(57)【要約】  コージエライト結晶相組成から主になるセラミックハニカム物品が開示されている。そのセラミックハニカム物品は、４２％と５６％の間の比較的高い気孔率と、総気孔率の１５％未満しか１０μｍ未満の細孔径を有さず、総気孔率の２０％未満しか３０μｍより大きい細孔径を有さず、ｄ幅＝（ｄ90−ｄ10）／ｄ50であるｄ幅≦１．５０を有する細孔径分布との特有の組合せにより特徴付けられる微小構造を有する。その物品は、フィルタに亘る低い圧力降下と組み合わされて、高い熱耐久性および高い濾過効率を示す。そのようなセラミック物品は、ディーゼル排ガスフィルタまたはＤＰＦなどの濾過用途に特によく適している。セラミック物品を製造する方法であって、細孔形成剤が好ましくは４０μｍより大きいメジアン粒径を有するバレイショデンプンである方法も開示されている。
2009517326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックハニカム物品において、
総気孔率（％Ｐ）、４２％＜％Ｐ＜５６％、および
前記総気孔率の１５％未満しか１０μｍ未満の細孔径を有さず、該総気孔率の２０％未満しか３０μｍより大きい細孔径を有さず、ｄ幅＝（ｄ90−ｄ10）／ｄ50であるｄ幅≦１．５０を有する細孔径分布、
を有する、コージエライトを含有する多孔質セラミックからなるセラミックハニカム物品。
【請求項２】
％Ｐ＜５４％をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項３】
％Ｐ＜５２％をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項４】
４４％＜％Ｐ＜５２％をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のセラミックハニカム物品。
【請求項５】
前記総気孔率の１０％未満しか１０μｍ未満の細孔径を有さな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物品。
【請求項６】
前記総気孔率の２５％未満しか３０μｍより大きい細孔径を有さな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物品。
【請求項７】
前記総気孔率の６０％より多くが、１０μｍ以上かつ３０μｍ以下の細孔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物品。
【請求項８】
前記総気孔率の７０％より多くが、１０μｍ以上かつ３０μｍ以下の細孔径を有することを特徴とする請求項７記載のセラミックハニカム物品。
【請求項９】
前記総気孔率の８０％より多くが、１０μｍ以上かつ３０μｍ以下の細孔径を有することを特徴とする請求項７記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１０】
前記総気孔率が、１３μｍ≦ｄ50≦２２μｍのメジアン細孔径（ｄ50）を含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１１】
１４μｍ≦ｄ50≦２１μｍであることを特徴とする請求項１０記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１２】
２５℃から８００℃の温度範囲に亘りＣＴＥ≦８．０×１０-7／℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１３】
ＣＴＥ≦６．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）であることを特徴とする請求項１２記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１４】
ＣＴＥ≦５．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）であることを特徴とする請求項１２記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１５】
ＣＴＥ≦４．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）であることを特徴とする請求項１２記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１６】
ＣＴＥ≦３．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）であることを特徴とする請求項１２記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１７】
前記細孔径分布が、ｄ因子＝（ｄ50−ｄ10）／ｄ50であるｄ因子≦０．４５をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１８】
ｄ因子≦０．４０であることを特徴とする請求項１７記載のセラミックハニカム物品。
【請求項１９】
ｄ因子≦０．３５であることを特徴とする請求項１７記載のセラミックハニカム物品。
【請求項２０】
ｄ因子≦０．３３であることを特徴とする請求項１７記載のセラミックハニカム物品
【請求項２１】
前記細孔径分布が、ｄ幅＝（ｄ90−ｄ10）／ｄ50であるｄ幅≦１．３５をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項２２】
ｄ幅≦１．２０であることを特徴とする請求項２１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項２３】
ｄ幅≦１．１０であることを特徴とする請求項２１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項２４】
４４％＜％Ｐ＜５２％、
１４μｍ≦ｄ50≦２１μｍ、
ＣＴＥ≦６．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）、および
ｄ因子＝（ｄ50−ｄ10）／ｄ50であるｄ因子≦０．４５
をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項２５】
４２％＜％Ｐ＜５６％、
１３μｍ≦ｄ50≦２２μｍ、
ＣＴＥ≦６．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）、および
ｄ幅≦１．３５
をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項２６】
ｄ因子＝（ｄ50−ｄ10）／ｄ50であるｄ因子≦０．４５、および
ｄ幅≦１．３５
をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカム物品。
【請求項２７】
セラミックハニカム物品を製造する方法であって、
酸化マグネシウム源、アルミナ形成源、およびシリカ形成源から選択される無機バッチ成分、
４０μｍより大きいメジアン粒径を有する細孔形成剤、
液体ビヒクル、および
結合剤、
を含有する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成形し、
前記ハニカム未焼成体を、コージエライトを含有し、４２％より大きくかつ５６％未満の総気孔率および該総気孔率の１５％未満しか１０μｍ未満の細孔径を有さずかつ該総気孔率の２０％未満しか３０μｍより大きい細孔径を有さない細孔径分布を有するセラミックハニカム物品に転化するのに効果的な焼成条件下で、前記ハニカム未焼成体を焼成する、
各工程を有してなる方法。
【請求項２８】
前記細孔形成剤がバレイショデンプンを含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記細孔形成剤が、前記無機バッチ成分の総質量に対して５質量％から２０質量％の量で存在することを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
前記細孔形成剤が、４５μｍから５５μｍの範囲のメジアン粒径を有するバレイショデンプンを含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
前記無機バッチ成分が、
酸化物の質量基準で、
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、
からなる群より選択される焼結相コージエライト組成を提供するように選択されることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３２】
前記効果的な焼成条件が、前記ハニカム未焼成体を１３５０℃から１４５０℃の範囲の最高浸漬温度で焼成し、続いて、該最高浸漬温度を、前記ハニカム未焼成体を、コージエライトを含有するセラミックハニカム物品に転化するのに十分な期間に亘り保持することを含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３３】
前記最高浸漬温度が約１４１５℃から約１４３５℃の範囲にあることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記最高浸漬温度が、温度を、６０℃／時以下の平均上昇速度で、約１３００℃より高くから該最高浸漬温度に上昇させることにより達成されることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
前記最高浸漬温度が、温度を、１０℃／時から７０℃／時の間の平均上昇速度で、約１３００℃に上昇させることにより達成されることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
セラミックハニカム物品において、
総気孔率（％Ｐ）、４２％＜％Ｐ＜５６％、および
ｄ幅＝（ｄ90−ｄ10）／ｄ50であるｄ幅≦１．５０とｄ因子＝（ｄ50−ｄ10）／ｄ50であるｄ因子≦０．４５を有する細孔径分布、
を有する、コージエライトを含有する多孔質セラミックからなるセラミックハニカム物品。
【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、より詳しくは、排気ガスの後処理用途、特に、ディーゼル排気ガスの濾過に使用するのに適した性質を有する多孔質のコージエライト含有セラミックハニカム物品、およびそのような物品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、燃料効率、耐久性および経済的様相のために、ディーゼルエンジンに対して多大な関心が寄せられている。しかしながら、ディーゼル排出物質は、おそらくは有害な影響のために、米国と欧州の両国において注意深く調査されてきた。それゆえ、より厳しい環境規則により、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必要があるであろう。したがって、ディーゼルエンジンの製造業者および排ガス規制会社が、より速くよりクリーンであり、消費者にとって最小のコストで、全ての動作条件下において厳しい排気物質要件を満たすディーゼルエンジンを完成するように取り組んでいる。
【０００３】
ディーゼル排気物質を減少させる上での最大の難題の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のレベルを制御することである。ディーゼル微粒子は主に炭素煤からなる。この炭素煤をディーゼル排気ガスから除去する方法の１つは、ディーゼルトラップ（別に「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」と称されることもある）の使用によるものである。ディーゼル微粒子フィルタは、そのフィルタ体の多孔質壁上またはその中にディーゼル排気ガス中の煤を捕捉する。ディーゼル微粒子フィルタは、排ガス流を著しく阻害せずに、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されるにつれ、煤層の透過率が低いために、エンジンに対するフィルタの背圧が徐々に上昇し、エンジンが作動するのが難しくなってしまう。それゆえ、フィルタ内の炭素煤が一旦あるレベルまで蓄積したら、煤を焼き払うことによりフィルタを再生し、それによって、背圧を再び低いレベルまで回復させなければならない。通常は、この再生は、数分間も続く遅い焼却が開始されるエンジン管理の未制御条件下で行われる。その間中、フィルタ内の温度は、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）を提供することと組み合わせて低コスト材料であるコージエライトは、ディーゼル排ガス濾過における選り抜きの材料である。その目的のために、１９８０年代の初期から、いくつかのディーゼルエンジンから排ガス流中の粒子を除去するために、ウォールフロー式の多孔質コージエライトセラミックフィルタが用いられてきた。ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）は理想的には、低いＣＴＥ（耐熱衝撃性のために）、低い圧力降下（燃料効率のために）、高い濾過効率（排ガス流からの微粒子の高い除去率のために）、高強度（取扱い、缶詰め、および使用中の振動に耐えるために）、および低コストを併せ持つべきである。しかしながら、この特徴の組合せを達成することは、コージエライトＤＰＦについて困難であることが実証されてきた。
【０００５】
それゆえ、ＤＰＦの設計では、気孔率、細孔径分布、熱膨張、強度、弾性率、圧力降下、および製造性を含むいくつかの性質のバランスをとる必要がある。さらに、物理的性質および加工性の組合せが許容されたフィルタを製造するために、いくつかの技術的な兼ね合いが要求されている。例えば、より粗い原料の使用により、細孔形成剤の使用により、および／または焼結温度を低下させることにより、増加した気孔率が達成されることが多い。しかしながら、これらの各々により熱膨張が上昇しいしまうかもしれず、これにより、使用中のフィルタの存続性が損なわれるかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、フィルタ用途に使用するのに適しており、フィルタに亘る低い圧力降下と組み合わされて、高い熱耐久性および高い濾過効率を示す、コージエライトから製造された最適化されたセラミックハニカム物品を得ることが、当該技術分野において著しい進歩であると考えられるであろう。特に、気孔率、比較的狭い細孔径分布、および比較的低い熱膨張係数（ＣＴＥ）の望ましい組合せを有するコージエライトセラミックハニカム物品が、当該技術分野において必要とされていることが認識されている。その目的のために、以下に記載するように、本発明は、そのようなコージエライトハニカム物品およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、セラミックハニカム物品に関し、より詳しくは、排気ガスの後処理用途、特に、ディーゼル排気ガスの濾過に使用するのに適した性質を有するコージエライト含有セラミックハニカム物品に関する。
【０００８】
本発明の第１の態様において、コージエライトを含有し、水銀ポロシメトリーにより測定して総気孔率（％Ｐ）、４２％＜％Ｐ＜５６％、より好ましい実施の形態においては、４４％＜％Ｐ＜５４％、またはさらには４４％＜％Ｐ＜５２％を有する多孔質セラミックハニカム物品が提供される。このセラミックハニカム物品はさらに、総気孔率の１５％未満しか１０μｍ未満の細孔径を有さず、総気孔率の２０％未満しか３０μｍより大きい細孔径を有さず、ｄ幅＝（ｄ90−ｄ10）／ｄ50である、ｄ幅≦１．５０を示すことにより特徴付けられる狭い細孔径分布を含む。それに加え、多孔質セラミック物品は、１３μｍ≦ｄ50≦２２μｍである平均細孔径（ｄ50）を示すことが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明の追加の実施の形態によれば、総気孔率の１０％未満しか１０μｍ未満の細孔径を有さず、さらに総気孔率の２５％未満しか２５μｍより大きい細孔径を有さない。その上、前記セラミックハニカム物品はさらに、総気孔率の６０％より多く、または７０％より多く、もしくはさらには８０％より多くが１０μｍ以上かつ３０μｍ以下の細孔径を有するであろう。
【００１０】
その上、本発明のさらに別の態様によれば、セラミックハニカム物品は、２５℃から８００℃の温度範囲に及ぶＣＴＥ≦８．０×１０-7／℃、またはＣＴＥ≦６．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）、またはさらにはＣＴＥ≦５．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）である低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を示すであろう。ある例示の実施の形態において、ＣＴＥ≦４．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）、またはさらにはＣＴＥ≦３．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）である。
【００１１】
さらに、セラミックハニカム物品は、ｄ因子＝（ｄ50−ｄ10）／ｄ50である、ｄ因子≦０．４５、またはさらにはｄ因子≦０．４０により特徴付けられる分布の小さい部分の狭い細孔径分布を示すであろう。さらに例示の実施の形態は、ｄ因子≦０．３５、またはさらにはｄ因子≦０．３３により特徴付けられる。同様に、前記物品の全体の細孔径分布の狭さは、細孔径分布における大きな細孔と小さな細孔の両方を考慮すると、ｄ幅≦１．３５、またはさらにはｄ幅≦１．２０を示すことによりさらに特徴付けられる。
【００１２】
ある好ましい実施の形態は、４４％＜％Ｐ＜５２％、１４μｍ≦ｄ50≦２１μｍ、ＣＴＥ≦６．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）、およびｄ因子≦０．４５などの、ディーゼル微粒子濾過に極めて有用な性質の組合せを示す。本発明のセラミックハニカム物品の他の実施の形態は、４２％＜％Ｐ＜５６％、１３μｍ≦ｄ50≦２２μｍ、ＣＴＥ≦６．０×１０-7／℃（２５℃から８００℃）、およびｄ幅≦１．５０を示す。そのような組合せにより、優れた強度と耐熱衝撃性、並びに低い圧力降下と良好な濾過効率が示される。
【００１３】
本発明のセラミックハニカム物品は、高温用途における使用に適しており、低い圧力降下、高い濾過効率および良好な強度を示すので、ディーゼル排ガス濾過装置として使用するのに特に適している。この目的のために、別の態様において、フィルタの構造を示し、入口端と出口端、および入口端から出口端まで延在する、多孔質壁を持つ多数のセルを有するセラミックハニカム物品であって、セルの総数の一部が入口端でその長さの一部に沿って施栓されており、入口端で開いているセルの残りの部分が、その長さの一部に沿って出口端で施栓され、よって、ハニカムのセルを入口端から出口端に通過するエンジン排ガス流が、開いたセルに流入し、次いでセル壁を通過し、出口端で開いているセルを通って物品から流出することが好ましい物品が提供される。
【００１４】
本発明の別の広い態様において、上述したような多孔質セラミックハニカム物品を製造する方法が提供される。この方法は、無機バッチ成分、４０μｍより大きいメジアン粒径を有する細孔形成剤、液体ビヒクル、および結合剤を含有する可塑化コージエライト前駆体バッチ組成物を提供する工程を有してなる。次いで、ハニカム未焼成体が、可塑化セラミック前駆体バッチ組成物から形成され、その後、この未焼成体をコージエライト含有セラミックハニカム物品に転化するのに効果的な条件下で焼成される。ある態様において、それにより得られた焼成セラミックハニカム物品は、４２％より大きく５６％未満の総気孔率を有し、４４％と５２％の間がより好ましい。さらに別の態様において、そのハニカム物品は、総気孔率の１５％未満しか１０μｍ未満の細孔径を有さず、総気孔率の２０％未満しか３０μｍより大きい細孔径を有さない、狭い細孔径分布を示す。
【００１５】
本発明のさらに別の広い態様において、４２％＜％Ｐ＜５６％である総気孔率（％Ｐ）、ｄ因子＝（ｄ50−ｄ10）／ｄ50であるｄ因子≦０．４５、およびｄ幅＝（ｄ90−ｄ10）／ｄ50であるｄ幅≦１．５０を有する細孔径分布を有するコージエライトを含有する多孔質セラミックからなるセラミックハニカム物品が提供される。
【００１６】
本発明の追加の態様は、一部は、以下の詳細な説明、図面および先の特許請求の範囲に述べられており、一部は、詳細な説明から導き出される、または本発明を実施することにより確認できる。先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は、単に例示かつ説明であり、開示された本発明を制限するものではないことが理解されよう。
【００１７】
本明細書に包含され、その一部を校正する添付の図面は、本発明の特定の態様を示しており、その説明と共に、制限するものではなく、本発明の原理を説明するように働く。
【００１８】
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を参照することによりより詳しく理解できる。しかしながら、本発明の物品および／または方法を開示、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、様々であり得ることが理解されよう。また、ここに用いられる用語は、特定の態様を説明することのみを目的としたものであり、制限を意図するものではないことも理解されよう。
【００１９】
本発明の以下の説明は、現在公知の最良の実施の形態において本発明の教示を可能にするものとして提供される。この目的のために、当業者には、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うことができることが認識され、理解されよう。本発明の所望の利点のいくつかは、本発明の特徴のいくつかを選択し、他の特徴を用いずに得られることが明白である。したがって、当業者には、本発明の多くの改変および改作が可能であり、ある環境においては望ましくさえあり得、本発明の一部であることが理解されよう。それゆえ、以下の説明は、本発明の原理の説明として定期要され、それを制限するものではない。
【００２０】
範囲はここでは、「約」ある特定の値から、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。そのような範囲で表された場合、別の態様は、ある特定の値から、および／またはある別の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」の使用により、値が近似として表現される場合、特定の値が別の態様を形成することが理解されよう。各範囲の端点は、他の端点に関してと、他の端点から独立しての両方において意味があることがさらに理解されよう。
【００２１】
ここに用いたように、有機成分の「質量％」または「質量パーセント」もしくは「質量のパーセント」は、別記しない限り、その成分が含まれる無機物の合計の総質量に基づく。有機物は、使用される無機物の１００％に基づく超過添加物としてここに指定される。
【００２２】
先に手短に紹介したように、本発明は、セラミックフィルタ用途に有用であり、フィルタに亘る低い圧力降下と組み合わされた高い熱耐久性および高い濾過効率を示す改良されたセラミックハニカム物品を提供しようとするものである。この目的のために、比較的高いレベルの気孔率、比較的狭い細孔径分布、および比較的低い熱膨張係数（ＣＴＥ）により特徴付けられる焼成セラミック体に細孔微小構造が提供される。そのような微小構造により、望ましくない背圧の増加を最小に抑えて、ウォッシュコートをフィルタに付着させられることが分かった。さらに、そのような構造により、改善された熱衝撃耐久性が提供される。
【００２３】
本発明によれば、ある態様においてコージエライト組成の結晶相から主に構成されるセラミックハニカム物品が提供される。セラミックハニカム物品は、両方とも水銀ポロシメトリーにより測定される、比較的高い気孔率（しかし高すぎない）および比較的狭い細孔径分布の独特な組合せにより特徴付けられる微小構造を有する。このセラミック構造は、フィルタに亘る低い圧力降下と組み合わされて高い熱耐久性および高い濾過効率を要求するセラミックフィルタ用途に有用である。そのようなセラミック物品は、セラミック物品は、ディーゼル排ガスフィルタまたはＤＰＦなどの濾過用途に特にうまく適している。
【００２４】
本発明のコージエライトセラミックハニカム物品は、最小化された比率の比較的微細な細孔および最小化された比率の比較的大きな細孔により特徴付けられる比較的狭い細孔径分布を含む。例えば、ある態様において、細孔の細孔径分布は、１０μｍ未満の細孔径を有する細孔の百分率が１５％未満であることにより特徴付けられる。別の態様において、１０μｍ未満の細孔径を有する細孔の百分率は、セラミック構造の総気孔率の１０％未満、またはさらには８％未満である。小さな細孔の比率が低いことは、そのような細孔のウォッシュコート処理により遮断され、それによって、フィルタ物品に亘るウォッシュコート圧力降下を上昇させる傾向を最小にするのに望ましい。
【００２５】
その上、本発明によるセラミックハニカム物品はさらに、３０μｍより大きい直径を有する細孔を比較的低い比率で含む。例えば、ある態様において、３０μｍより大きい細孔径を有する細孔の分布の比率は、２０％未満、１５％未満、またはさらには１２％未満である。さらに別の態様において、３０μｍより大きい細孔径を有する細孔の比率は、セラミック構造の総気孔率の１０％未満、またはさらには８％未満である。
【００２６】
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、他のパラメータの中でも、細孔径分布の相対的な狭さを定義す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いた気孔率の５０％が水銀により圧入される細孔径である。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、セラミックハニカム物品の開放気孔率の１０％が水銀により圧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、セラミックハニカム物品の開放気孔率の９０％が水銀により圧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表される。
【００２７】
前記物品の細孔径分布の狭さを示す別の態様によれば、ｄ10は８．０μｍ以上である。さらに別の態様において、ｄ10は、１０．０μｍ以上、またはさらには１１．０μｍ以上であってよい。その上、ｄ90は３８．０μｍ以下であることが好ましい。さらに別の態様において、ｄ90は、３２．０μｍ以下、またはさらには３０．０μｍ以下であってよい。ｄ10が８．０μｍ以上であり、かつｄ90が３８．０μｍ以下であることが最も好ましい。
【００２８】
追加の態様において、本発明のセラミックハニカム物品の狭い細孔径分布は、メジアン細孔径ｄ50よりも微細な細孔径の分布幅により証拠付けられる。ここに用いるように、メジアン細孔径ｄ50よりも微細な細孔径の分布幅は、数量（ｄ50−ｄ10）／ｄ50を表すいわゆる「ｄ因子」値により示される。これを受けて、本発明のセラミック構造は、ある態様において、０．４５以下、０．４０以下、０．３８以下、またはさらには０．３５以下のｄ因子を含む。ある例示の実施の形態において、０．３３以下のｄ因子が達成された。
【００２９】
本発明のセラミック物品の狭い細孔径分布は、メジアン細孔径ｄ50より微細な細孔径と粗い細孔径の分布幅により証拠付けられる。ここに用いたように、メジアン細孔径ｄ50より微細な細孔径と粗い細孔径の分布幅は、数量（ｄ90−ｄ10）／ｄ50を表す「ｄ幅」値により示される。これを受けて、本発明のセラミック構造は、ある態様において、ｄ幅≦１．５０を持つ細孔径分布を含む。ある例示の実施の形態において、ｄ幅≦１．３５またはさらにはｄ幅≦１．２０である。本発明の態様による例示の狭い細孔径分布の実施の形態は、ｄ幅≦１．１０を示す。
【００３０】
水銀ポロシメトリーにより測定される本発明のセラミック体の総気孔率は少なくとも４２％である。これを受けて、別の態様において、セラミック物品の総気孔率は４２％より大きく５６％未満である。本発明のさらに別の態様において、気孔率は、５４％未満、５２％未満、またはさらには５０％未満であって差し支えない。本発明のさらに別の、気孔率は、４４％より大きく５２％未満、またはさらには４６％から５２％未満の範囲にあって差し支えない。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、強度が高くなるという点で望ましい。
【００３１】
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、ある態様において、少なくとも１３μｍである。別の態様において、メジアン細孔径ｄ50は、１３μｍから２２μｍの範囲にある。別の態様において、メジアン細孔径ｄ50は、１４μｍから２１μｍ、またはさらには１５μｍから２０μｍの範囲にあり得る。これらの範囲により、適切な濾過効率が得られる。
【００３２】
本発明の物品の別の利点は、優れた耐熱衝撃性（ＴＳＲ）を生じる低熱膨張である。ＴＳＲは、熱膨張係数（ＣＴＥ）に逆比例する。すなわち、低熱膨張を有するハニカムセラミック物品は、良好な耐熱衝撃性を有し、最終用途のフィルタ用途で遭遇する広い温度変動に耐えることができる。したがって、ある態様において、本発明のセラミック物品は、２５℃から８００℃の温度範囲に亘りＣＴＥ≦８．０×１０-7／℃である、軸方向における、膨張計測により測定される低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有することにより特徴付けられる。別の態様において、２５℃から８００℃の温度範囲に亘り、ＣＴＥ≦６．０×１０-7／℃、ＣＴＥ≦５．０×１０-7／℃、またはさらにはＣＴＥ≦４．０×１０-7／℃である。本発明のいくつかの突出した例示の実施の形態において、２５℃から８００℃の温度範囲に亘りＣＴＥ≦３．０×１０-7／℃である。
【００３３】
ある材料の弾性率は、弾性範囲内の材料の剛比を表し、歪みに対する応力の比を計算することにより、応力−歪み曲線から決定できる。別の態様において、本発明のセラミック物品はさらに、３００／１５セルの構成について、１．００（ｐｓｉ（６８９５Ｐａ）×１０6）未満、またはさらには０．８０（ｐｓｉ（５５１６Ｐａ）×１０6）の弾性率（ｄＭｏｄ）を示すことが好ましい。
【００３４】
本発明のセラミック物品は、特定の用途に適した任意の形状または構成を有していて差し支えない。本発明の物品が特に適している、ディーゼル微粒子濾過などの高温濾過用途において、その物品が、図４に示したハニカムモノリスのものなどのマルチセルラ構造を有することが好ましい。
【００３５】
ハニカム物品１００は、入口端１０２と出口端１０４、および交差する多孔質壁１０６から形成された、入口端から出口端まで延在する多数のセル１０８，１１０を有することが好ましい。本発明の物品１００は、約７０セル／平方インチ（１０．９セル／ｃｍ2）から約４００セル／平方インチ（６２セル／ｃｍ2）までのセルラ密度を有する。物品がフィルタである場合、入口端１０２でセル１１０の一部が、米国特許第４３２９１６２号明細書に記載されるように、本体１０１のものと同じまたは類似の組成を有するペーストにより施栓されていることが好ましい。施栓は、セルの端部でのみ行われることが好ましく、一般に約５から２０ｍｍの深さを有する栓１１２を形成するが、これは様々であって差し支えない。入口端１０２のセルに対応しない出口端１０４のセルの一部も、同様のパターンで施栓されていてよい。したがって、各セルは一端のみで施栓されることが好ましい。好ましい配列は、図４に示す市松模様で、所定の面で一つおきのセルが施栓されるものである。
【００３６】
この施栓構造により、排ガス流とフィルタの多孔質壁との間でより緊密な接触が可能となる。排ガス流は、入口端１０２で開いたセルを通ってフィルタに流入し、次いで、多孔質セル壁１０６を通過し、出口端１０４で開いたセルを通って本体１０１から流出する。ここに記載したタイプのフィルタ１００は、交互にチャンネルが施栓されることにより生じる流路により、排ガスが、フィルタを出る前に、多孔質セラミックセル壁を流通するように処理される必要が生じるので、「ウォールフロー式」フィルタとして知られている。
【００３７】
従来技術のコージエライトフィルタに対して、高い濾過効率と組み合わされた低い圧力降下、並びに改善された強度を有するコージエライトディーゼル微粒子フィルタが得られる。フィルタに亘る圧力降下は、ディーゼル微粒子フィルタの壁上の炭質煤の蓄積の関数である。蓄積した煤の量が増加するにつれ、フィルタの壁および炭素煤層を通る排気ガスの流動に対する抵抗が累進的に増加する。この流動抵抗は、フィルタの長さに亘り測定できる圧力降下として明示され、エンジンに対する背圧の増加を招く。
【００３８】
所定の煤付着(loading)（グラム／リットル）での圧力降下の増加は、フィルタの形状、セラミック壁の透過率、および蓄積した煤層の透過率に依存する。圧力降下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、フィルタの端部での栓の深さ、単位面積当たりのセルの数、および壁の厚さが挙げられる。煤付着前のクリーンなセラミック壁の透過率は、気孔率、細孔径分布（例えば、大きな細孔と小さな細孔の％、ｄ因子、およびｄ幅により特徴付けられる）、および細孔の連結性により制御される。さらに、煤付着の初期段階中、ある程度の煤がセラミック壁の表面にある細孔中に進入する。これにより、煤の付着前のクリーンな壁の透過率と比較して減少する。透過率のこの減少により、フィルタの圧力降下が増加する。煤付着のこれらの初期段階中、圧力降下が所定の煤付着で増加する程度は、フィルタ壁の細孔内にある煤の透過率に依存する。セラミック壁の細孔内の煤の透過率は、転じて、煤粒子が細孔内にどれだけ密に充填されているかに依存する。より密に充填されている煤粒子によると、細孔内の煤を通るガスの透過率が低くなり、それゆえ、煤が入っている壁を通る透過率も低くなる。壁内の煤の充填密度、およびそれゆえ、煤を含有する壁の透過率は、壁を構成するセラミックの気孔率、細孔径分布および細孔の連結性によっても影響を受ける。それゆえ、気孔率、細孔径分布および細孔の連結性もクリーンなフィルタとスート付着フィルタの圧力降下に影響を与え、その圧力降下が、転じて、ディーゼルエンジンの効率と燃料の経済性に影響する。
【００３９】
本発明の他の利点としては、低い圧力降下に加え、高い濾過効率、および気孔率の高い濾過物品に対して改善された強度が挙げられる。これは、ここに記載された気孔率と細孔径分布の特有の組合せによるものである。
【００４０】
本発明は、上述した本発明のコージエライト物品を製造する方法も提供する。これを受けて、ここに、上述した微小構造を有するセラミック物品が、細孔形成剤として粗いデンプン、特にバレイショデンプンを含むセラミック前駆体バッチ組成物から達成できることを発見した。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、粗い細孔形成剤（好ましくは、バレイショデンプン）、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有する未焼成体を成形し；成形した未焼成体を、コージエライトを含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、焼成する各工程を有してなる。
【００４１】
無機バッチ成分は、焼成の際に、コージエライト含有セラミックから構成される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。
【００４２】
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できる。このバッチ成分はさらに、焼成の際に、コージエライト、ムライト、スピネル、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される。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、少なくとも約９３質量％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選択でき、ここで、コージエライトは、酸化物の質量パーセント基準で特徴付けて、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。
【００４３】
これを受けて、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は、米国特許第３８８５９７７号明細書に開示されているものである。
【００４４】
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により生成された材料であって差し支えない。あるいは、それらは、粘土、タルク、またはそれらの任意の組合せなどの、天然に生成される鉱物であって差し支えない。それゆえ、本発明は、どのような特定のタイプの粉末または原料にも制限されず、それゆえ、最終セラミック体に望ましい性質に応じて選択できることが理解されよう。
【００４５】
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。さらなる態様において、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むことができる。粒径は、粒径分布（ＰＳＤ）技法により、好ましくはマイクロメリティクス(Micromeritics)社のＳｅｄｉｇｒａｐｈにより、測定される。タルクが１５と２５μｍの間の粒径を有することが好ましい。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、板状タルクは、小板粒子モルホロジー、すなわち、２つの長い寸法と１つの短い寸法を有する粒子、または例えば、厚さよりも長さと幅がずっと大きい小板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より大きいモルホロジー指数を有する。これを受けて、米国特許第５１４１６８６号明細書に開示されたモルホロジー指数は、タルクの板状度の尺度である。モルホロジー指数を測定するためのある典型的な手法は、板状タルクの方向が、サンプルホルダの面内で最大であるようにサンプルをホルダに配置することである。次いで、ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンを、方向付けられたタルクに決定できる。モルホロジー指数は、以下の式：
【数１】
2009517326.tif 000003
【００４６】
を用いて、タルクの板状特性をＸＲＤピーク強度に半定量的に関連付け、ここで、Ｉxはピーク強度であり、Ｉyは反射強度である。
【００４７】
例示のアルミナ形成源は、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を含むことができる。アルミナ形成源の非限定的例としては、コランダムまたはアルファアルミナ、ガンマアルミナ、遷移アルミナ、ギブサイトおよびバイヤ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。市販のアルミナ形成源としては、約４〜６マイクロメートルの間の粒径、および約０．５〜１ｍ2／ｇの表面積を有する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の表面積を有する比較的微細なアルミナが挙げられる。
【００４８】
所望であれば、アルミナ形成源は、分散性アルミナ形成源を含んでも差し支えない。ここに用いるように、分散性アルミナ形成源は、溶媒または液体媒質中で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、分散性アルミナ形成源は、少なくとも２０ｍ2／ｇの比表面積を有する、比較的大きい表面積のアルミナ形成源であって差し支えない。あるいは、分散性アルミナ形成源は、少なくとも５０ｍ2／ｇの比表面積を有していて差し支えない。あ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形成源は、通常ベーマイト、スードベーマイト、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、分散性アルミナ形成源は、様々な量の化学結合水またはヒドロキシ官能基を含有できる、いわゆる遷移アルミナまたは活性アルミナ（すなわち、アルミニウム酸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。
【００４９】
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／またはそれらの混合物などの粘土または粘土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の表面積を有する非剥離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の表面積を有する粘土、約１〜３マイクロメートルの間の粒径、および約１３〜１７ｍ2／ｇの表面積を有する剥離カオリナイト、並びに約１〜３マイクロメートルの間の粒径、約６〜８ｍ2／ｇの表面積を有するか焼粘土が挙げられる。
【００５０】
さらなる態様において、シリカ形成源はさらに、所望であれば、溶融ＳｉＯ2、コロイドシリカ、石英やクリストバライトなどの結晶質シリカ、または低アルミナの実質的にアルカリを含まないゼオライトを含むシリカ原料を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差し支えない。
【００５１】
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さらに、粗い細孔形成剤を含む。当業者により理解されるように、細孔形成剤は、そうでなければ得られるように、所望の通常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の燃焼により、蒸発するまたは気化を経る、一過性の粒状材料である。ある大きな粒径のデンプン細孔形成剤、特にバレイショデンプンを使用することにより、上述した微小構造と物理的性質の特有の組合せを有するセラミック物品の製造が可能になることが分かった。本発明の方法に使用するのに適切なデンプン、好ましくはバレイショデンプンは、ある態様において、４０μｍより大きいメジアン粒径を含む。別の態様において、デンプン、好ましくはバレイショデンプンは、４５μｍから５５μｍの範囲にあるメジアン粒径を含んで差し支えない。さらに、デンプンは、所望の気孔率を提供するのに効果的な任意の量で存在して差し支えない。しかしなから、ある態様において、バレイショデンプンは、無機バッチ成分の総質量に対して約５〜３０質量％、より好ましくは約５〜２０質量％の範囲の量で存在する。
【００５２】
無機バッチ成分および細孔形成剤は、未焼成体に成形されたときに、原料に可塑成形性および未焼成強度を与える液体ビヒクルおよび成形助剤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。成形が押出しにより行われる場合、最も一般的に、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／またはそ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、使用される原料の性質と量などの要因に応じて、様々であって差し支えない。例えば、成形助剤の典型的な量は、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。前記原料および成形助剤は、一般に、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、材料のバッチ毎に様々であって差し支えなく、したがって、押出適性について特定のバッチを予備試験することにより決定される。
【００５３】
液体ビヒクル成分は、最適な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与えるために、使用される材料のタイプ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。
【００５４】
次いで、得られる堅く均一な押出可能な可塑化セラミック前駆体バッチ組成物は、例えば、押出し、射出成形、鋳込み成形、遠心鋳造、圧力鋳造、乾式プレスなどの、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、油圧式押出プレス、または二段式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が取り付けられた二軸スクリューミキサを使用して行うことができる。後者の場合、バッチ材料をダイに押し通すのに十分な圧力を発生させるために、材料および他のプロセス条件にしたがって、適切なスクリュー要素が選択される。
【００５５】
本発明の方法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。詳しくは、本発明のセラミック物品は、高いフィルタ体積熱容量、フィルタの入口面と出口面との間の低い圧力降下、低いＣＴＥ、および高い濾過効率を有するマルチセルラ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、ハニカム形状に成形または他の様式で造形できる。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と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が、ハニカムフィルタの形状は特に制限されるものではない。例えば、フィルタは、円形または楕円形の形状を持つ端面を有する円柱体、三角形または正方形などの多角形の形状を持つ端面を有する角柱体、これらの円柱体と角柱体の側面が「くの字形に曲がった」ように曲げられている形状であってもよい。その上、貫通孔の形状は特に制限されていない。例えば、断面形状は、正方形、六角形、八角形、円形、楕円形、三角形、または他の形状もしくは組合せなどの多角形であってよい。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は、エンジンサイズおよび搭載に利用できる空間などに依存して差し支えないことが理解されよう。
【００５６】
次いで、上述したような所望のサイズと形状を有する、成形された未焼成体を乾燥させて、過剰な水分をそこから除去して差し支えない。乾燥工程は、熱風、マイクロ波、スチーム、または誘電乾燥、もしくはそれらの組合せにより行うことができ、その後、周囲空気の乾燥を行ってもよい。一旦乾燥したら、その後、未焼成体を、以下に記載するような主結晶相のセラミック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、その未焼成体を焼成することができる。
【００５７】
未焼成体をセラミックハニカム物品に転化するのに効果的な焼成条件は、例えば、特定の組成、未焼成体のサイズ、使用する設備の性質などのプロセス条件により様々であって差し支えない。これを受けて、ある態様において、ここに特定された最適な焼成条件は、非常に大きなコージエライト構造に適用される、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℃の最高浸漬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℃の範囲の浸漬温度で焼成して差し支えない。さらにまた別の態様において、未焼成体は、例えば、約１４２０℃と約１４３０℃の間の好ましい浸漬温度を含む、約１４１５℃から約１４３５℃の範囲の浸漬温度で焼成してよい。
【００５８】
焼成時間は、約４０から２５０時間に及んで差し支えなく、その間に、最高浸漬温度に到達でき、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時間の範囲の浸漬時間に亘り保持できる。さらに別の態様において、浸漬時間は、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時間から約３５時間に亘る約１４１５℃と１４３５℃の間の浸漬温度での焼成を含む。
【００５９】
手短に先に述べ、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中の細孔形成剤としてバレイショデンプンを使用することにより、最終的に、微小構造特性および性能特性の特有の組合せを有するセラミックハニカム物品を提供する加工条件を使用することができる。例えば、ある態様において、バレイショデンプンを使用すると、従来の細孔形成剤の焼き払いに一般に用いられる焼成サイクル保持期間を最小にするまたはなくすことによって、要求される全体の焼成サイクル時間を減少することが可能になる（図５参照）。例えば、室温と約１３００℃の間で約２０℃／時と約７０℃／時の間の平均速度を有する、第１の焼成部分１２０において、単一の焼成速度を使用してよい。さらに、本発明のセラミック前駆体バッチ組成物を焼成するのに適した焼成サイクルは、焼成サイクル内のより高温での上側部分１３０内で比較的遅い上昇速度を含んでよい。約１３００℃より上の上側部分１３０においてより遅い上昇速度を使用することによって、最終物品の使用において低い背圧を与える許容される微小構造特徴および良好な濾過効率と強度を得ながら、低いＣＴＥが得られるであろう。
【００６０】
例えば、ある態様において、所定の焼成サイクルの浸漬部分１４０内の最高浸漬温度Ｔ（ｍａｘ）は、６０℃／時以下、またはさらには５０℃／時以下の、約１３００℃とＴ（ｍａｘ）との間の平均上昇速度で約１３００℃より高く焼成温度を増加させることによって達成できる。さらに別の態様において、所定の焼成サイクルの浸漬温度は、４０℃／時以下、３５℃／時以下、３０℃／時以下、またはさらには２５℃／時以下の平均上昇速度で約１３００℃より高く（部分１３０において）焼成温度を増加させることによって達成できる。
【実施例】
【００６１】
本発明の原理をさらに明らかにするために、以下の実施例は、当業者に、請求項に記載したセラミック物品および方法をどのように作製し評価するかの完全な開示および説明を提供するように記載されている。それら実施例は、本発明の純粋な例示を意図したものであり、本出願の発明者等が発明とみなすものの範囲を制限することは意図されていない。数（例えば、量、温度など）に関して精度を保証するように努力したが、ある程度の誤差や偏差が生じたかもしれない。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。
【００６２】
粉末タルク、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、一連の本発明と比較のコージエライトハニカム物品を調製した。本発明（Ｉｎｖ．）と比較（Ｃｏｍｐ．）のコージエライトハニカム物品を調製するために用いた特定の本発明と比較の粉末バッチ組成物が以下の表１に記載されている。比較例（Ｃｏｍｐ．）に関する性質が、以下の表２に記載されている。
【表１】
2009517326.tif 000004
【００６３】
以下の表２は、従来技術の比較の物品が本発明により達成される性質の望ましい組合せを含んでいないことを示している。すなわち、従来技術の物品は、比較的低いＣＴＥを維持しながら、少量の小さいな細孔（１０μｍ未満が１５％未満）、少量の大きな細孔（３０μｍを超えるのが２０％未満）および比較的低い気孔率（５６％未満）の両方とも達成していない。
【表２】
2009517326.tif 000005
【００６４】
本発明の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／または界面活性剤を、無機材料の１００％の質量％に基づく超過添加物として加えた。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、水などの液体ビヒクルが２０と３２質量％の間で含まれた。液体の添加後、組成物を約３分間に亘り混合した。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、好ましくは押出ダイに通す押出しにより、直径が約５．６６インチ（約１４．４ｃｍ）であり、２００または３００セル／平方インチ（３１または４７セル／ｃｍ2）のセル構造および約０．０１５と０．０１８インチ（約０．３８１と０．４５７ｍｍ）の間の厚さを持つセル壁を含むハニカム物品を形成するのに適した条件下で、湿ったすなわち未焼成のハニカム物品に成形し、それにより、３００／１５または２００／１８セル構造を製造した（表参照）。次いで、湿ったすなわち未焼成のハニカム物品を、好ましくは約９０％より高い乾燥状態に到達するように、マイクロ波またはＲＦ乾燥機を用いて直ちに乾燥させた。次いで、従来の炉を用いて、任意の追加の有機物質を除去し、原料をさらに脱水させ、未焼成体を焼成し、コージエライトを含有するセラミック物品を形成した。採用した特定の焼成スケジュールをここにさらに説明する。
【００６６】
次いで、本発明の組成物Ａ，ＢおよびＣを焼成した、そのようして得られた本発明のコージエライト物品を提供した。例示の焼成スケジュールが、炉の温度対時間（時）を示す図５にもっともよく示されている。この例示の焼成スケジュールは、室温と約１３００℃の間の第１の上昇部分１２０、約１３００℃と浸漬部分１４０との間の第２の上昇部分１３０を含む。部分１２０，１３０の上昇速度および浸漬部分１４０の温度と時間は、先に記載されたものである。次いで、物品を冷却部分１５０において急速に冷却した。
【００６７】
次いで、例えば、ＣＴＥ、総気孔率、メジアン細孔径、細孔径分布、弾性率、および破断係数などの関連する物理的性質を決定するために、得られた物品を評価した。ＣＴＥは、軸方向（セルチャンネルに対して平行）において膨張計測により測定した。細孔微小構造の全ての測定は、マイクロメリティクス社のＡｕｔｏｐｏｒｅ  ＩＶ９５２０を用いて水銀ポロシメトリーにより行った。弾性（ヤング）率は、音波共鳴技法を用いて軸方向においてセルラ棒材について測定した。破断係数（ＭＯＲ）は、４×１×１／２インチ（１０．２×２．５４×１．２７ｃｍ）の寸法の矩形のセルラ棒材について、４点法により軸方向で測定した。テスト結果が以下の表４〜５に報告されている。
【００６８】
以下の表４〜５に示されたデータを検討すると、本発明のバッチ組成物の、ここに記載された微小構造および性能特徴の特有の組合せを有する焼成セラミック体を提供する能力が示される。特に、特有の組合せの性質が達成されるであろう。例えば、適切な比較的低い気孔率、狭い細孔径分布、および低いＣＴＥが同時に達成されるであろう。
【００６９】
異なる量のバレイショデンプンの細孔形成剤および代わりの焼成スケジュールの、得られた焼成セラミック物品への効果を示すために、バレイショデンプンを含む本発明の組成物の研究を行った。この目的のために、様々な本発明のバッチ組成物からなる未焼成体を、以下の表３に述べるような焼成条件１〜９の下でそれぞれ焼成した。具体的には、焼成スケジュールは、最高浸漬温度、浸漬時間、および平均上昇速度の代わりの組合せを示す。軸ＣＴＥ、気孔率（％Ｐ）、ｄ50、ｄ10、ｄ90、％＜１０μｍ、％＞３０μｍ、ｄ因子、ｄ幅および細孔径分布の得られた性質の変動が以下の表４および５に示されている。
【表３】
2009517326.tif 000006
【表４】
2009517326.tif 000007
【表５】
2009517326.tif 000008
【００７０】
本発明を、そのある例示の態様と特定の態様に関して詳しく記載してきたが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の広い範囲から逸脱せずに様々な改変が可能であるので、本発明は、それらに制限されるとは考えるべきではないことも理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明のある態様による細孔径分布の狭さを示す本発明の例示の実施の形態の棒グラフ
【図２】本発明による例示のセラミックハニカム物品に関する細孔径対累積気孔率％を示すグラフ
【図３】本発明による例示のセラミックハニカム物品に関するＤ数対細孔径（μｍ）を示すグラフ
【図４】本発明によるセラミックハニカム物品の斜視図
【図５】本発明によるセラミックハニカム物品に関する例示の焼成スケジュールを示すグラフ
【符号の説明】
【００７２】
１００    ハニカム物品
１０２    入口端
１０４    出口端
１０６    多孔質壁
１０８，１１０    セル
１１２    栓
【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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【国際調査報告】
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