応じて、アルミナ源に、分散可能なアルミナ形成源を含めることもできる。本明細書では、分散可能なアルミナ形成源とは、少なくとも実質的に溶媒または液状媒質に分散可能で、溶媒または液状媒質にコロイド状の懸濁を提供するのに使用可能な、アルミナ形成源のことである。１つの態様では、分散可能なアルミナ源は、少なくとも２０ｍ2／ｇの特定の表面積を有する、比較的表面積の大きいアルミナ源であって差し支えない。あるいは、分散可能なアルミナ源は、少なくとも５０ｍ2／ｇの特定の表面積を有していてもよい。典型的な態様では、本発明の方法に使用するのに適切な分散可能なアルミナ源には、一般にはベーマイト、疑似ベーマイト、及びアルミニウム一水和物といわれる、α−酸化アルミニウム一水和物（ＡｌＯＯＨ・ｘ・Ｈ2Ｏ）を含めてもよい。別の典型的な態様では、分散可能なアルミナ源には、さまざまな量の化学結合水またはヒドロキシル官能基を含みうる、いわゆる遷移または活性アルミナ（すなわち、オキシ水酸化アルミニウム(aluminum oxyhydroxide)、ならびにχ、η、ρ、ι、κ、γ、δ、及びθアルミナ）が挙げられる。本発明に使用できる、市販されている分散可能なアルミナ源の具体例としては、限定はしないが、米国テキサス州ヒューストン所在のCONDEA Vista Companyから市販されるDispal Boehmite、及びAlmatis社から市販されるαアルミナＡ１０００が挙げられる。
【００４５】
適切なシリカ源としては、１つの態様では、粘土、または、例えばカオリン原料、焼成カオリン、及び／またはそれらの混合物などの混合物が挙げられる。典型的な、限定されない粘土としては、約７〜９μｍの粒径及び約５〜７ｍ2 ／ｇの表面積を有する、Ｈｙｄｒｉｔｅ  ＭＰ（商標）などの非剥離のカオリナイト粘土原料、Ｈｙｄｒｉｔｅ  ＰＸ（商標）及びＫ−１０粘土原料など、約２〜５μｍの粒径及び約１０〜１４ｍ2 ／ｇの表面積を有するもの、及び、約１〜３μｍの粒径及び約１３〜１７ｍ2 ／ｇの表面積を有する、ＫＡＯＰＡＱＵＥ−１０（商標）などの剥離されたカオリナイト、約１〜３μｍの粒径及び約６〜８ｍ2 ／ｇの表面積を有する、Ｇｌｏｍａｘ ＬＬなどのか焼粘土が挙げられる。上記材料はすべて、米国ジョージア州、ドライブランチ所在のDry Branch Kaolin社より入手可能である。
【００４６】
さらなる態様では、シリカ形成源として、さらに、必要に応じて、溶融ＳｉＯ2、コロイダル・シリカ、水晶またはクリストバライトなどの結晶質シリカ、またはアルミナが少なく実質的に無アルカリのゼオライトを含む、シリカ原料を含めることができることも理解されたい。この目的を達するための市販の石英(quartz silica)形成源としては、限定はしないが、米国オハイオ州バイズビル所在のLaguna Clay社から入手可能な、Ｃｅｒａｓｉｌ  ３００、Ｕｎｉｍｉｍ Ｓｉｌｖｅｒｂｏｎｄ ２００、及びＩｍｓｉｌ Ａ２５シリカが挙げられる。また、さらに別の態様では、シリカ形成源として、例えばケイ酸またはシリコン有機金属化合物など、加熱時に遊離のシリカを形成する化合物が挙げられる。
【００４７】
上述したように、可塑化されたセラミック前駆体バッチ組成物は、さらに、ジャガイモデンプン孔隙形成剤を含む。当業者に理解されるように、孔隙形成剤は、未焼成体を乾燥または加熱する間の燃焼によって蒸発または気化し、通常は他の方法で得られるよりも、大きい孔隙率及び／または粗い望ましいメジアン孔隙径をもたらす、一過性の(fugitive)粒子材料である。従来の孔隙形成剤は、焼成段階の間に、形成された未焼成体から「燃焼除去される(burns out)」任意の粒子状物質であって差し支えなく、典型的には、元素炭素、グラファイト、セルロース、小麦粉等のような燃焼除去物質であって構わないが、これらに限定されない。本発明にかかる可塑化されたセラミック前駆体バッチ組成物には、随意的に、任意の１種類以上の上記の従来の孔隙形成剤を含めることができるが、ジャガイモデンプン孔隙形成剤を使用することにより、微細構造及び上述の物理的性質の独特の組合せを有するセラミック物品の製造を可能にすることを見出した。
【００４８】
本方法に使用する適切なジャガイモデンプンは、１つの態様では、１．０未満、０．９未満、または０．８未満のｄｐbreadth 粒径比を有する、比較的狭い粒径分布を呈することができる。本明細書では、ｄｐbreadth 粒径比は、値(ｄｐ90−ｄｐ10)／ｄｐ50として表され、ここで、ｄｐ50値は、ジャガイモデンプンのメジアン粒径であり、μｍ単位で測定される。ｄｐ90値は、粒子体積の９０％がｄｐ90の値よりも小さい直径を有する粒子からなる、粒径である。さらには、値ｄｐ10は、粒子体積の１０％がｄｐ10の値よりも小さい直径を有する粒子からなる、粒径である。ｄｐ10とｄｐ90の値もまた、μｍの単位で表される。
【００４９】
１つの態様では、適切なジャガイモデンプンは、片栗粉であって構わない。この目的のため、上述の所望の粒径分布は、例えば、片栗粉をろ過、篩い分け、遠心分離、または噴霧乾燥して所望の粒径分布を得ることによって入手して差し支えない。あるいは、所望の粒径分布を有する片栗粉を購入することもできる。例えば、本発明の方法に使用するのに適した典型的な市販のジャガイモデンプンとしては、限定はしないが、米国90670-6336カリフォルニア州サンタフェスプリングス、Orden Drive 13409所在の西本貿易株式会社からシラキクの銘柄で市販される、片栗粉が挙げられる。
【００５０】
本発明のさらに別の態様では、本明細書に記載のジャガイモデンプン形成剤は、可塑化されたセラミック前駆体バッチ組成物に必要とされる孔隙形成剤の量を最小限に抑えると同時に、本明細書に記載される高孔隙率のセラミック組成物の製造を可能にする。例えば、１つの態様では、可塑化されたバッチ組成物は、無機バッチ成分の総重量に対し、１５％、２０％及び２５％の重量百分率を含む、１０重量％〜３０重量％の範囲の量でジャガイモデンプン孔隙形成剤を含んで差し支えない。さらに別の態様では、可塑化されたバッチ組成物は、無機バッチ成分の総重量に対し、１７％、１９％、２１％及び２３％の典型的な重量百分率を含む、１５重量％〜２５重量％の範囲の量でジャガイモデンプン孔隙形成剤を含んでもよい。
【００５１】
無機バッチ成分及び孔隙形成剤成分は、液体溶媒、及び、基体の形に仕上げる際に原料に可塑性の成形性と未焼成強度を与える成形助剤と、よく混合させて構わない。成形助剤には、可塑剤、滑剤、結合剤、油、分散剤、及び／または架橋剤のうち１種類以上を含めることができる。成形は、例えば、鋳型成形または押出成形などによって行って差し支えない。成形が押出成形によって行われる場合、最も典型的には、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、及び／またはそれら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の機能を果たし、ステアリン酸ナトリウムが滑剤としての機能を果たす。典型的なセルロースエーテル結合剤としては、ダウケミカル社から市販されるＭｅｔｈｏｃｅｌ（登録商標）Ｆ２４０が挙げられる。成形助剤の相対量は、使用する原料等の性質及び量などの因子によって変化しうる。例えば、典型的な成形助剤の量は、メチルセルロースの重量あたり約２％〜約１０％であり、約３％〜約６重量％が好ましく、ステアリン酸ナトリウムの重量あたり約０．５％〜約１％であり、約０．６重量％であることが好ましい。原料及び成形助剤を、典型的には、乾燥形態で混ぜ合わせ、次に、溶媒としての水と混合する。水の量は、材料のバッチによってさまざまであり、したがって、特定のバッチについて、押出適性(extrudability)を予備試験することによって決定される。
【００５２】
液体溶媒成分は、ひとつには、処理特性及びセラミックバッチ混合物中の他の成分との適合性を最適化するため、使用する材料の種類に応じて変化しうる。典型的には、液体溶媒成分は、可塑化された組成物の重量あたり、通常２０％〜５０％の範囲である。１つの態様では、液体溶媒成分として水が挙げられる。別の態様では、セラミックバッチ組成物の成分部に応じて、例えば、メタノール、エタノール、またはそれらの混合物などの有機溶媒を液体溶媒として使用可能であることを理解されたい。
【００５３】
次に、得られた、堅く、均一で、押出成形可能な、可塑化されたセラミック前駆体バッチ組成物を、例えば押出成形、射出成形、鋳込み成形、遠心成形、圧力鋳造、乾式成形など、既知の従来のセラミック成形方法のいずれかによって、未焼成体へと形作って差し支えない。典型的な態様では、押出成形は、水圧ラム押出プレス、または２段階の脱気式シングルオーガー押出機、あるいは、吐出端に金型を取り付けた２軸押出機を使用して行なって構わない。後者の場合、適切なスクリュー要素は、金型を通じてバッチ材料が押し出されるのに十分な圧力を創出することを目的として、材料及び他の処理条件に従って選択される。
【００５４】
本方法ならびに、得られるセラミック構造体は、１つの態様では、特に、ディーゼル微粒子フィルタの用途に適している。具体的には、本発明のセラミック基体は、ろ過容積熱容量が高く、フィルタの流入出面間の圧力損失が少なく、ＣＴＥが低く、ろ過効率の高い、多セル・ハニカム構造に特に適している。この目的のため、１つの態様では、可塑化されたセラミック前駆体バッチ組成物を、ハニカムの形状に形成するか、あるいは成形して差し支えない。本発明のハニカムセラミックフィルタは、通常、内側を排気ガスが流れる端面、及び外側を排気ガスが流れる端面へと開いている複数の貫通孔が、両方の端面で互い違いに塞がれている構造を有しているが、ハニカムフィルタの構造は特に制限されない。例えば、フィルタは、円または楕円形状の端面を有する円筒型、三角柱または四角柱などの多角形の形状の端面を有する角柱型であって差し支えなく、これらの円筒または角柱の側面は、「ジグザグ形状」のように折れ曲がった形状をしている。さらには、貫通孔の形状も特に限定されない。例えば、断面の形状は、四角形または八角形などの多角形、円形、楕円形などであって構わない。
【００５５】
本発明の方法によって製造されるセラミックハニカムの一部の例としては、一般に、２３５セル／ｃｍ2（約１５００セル／インチ2）〜１５セル／ｃｍ2（約１００セル／インチ2）の範囲のセル密度が挙げられ、約９４セル／ｃｍ2（約６００セル／インチ2）、約６２セル／ｃｍ2（約４００セル／インチ2）、または約４７セル／ｃｍ2（約３００セル／インチ2）を有するもの、約３１セル／ｃｍ2（約２００セル／インチ2）を有するもの、または約１５セル／ｃｍ2（約１００セル／インチ2）を有するものが挙げられる。さらには、壁またはウェブの厚さは、典型的には、約０．０７〜約０．６ｍｍ（約３〜約２５ミル）の範囲である。しかしながら、セラミック基体の特に望ましい大きさ及び形状は、例えば、自動車用途におけるエンジンの大きさ及び取り付けに利用可能な空間など、用途に応じて決定して差し支えない。この目的の達成のため、本発明のセラミック物品は、１つの態様では、薄壁性のハニカムの調製に適しているが、特許請求の範囲に記載する混合物を、比較的厚壁の構造体に使用しても構わない。例えば、約１５〜約３０セル／ｃｍ2（約１００〜約２００セル／インチ2）、及び約０．３０〜約０．６４ｍｍ（約１２〜約２５ミル）の壁厚を有するハニカム構造体は、ディーゼル微粒子フィルタ用途に非常に適している。
【００５６】
次に、上述のように所望の大きさ及び形状を有する形成された未焼成体を乾燥し、過剰の水分を除去して差し支えない。乾燥工程は、熱風、マイクロ波、蒸気、または誘電性の乾燥(dielectric drying)によって行なって差し支えなく、その後に周囲空気乾燥してもよい。乾燥させた後、未焼成体を後述の主に結晶質相のセラミック組成物を含むセラミック物品に転換するのに効果的な条件下で、未焼成体を焼成して差し支えない。
【００５７】
未焼成体をセラミック物品に転換させるのに効果的な焼成条件は、例えば、特定の組成物、未焼成体の大きさ、用いる装置の性質など、処理条件に応じてさまざまであって構わない。そのためには、１つの態様では、当業者は、本発明に従ったセラミック物品を得るのに必要とされる最適な焼成条件を、単なる所定の実験を通じて入手するであろう。したがって、本発明は、特定の焼成温度及び時間に限定されない。しかしながら、１つの態様では、主にムライトを形成するための可塑化混合物では、焼成温度は約１４００℃〜約１６００℃の範囲であって差し支えなく、焼成時間は、約１時間〜約６時間の範囲であって構わない。あるいは、主にコージエライトを形成するための可塑化混合物では、焼成条件には、少なくとも約１３７５℃、少なくとも約１３８０℃、少なくとも約１３８５℃、少なくとも約１３９０℃、少なくとも約１３９５℃、少なくとも約１４００℃、少なくとも約１４１０℃、少なくとも約１４１５℃、少なくとも約１４２０℃、もしくは少なくとも約１４２５℃の浸漬温度を含む、約１３５０℃〜約１４５０℃の浸漬温度まで未焼成体を加熱することが含まれる。さらに別の態様では、未焼成体を、１４００℃〜約１４５０℃の範囲の浸漬温度で焼成して差し支えない。さらに別の態様では、未焼成体を、例えば１４２５℃の浸漬温度を含む、１４００℃〜約１４３０℃の範囲の浸漬温度で焼成して差し支えない。
【００５８】
焼成時間は、約２０〜１５０時間の範囲であって差し支えなく、その間に、最大浸漬温度が達成され、約６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、または２９時間の浸漬時間を含む、約５時間〜約３０時間の浸漬時間が保たれる。さらに別の態様では、焼成時間は約２０〜１００時間の範囲であって差し支えなく、やはりその際に、上述の浸漬時間の間、浸漬温度が保たれうる。
【００５９】
先に簡潔に述べ、また、後述の実施例においてさらに説明するように、本発明の可塑化されたセラミック前駆体バッチ組成物における孔隙形成剤としてのジャガイモデンプンの使用は、結果的に、微細構造特性および性能特性の独特な組合せを有するセラミック物品を提供することができる、有利な処理条件の使用を可能にしうる。例えば、１つの態様では、ジャガイモデンプンの使用は、従来の孔隙形成剤の燃焼除去に必要とされる焼成サイクルの保持時間を排除することにより、必要とされる焼成サイクル時間の軽減を可能にする。したがって、本発明のセラミック前駆体バッチ組成物の焼成に適した焼成サイクルは、比較的ゆっくりとした温度変化率(ramp rate)を含んでいて構わない。よりゆっくりとした温度変化率を利用することにより、許容できる微細構造特性を入手しつつ、より低い熱膨張率を得ることができる。この目的のための、最大浸漬温度、浸漬時間、及び温度変化率を含めた、典型的な限定されない焼成スケジュールを、以下の表１に記載し、添付の図１にグラフとして示す。
【表１】
2009536603.tif 000004
【実施例】
【００６０】
本発明の原理についてさらに説明する目的で、次の実施例を提案し、当業者に、本願の請求の範囲に記載するセラミック物品及び方法の創出および評価の方法の完全なる開示及び説明を提供する。それらは、単純に本発明を説明することを意図しており、本発明に関わる発明者の発明の範囲を制限することは意図されていない。数字（例えば、量、温度等）に関しては正確を期するよう努力しているが、幾つかの誤記及び逸脱が生じているかもしれない。他に特に示さない限り、部は重量部であり、温度は℃または周囲温度であり、圧力は大気圧であるか、それに近い。
【００６１】
本発明は、それらの特定の実例となる具体的な態様に関して詳細に説明しているが、それらに限定されるとみなされるべきではなく、添付の請求の範囲に定義される本発明の広範な精神及び範囲から逸脱することなく非常に多くの修正が可能であることを理解されたい。
【００６２】
一連の本発明のコージエライトハニカム構造体は、粉末タルク、カオリン、アルミナ形成源、シリカ源、結合剤、孔隙形成剤、液体溶媒、滑剤、及び／または界面活性剤を含む、出発原料のさまざまな組合せを用いて調製された。コージエライトハニカム構造体の調製に用いられた特定の本発明の可塑化前駆体バッチ組成物を表２に記載する。
【表２】
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【００６３】
表２の乾燥バッチ成分を、最初に、孔隙形成剤とよく混ぜ合わせた。次に、結合剤及び任意の液体溶媒を含む液体添加物を、乾燥バッチ組成物と孔隙形成剤の混合物に加え、約５〜２０分間、大きな粉砕機内で一緒に粉砕し、最終的な可塑化セラミックバッチ組成物を提供した。
【００６４】
各可塑化バッチを、次に、約４７〜約３１セル／ｃｍ2（２００〜３００セル／インチ2）のセル形態及び約０．３〜０．４ｍｍ（約１２〜１６ミリインチ）のセル壁厚を有する、湿った、または未焼成体のハニカム基体（陶器）を形成するのに適切な条件下で、押出成形した。次に、これらの湿った、または未焼成体のハニカム・ウェアを、湿度調整された電子レンジ内で、乾燥がおよそ９０％を超える割合に達するまで、乾燥させた。次に、乾燥させた生未焼成体(green ware)を、さらに約２時間、強制空気炉(forced air furnace)内で乾燥させた。次にガス炉を使用して未焼成体を焼成し、セラミックコージエライト結晶を形成させた。各バッチ組成物に用いた焼成スケジュールを以下の表３に示す。
【表３】
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【００６５】
次に、得られた本発明のセラミック基体を評価し、例えば、ＣＴＥ、全孔隙率、メジアン孔隙径、孔隙径分布、逆圧、及び破壊応力など、相対的な物理的特性を決定した。ディラトメトリーを用いて、軸方向（セル流路に対して平行）におけるＣＴＥを測定した。孔隙の微細構造の測定は、すべて、水銀ポロシメータによって行った。４点法により、軸方向について破壊応力（ＭＯＲ）を測定した。その目的を達成するため、実施例Ａ、Ｂ、及びＣについて報告されたＭＯＲの結果は、棒状の試料から入手した。実施例Ｄは、２７５cpsiのセル形態、及び０．３６ｍｍ（１４ミル）の壁に基づいた。これらの試験の結果を表４に報告し、以下に論述する。
【表４】
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【００６６】
表４に記載される実験データは、孔隙の微細構造及び本明細書に記載する性能特性の独特の組合せを有する、焼成されたセラミック基体を結果的に提供する、本発明にかかるバッチ組成物の能力を示している。さらには、前記組合せは、可塑化前駆体バッチ組成物に存在する孔隙形成剤の量を最小限に抑えると同時に達成可能であることも分かった。
【００６７】
さらにまた、本発明にかかる組成物Ａから製造されたハニカム物品について、一連のＳＥＭ顕微鏡写真を入手し、図２〜５に示した。ＳＥＭ顕微鏡写真の実験は、本発明の組成物が、高水準の連結性をも有するように思われる、高度に多孔性の微細構造を提供することを示唆している。さらには、表面の孔隙率も非常に高く、望ましくない逆圧のレベルを軽減させる傾向にあるように思われる。
【００６８】
続いて比較研究を行い、本発明のバッチ組成物Ａから製造されたセラミックハニカム物品、及び、約８０％グラファイトの孔隙形成剤を含むバッチ組成物から製造された、基準となる比較的孔隙率の大きい組成物の逆圧特性を比較した。比較物品の調製に使用したバッチ組成物を下記の表５に示す：
【表５】
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【００６９】
特に、０〜５ｇ／ｌの範囲で煤の取り込みを変化させて測定して得られた逆圧。試験した２種類のハニカム物品（２５８／１６及び２６０／１０）のセル形態における差異に起因して、逆圧の低下は、最初、基準となる比較組成物で生じると予想され、それが観測された。しかしながら、基準となる試料を本発明の組成物と同一の相対的形態に正規化すると、本発明の組成物によって達成される逆圧の軽減を観測することができる。詳細には、図６に示すように、例えば、４ｇ／ｌの煤の取り込みでは、本発明の組成物は、正規化された高孔隙率の比較組成物に比べて約８〜１０％の逆圧の軽減を示した。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】表１に記載する典型的な焼成スケジュールを表すグラフ。
【図２】本発明の１つの態様に従った、本発明のコージエライト組成物のＳＥＭ顕微鏡写真。
【図３】本発明の１つの態様に従った、本発明のコージエライト組成物のＳＥＭ顕微鏡写真。
【図４】本発明の１つの態様に従った、本発明のコージエライト組成物のＳＥＭ顕微鏡写真。
【図５】本発明の１つの態様に従った、本発明のコージエライト組成物のＳＥＭ顕微鏡写真。
【図６】本発明の１つの態様に従った、セラミック組成物のために測定した逆圧データの比較グラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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