(57)【要約】【課題】有機添加物を焼失させる際や焼成の際、焼成後においても十分な強度を有しており、その形状を保ち得る、チタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法およびセラミックス成形体を提供すること。【解決手段】本発明は、アルミニウム源粉末およびチタニウム源粉末を含む無機化合物源粉末と、有機添加物とを含む原料混合物を成形し、得られた成形体を１５０〜９００℃に加熱して上記有機添加物を焼失させ、次いで１３００℃以上で焼成してチタン酸アルミニウム系セラミックス焼成体を製造する方法であって、上記無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量が、上記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部であることを特徴とする、チタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム源粉末およびチタニウム源粉末を含む無機化合物源粉末と、有機添加物とを含む原料混合物を成形し、得られた成形体を１５０〜９００℃に加熱して前記有機添加物を焼失させ、次いで１３００℃以上で焼成してチタン酸アルミニウム系セラミックス焼成体を製造する方法であって、
前記無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量が、前記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部であることを特徴とする、チタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法。
【請求項２】
前記無機化合物源粉末は、さらにケイ素源粉末を含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記無機化合物源粉末は、さらにマグネシウム源粉末を含む、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記原料混合物中における、Ａｌ2Ｏ3換算でのアルミニウム源粉末とＴｉＯ2換算でのチタニウム源粉末とのモル比は、３５：６５〜４５：５５の範囲内である、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記成形体がハニカム状である、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
アルミニウム源粉末およびチタニウム源を含む無機化合物源粉末と、有機添加物とを含む原料混合物が成形されてなる成形体であって、
前記無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量が、前記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部であることを特徴とする、セラミックス成形体。
【請求項７】
前記無機化合物源粉末は、さらにケイ素源粉末を含む、請求項６に記載のセラミックス成形体。
【請求項８】
前記無機化合物源粉末は、さらにマグネシウム源粉末を含む、請求項６または７に記載のセラミックス成形体。
【請求項９】
前記原料混合物中における、Ａｌ2Ｏ3換算でのアルミニウム源粉末とＴｉＯ2換算でのチタニウム源粉末とのモル比は、３５：６５〜４５：５５の範囲内である、請求項６〜８のいずれかに記載のセラミックス成形体。
【請求項１０】
ハニカム状である、請求項６〜９のいずれかに記載のセラミックス成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン酸アルミニウム系セラミックスからなる焼成体の製造方法に関し、より詳しくは、アルミニウム源粉末およびチタニウム源粉末を含む原料混合物の成形体を焼成してチタン酸アルミニウム系セラミックスからなる焼成体を製造する方法に関する。また、本発明は、チタン酸アルミニウム系セラミックスからなるセラミックス成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン酸アルミニウム系セラミックスは、構成元素としてチタンおよびアルミニウムを含み、Ｘ線回折スペクトルにおいて、チタン酸アルミニウムの結晶パターンを有するセラミックスであって、耐熱性に優れたセラミックスとして知られている。チタン酸アルミニウム系セラミックスは、従来からルツボのような焼結用の冶具などとして用いられてきたが、近年では、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスに含まれる微細なカーボン粒子を捕集するためのセラミックスフィルターを構成する材料として、産業上の利用価値が高まっている。
【０００３】
チタン酸アルミニウム系セラミックスの製造方法としては、アルミニウム源粉末およびチタニウム源粉末を含む原料混合物を成形し、焼成する方法が知られている（特許文献１）。また、原料混合物として更に有機バインダー、造孔材などの有機添加物を含むものを用い、この原料混合物の成形体を酸素含有雰囲気下に１５０〜９００℃に加熱することにより有機添加物を焼失させた後、１３００℃以上で焼成する方法も知られている（特許文献１の段落００３１〜００３２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０５／１０５７０４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、かかる従来の製造方法では、有機添加物を焼失させる際や、その後の成形体の強度が低く、成形体がその形状を保てないことがあり、この傾向は、特にハニカム状の成形体において顕著であった。
【０００６】
そこで、本発明は、有機添加物を焼失させる際や焼成の際、焼成後においても十分な強度を有しており、その形状を保ち得る、チタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法およびセラミックス成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アルミニウム源粉末およびチタニウム源粉末を含む無機化合物源粉末と、有機添加物とを含む原料混合物を成形し、得られた成形体を１５０〜９００℃に加熱して上記有機添加物を焼失、分解または焼失させ、次いで１３００℃以上で焼成してチタン酸アルミニウム系セラミックス焼成体を製造する方法であって、
上記無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量が、上記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部であることを特徴とする、チタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法である。
【０００８】
また、本発明は、アルミニウム源粉末およびチタニウム源を含む無機化合物源粉末と、有機添加物とを含む原料混合物が成形されてなるセラミックス成形体であって、
上記無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量が、上記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部であることを特徴とする、セラミックス成形体にも関する。
【０００９】
上記無機化合物源粉末は、さらにケイ素源粉末を含むことが好ましい。
上記無機化合物源粉末は、さらにマグネシウム源粉末を含むことが好ましい。
【００１０】
上記原料混合物中における、Ａｌ2Ｏ3換算でのアルミニウム源粉末とＴｉＯ2換算でのチタニウム源粉末とのモル比は、３５：６５〜４５：５５の範囲内である。
【００１１】
上記成形体は、ハニカム状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量が、前記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部であることにより、有機添加物を焼失させる際や焼成の際、焼成後においても十分な強度を有しており、その形状を保ち得る、チタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法およびセラミックス成形体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜チタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法＞
本発明のチタン酸アルミニウム系焼成体は、アルミニウム源粉末およびチタニウム源粉末を含む無機化合物源粉末と、有機添加物とを含む原料混合物の成形体を焼成することにより製造される。かかる原料混合物を用いて得られるチタン酸アルミニウム系焼成体は、チタン酸アルミニウム系結晶からなる焼成体である。原料混合物中に含まれる無機化合物源粉末とは、セラミックス成形体を構成する元素を含む成分であり、典型的には、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末である。ただし、原料混合物に含まれる添加剤（造孔剤、バインダ、潤滑剤、可塑剤、分散剤等）が無機成分を含む場合、それらも含まれる。
【００１４】
（アルミニウム源粉末）
上記無機化合物源粉末に含有されるアルミニウム源粉末は、チタン酸アルミニウム系焼成体を構成するアルミニウム成分となる化合物の粉末である。アルミニウム源粉末としては、たとえば、アルミナ（酸化アルミニウム）の粉末が挙げられる。アルミナの結晶型としては、γ型、δ型、θ型、α型などが挙げられ、不定形（アモルファス）であってもよい。なかでも、α型のアルミナが好ましく用いられる。
【００１５】
本発明で用いられるアルミニウム源粉末は、単独で空気中で焼成することによりアルミナに導かれる化合物の粉末であってもよい。かかる化合物としては、たとえばアルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド、水酸化アルミニウム、金属アルミニウムなどが挙げられる。
【００１６】
アルミニウム塩は、無機酸との無機塩であってもよいし、有機酸との有機塩であってもよい。アルミニウム無機塩として具体的には、たとえば、硝酸アルミニウム、硝酸アンモニウムアルミニウムなどのアルミニウム硝酸塩；炭酸アンモニウムアルミニウムなどのアルミニウム炭酸塩などが挙げられる。アルミニウム有機塩としては、たとえば、蓚酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウムなどが挙げられる。
【００１７】
また、アルミニウムアルコキシドとして具体的には、たとえば、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムｓｅｃ−ブトキシド、アルミニウムｔｅｒｔ−ブトキシドなどが挙げられる。
【００１８】
水酸化アルミニウムの結晶型としては、たとえば、ギブサイト型、バイヤライト型、ノロソトランダイト型、ベーマイト型、擬ベーマイト型などが挙げられ、不定形（アモルファス）であってもよい。アモルファスの水酸化アルミニウムとしては、たとえば、アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシドなどのような水溶性アルミニウム化合物の水溶液を加水分解して得られるアルミニウム加水分解物も挙げられる。
【００１９】
本発明において、アルミニウム源粉末としては、１種のみが用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００２０】
上記のなかでも、アルミニウム源粉末としては、アルミナ粉末が好ましく用いられ、より好ましくは、α型のアルミナ粉末である。なお、アルミニウム源粉末は、その原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
【００２１】
ここで、本発明においては、無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量が、前記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部であることが好ましい。
【００２２】
このような粒径分布を有する無機化合物減粉末を得るためには、原料混合物中にアルミナゾルや後述のシリカゾルを添加して混合することが好ましい。このように、アルミナゾル、シリカゾル等を添加することにより、無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量を、前記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部とすることで、５００℃における脱脂後のセラミックス成形体の強度を０．２ｋｇｆ以上とすることができる。
【００２３】
アルミナゾルとは、微粒子状のアルミナを分散質とし、液体を分散媒とするコロイドである。アルミナゾルは、単独でアルミニウム源粉末とすることもできるが、他のアルミニウム源粉末と共に併用されることが好ましい。アルミナゾルの分散媒は、例えば、混合時や仮焼時に蒸発等により除去される。
【００２４】
アルミナゾルの分散媒としては、水溶液や各種有機溶媒、例えば、塩酸水溶液、酢酸水溶液、硝酸水溶液、アルコール、キシレン、トルエン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。アルミナゾルとしては、平均粒子径が１〜１００ｎｍのコロイド状アルミナゾルが好適に用いられる。このような平均粒子径を有するアルミナゾルを用いることにより、原料混合物中の粒子同士を吸着させるといった利点がある。また、アルミナゾルの市販品としては、例えば、日産化学工業社製「アルミナゾル１００」、「アルミナゾル２００」、「アルミナゾル５２０」、シーアイ化成製「ＮａｎｏＴｅｋＡｌ2Ｏ3」等が挙げられる。このうち、日産化学工業社製「アルミナゾル２００」を用いることが好ましい。
【００２５】
アルミナゾルは、無機化合物源粉末（固形分）の１００重量部に対して固形分で０．１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部用いられる。アルミナゾルは、２種以上混合して用いてもよい。
【００２６】
（チタニウム源粉末）
上記無機化合物源粉末に含有されるチタニウム源粉末は、チタン酸アルミニウム系焼成体を構成するチタン成分となる化合物の粉末であり、かかる化合物としては、たとえば酸化チタンの粉末が挙げられる。酸化チタンとしては、たとえば、酸化チタン(ＩＶ)、酸化チタン(ＩＩＩ)、酸化チタン(ＩＩ)などが挙げられ、酸化チタン(ＩＶ)が好ましく用いられる。酸化チタン(ＩＶ)の結晶型としては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型などが挙げられ、不定形（アモルファス）であってもよい。より好ましくは、アナターゼ型、ルチル型の酸化チタン(ＩＶ)である。
【００２７】
本発明で用いられるチタニウム源粉末は、単独で空気中で焼成することによりチタニア（酸化チタン）に導かれる化合物の粉末であってもよい。かかる化合物としては、たとえば、チタニウム塩、チタニウムアルコキシド、水酸化チタニウム、窒化チタン、硫化チタン、チタン金属などが挙げられる。
【００２８】
チタニウム塩として具体的には、三塩化チタン、四塩化チタン、硫化チタン(ＩＶ)、硫化チタン(ＶＩ)、硫酸チタン(ＩＶ)などが挙げられる。チタニウムアルコキシドとして具体的には、チタン(ＩＶ)エトキシド、チタン(ＩＶ)メトキシド、チタン(ＩＶ)ｔ−ブトキシド、チタン(ＩＶ)イソブトキシド、チタン(ＩＶ)ｎ−プロポキシド、チタン(ＩＶ)テトライソプロポキシド、および、これらのキレート化物などが挙げられる。
【００２９】
本発明において、チタニウム源粉末としては、１種のみが用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００３０】
上記のなかでも、チタニウム源粉末としては、酸化チタン粉末が好ましく用いられ、より好ましくは、酸化チタン(ＩＶ)粉末である。なお、チタニウム源粉末は、その原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
【００３１】
チタニウム源粉末の粒径は、特に限定されないが、通常、レーザ回折法により測定される、体積基準の累積百分率５０％相当粒子径（Ｄ５０）が０．５〜２５μｍの範囲内であるものが用いられ、十分に低い焼成収縮率の達成のためには、Ｄ５０が１〜２０μｍの範囲内であるチタニウム源粉末を用いることが好ましい。なお、チタニウム源粉末は、バイモーダルな粒径分布を示すことがあるが、このようなバイモーダルな粒径分布を示すチタニウム源粉末を用いる場合においては、レーザ回折法により測定される、粒径が大きい方のピークを形成する粒子の粒径は、好ましくは２０〜５０μｍの範囲内である。
【００３２】
また、レーザ回折法により測定されるチタニウム源粉末のモード径は、特に限定されないが、０．３〜６０μｍの範囲内であるものを用いることができる。
【００３３】
本発明においては、上記原料混合物中におけるＡｌ2Ｏ3（アルミナ）換算でのアルミニウム源粉末とＴｉＯ2（チタニア）換算でのチタニウム源粉末とのモル比は、３５：６５〜４５：５５の範囲内とすることが好ましく、より好ましくは４０：６０〜４５：５５の範囲内である。このような範囲内で、チタニウム源粉末をアルミニウム源粉末に対して過剰に用いることにより、原料混合物の成形体の焼成収縮率を低減させることが可能となる。
【００３４】
（マグネシウム源粉末）
また、上記原料混合物は、マグネシウム源粉末を含有していてもよい。原料混合物がマグネシウム源粉末を含む場合、得られるチタン酸アルミニウム系焼成体は、チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶からなる焼成体である。マグネシウム源粉末としては、マグネシア（酸化マグネシウム）の粉末のほか、単独で空気中で焼成することによりマグネシアに導かれる化合物の粉末が挙げられる。後者の例としては、たとえば、マグネシウム塩、マグネシウムアルコキシド、水酸化マグネシウム、窒化マグネシウム、金属マグネシウムなどが挙げられる。
【００３５】
マグネシウム塩として具体的には、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、ピロりん酸マグネシウム、蓚酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、クエン酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、サリチル酸マグネシウム、ミリスチン酸マグネシウム、グルコン酸マグネシウム、ジメタクリル酸マグネシウム、安息香酸マグネシウムなどが挙げられる。
【００３６】
マグネシウムアルコキシドとして具体的には、マグネシウムメトキシド、マグネシウムエトキシドなどが挙げられる。なお、マグネシウム源粉末は、その原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
【００３７】
マグネシウム源粉末として、マグネシウム源とアルミニウム源とを兼ねた化合物の粉末を用いることもできる。このような化合物としては、たとえば、マグネシアスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）が挙げられる。なお、マグネシウム源粉末として、マグネシウム源とアルミニウム源とを兼ねた化合物の粉末を用いる場合、アルミニウム源粉末のＡｌ2Ｏ3（アルミナ）換算量、および、マグネシウム源とアルミニウム源とを兼ねた化合物粉末に含まれるＡｌ成分のＡｌ2Ｏ3（アルミナ）換算量の合計量と、チタニウム源粉末のＴｉＯ2（チタニア）換算量とのモル比が、原料混合物中において上記範囲内となるように調整される。
【００３８】
本発明において、マグネシウム源粉末としては、１種のみが用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００３９】
マグネシウム源粉末の粒径は、特に限定されないが、通常、レーザ回折法により測定される、体積基準の累積百分率５０％相当粒子径（Ｄ５０）が０．５〜３０μｍの範囲内であるものが用いられ、原料混合物成形体の焼成収縮率低減の観点からは、Ｄ５０が３〜２０μｍの範囲内であるマグネシウム源粉末を用いることが好ましい。
【００４０】
原料混合物中におけるＭｇＯ（マグネシア）換算でのマグネシウム源粉末の含有量は、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）換算でのアルミニウム源粉末とＴｉＯ2（チタニア）換算でのチタニウム源粉末との合計量に対して、モル比で、０．０３〜０．１５とすることが好ましく、より好ましくは０．０３〜０．１２である。マグネシウム源粉末の含有量をこの範囲内に調整することにより、耐熱性がより向上された、大きい細孔径および開気孔率を有するチタン酸アルミニウム系焼成体を比較的容易に得ることができる。
【００４１】
（ケイ素源粉末）
また、上記原料混合物は、ケイ素源粉末をさらに含有していてもよい。ケイ素源粉末は、シリコン成分となってチタン酸アルミニウム系焼成体に含まれる化合物の粉末であり、ケイ素源粉末の併用により、耐熱性がより向上されたチタン酸アルミニウム系焼成体を得ることが可能となる。ケイ素源粉末としては、たとえば、二酸化ケイ素、一酸化ケイ素などの酸化ケイ素（シリカ）の粉末が挙げられる。
【００４２】
また、ケイ素源粉末は、単独で空気中で焼成することによりシリカに導かれる化合物の粉末であってもよい。かかる化合物としては、たとえば、ケイ酸、炭化ケイ素、窒化ケイ素、硫化ケイ素、四塩化ケイ素、酢酸ケイ素、ケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、長石、ガラスフリットなどが挙げられる。なかでも、長石、ガラスフリットなどが好ましく用いられ、工業的に入手が容易であり、組成が安定している点で、ガラスフリットなどがより好ましく用いられる。なお、ガラスフリットとは、ガラスを粉砕して得られるフレークまたは粉末状のガラスをいう。ケイ素源粉末として、長石とガラスフリットとの混合物からなる粉末を用いることも好ましい。
【００４３】
ガラスフリットを用いる場合、得られるチタン酸アルミニウム系焼成体の耐熱分解性をより向上させるという観点から、屈伏点が７００℃以上のものを用いることが好ましい。本発明において、ガラスフリットの屈伏点は、熱機械分析装置（ＴＭＡ：Ｔｈｅｒｍｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｉｓｉｓ）を用いて、低温からガラスフリットの膨張を測定し、膨張が止まり、次に収縮が始まる温度（℃）と定義される。
【００４４】
上記ガラスフリットを構成するガラスには、ケイ酸〔ＳｉＯ2〕を主成分（全成分中５０質量％以上）とする一般的なケイ酸ガラスを用いることができる。ガラスフリットを構成するガラスは、その他の含有成分として、一般的なケイ酸ガラスと同様、アルミナ〔Ａｌ2Ｏ3〕、酸化ナトリウム〔Ｎａ2Ｏ〕、酸化カリウム〔Ｋ2Ｏ〕、酸化カルシウム〔ＣａＯ〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕等を含んでいてもよい。また、ガラスフリットを構成するガラスは、ガラス自体の耐熱水性を向上させるために、ＺｒＯ2を含有していてもよい。
【００４５】
本発明において、ケイ素源粉末としては、１種のみが用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００４６】
ケイ素源粉末の粒径は、特に限定されないが、通常、レーザ回折法により測定される、体積基準の累積百分率５０％相当粒子径（Ｄ５０）が０．５〜３０μｍの範囲内であるものが用いられ、原料混合物の成形体の充填率をより向上させ、機械的強度のより高い焼成体を得るためには、Ｄ５０が１〜２０μｍの範囲内であるケイ素源粉末を用いることが好ましい。
【００４７】
原料混合物がケイ素源粉末を含む場合、原料混合物中におけるケイ素源粉末の含有量は、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）換算でのアルミニウム源粉末とＴｉＯ2（チタニア）換算でのチタニウム源粉末との合計量１００質量部に対して、ＳｉＯ2（シリカ）換算で、通常０．１質量部〜１０質量部であり、好ましくは５質量部以下である。また、原料混合物中に含まれる無機化合物源粉末中、２質量％以上５質量％以下とすることがより好ましい。なお、ケイ素源粉末は、その原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
【００４８】
なお、本発明では、上記マグネシアスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）などの複合酸化物のように、チタニウム、アルミニウム、ケイ素およびマグネシウムのうち、２つ以上の金属元素を成分とする化合物を原料粉末として用いることができる。この場合、そのような化合物は、それぞれの金属源化合物を混合した原料混合物と同じであると考えることができ、このような考えに基づき、原料混合物中におけるアルミニウム源原料、チタニウム源原料、マグネシウム源原料およびケイ素源原料の含有量が上記範囲内に調整される。
【００４９】
本発明においては、無機化合物源粉末中の粒子径０．１μｍ以下の粒子の含有量が、前記無機化合物源粉末１００質量部に対して１〜５質量部となるようにするために、上述のアルミナゾルおよび／またはシリカゾルを添加して混合することが好ましい。シリカゾルとは、微粒子状のシリカを分散質とし、液体を分散媒とするコロイドである。シリカゾルは、単独でケイ素源粉末とすることもできるが、他のシリカ源粉末と共に併用されることが好ましい。シリカナゾルの分散媒は、例えば、混合時や仮焼時に蒸発等により除去される。
【００５０】
シリカゾルの分散媒としては、水溶液や各種有機溶媒、例えば、アンモニア水溶液、アルコール、キシレン、トルエン、トリグリセリドなどが挙げられる。シリカゾルとしては、平均粒子径が１〜１００ｎｍのコロイド状シリカゾルが好適に用いられる。このような平均粒子径を有するシリカゾルを用いることにより、原料混合粉末中の粒子同士を吸着させ、焼成時に融解し結合させることができるといった利点がある。
【００５１】
また、シリカゾルの市販品としては、例えば、日産化学工業社製「スノーテックス２０、３０、４０、５０、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｃ、２０Ｌ、ＯＬ、ＸＳ、ＸＬ、ＹＬ、ＺＬ、ＱＡＳ−４０、ＬＳＳ−３５、ＬＳＳ−４５」、旭電化社製「アデライトＡＴ−２０、ＡＴ−３０、ＡＴ−４０、ＡＴ−５０、ＡＴ−２０Ｎ、ＡＴ−２０Ａ、ＡＴ−３０Ａ、ＡＴ−２０Ｑ、ＡＴ−３００、ＡＴ−３００Ｑ」、触媒化成工業社製「Ｃａｔａｌｏｉｄ Ｓ−２０Ｌ、Ｓ−２０Ｈ、Ｓ−３０Ｌ、Ｓ−３０Ｈ、ＳＩ−３０、ＳＩ−４０、ＳＩ−５０、ＳＩ−３５０、ＳＩ−５００、ＳＩ−４５Ｐ、ＳＩ−８０Ｐ、ＳＮ、ＳＡ、ＳＣ−３０」、デュポン社製「ルドックスＨＳ−４０、ＨＳ−３０、ＬＳ、ＳＭ−３０、ＴＭ、ＡＳ、ＡＭ」等が挙げられる。このうち、中性域でコロイド状態が安定な「スノーテックスＣ」を用いることが好ましい。
【００５２】
シリカゾルは、無機化合物源粉末（固形分）の１００重量部に対して固形分で０．１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部用いられる。シリカゾルは、２種以上混合して用いてもよい。
【００５３】
また、原料混合物にはチタン酸アルミニウムやチタン酸アルミニウムマグネシウム自体が含まれていてもよく、たとえば、原料混合物の構成成分としてチタン酸アルミニウムマグネシウムを使用する場合、該チタン酸アルミニウムマグネシウムは、チタニウム源、アルミニウム源およびマグネシウム源を兼ね備えた原料に相当する。
【００５４】
（有機添加剤）
本発明においては、さらに原料混合物中に、造孔剤、バインダ、潤滑剤および可塑剤、分散剤、ならびに溶媒などの有機添加剤が添加される。
【００５５】
上記造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物系材料；氷；およびドライアイス等などが挙げられる。造孔剤の添加量は、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量１００質量部に対して、通常、０〜４０質量部であり、好ましくは０〜２５質量部である。
【００５６】
上記バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩などの塩；パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックス；ＥＶＡ、ポリエチレン、ポリスチレン、液晶ポリマー、エンジニアリングプラスチックなどの熱可塑性樹脂などが挙げられる。バインダの添加量は、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量１００質量部に対して、通常、２０質量部以下であり、好ましくは１５質量部以下である。
【００５７】
上記潤滑剤および可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラギン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸Ａｌなどのステアリン酸金属塩などが挙げられる。潤滑剤および可塑剤の添加量は、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量１００質量部に対して、通常、０〜１０質量部であり、好ましくは１〜５質量部である。
【００５８】
上記分散剤としては、たとえば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどの界面活性剤などが挙げられる。分散剤の添加量は、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量１００質量部に対して、通常、０〜２０質量部であり、好ましくは２〜８質量部である。
【００５９】
また、上記溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類；および水などを用いることができる。なかでも、水が好ましく、不純物が少ない点で、より好ましくはイオン交換水が用いられる。溶媒の使用量は、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量１００質量部に対して、通常、１０質量部〜１００質量部、好ましくは２０質量部〜８０質量部である。
【００６０】
成形に供される原料混合物は、上記アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、ならびに任意で使用されるマグネシウム源粉末、ケイ素源粉末、および上記の各種有機添加剤を混合（混練）することにより得ることができる。
【００６１】
本発明においては、上記アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、ならびに任意で使用されるマグネシウム源粉末およびケイ素源粉末を含む無機化合物源粉末と、有機添加物とを含む原料混合物を成形して成形体を得た後、当該成形体を仮焼（脱脂）および焼成することにより、チタン酸アルミニウム系焼成体を得る。成形してから焼成を行なうことにより、原料混合物を直接焼成する場合と比較して、焼成中の収縮を抑えることができることから、得られるチタン酸アルミニウム系焼成体の割れを効果的に抑制でき、また、焼成により生成した多孔質性のチタン酸アルミニウム結晶の細孔形状が維持されたチタン酸アルミニウム系焼成体を得ることができる。
【００６２】
成形体の形状は特に制限されないが、たとえば、ハニカム形状、棒状、チューブ状、板状、るつぼ形状等を挙げることができる。原料混合物の成形に用いる成形機としては、一軸プレス、押出成形機、打錠機、造粒機などが挙げられる。
【００６３】
有機物添加物を除去するための仮焼（脱脂）は、典型的には、焼成温度に至るまでの昇温段階（たとえば、１５０〜９００℃の温度範囲）になされる。脱脂工程おいては、昇温速度を極力おさえることが好ましい。
【００６４】
成形体の焼成における焼成温度は、通常、１３００℃以上、好ましくは１４００℃以上である。また、焼成温度は、通常、１６５０℃以下、好ましくは１５５０℃以下である。焼成温度までの昇温速度は特に限定されるものではないが、通常、１℃／時間〜５００℃／時間である。ケイ素源粉末を用いる場合には、焼成工程の前に、１１００〜１３００℃の温度範囲で３時間以上保持する工程を設けることが好ましい。これにより、ケイ素源粉末の融解、拡散を促進させることができる。
【００６５】
焼成は通常、大気中で行なわれるが、用いる原料粉末、すなわちアルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の種類や使用量比によっては、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス中で焼成してもよいし、一酸化炭素ガス、水素ガスなどのような還元性ガス中で焼成してもよい。また、水蒸気分圧を低くした雰囲気中で焼成を行なってもよい。
【００６６】
焼成は、通常、管状電気炉、箱型電気炉、トンネル炉、遠赤外線炉、マイクロ波加熱炉、シャフト炉、反射炉、ロータリー炉、ローラーハース炉などの通常の焼成炉を用いて行なわれる。焼成は回分式で行なってもよいし、連続式で行なってもよい。また、静置式で行なってもよいし、流動式で行なってもよい。
【００６７】
焼成に要する時間は、原料混合物の成形体がチタン酸アルミニウム系結晶に遷移するのに十分な時間であればよく、原料混合物の量、焼成炉の形式、焼成温度、焼成雰囲気などにより異なるが、通常は１０分〜２４時間である。
【００６８】
以上のようにして、目的のチタン酸アルミニウム系焼成体を得ることができる。このようなチタン酸アルミニウム系焼成体は、成形直後の成形体の形状をほぼ維持した形状を有する。得られたチタン酸アルミニウム系焼成体は、研削加工等により、所望の形状に加工することもできる。
【００６９】
本発明により得られるチタン酸アルミニウム系焼成体は、たとえば、ルツボ、セッター、コウ鉢、炉材などの焼成炉用冶具；ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどの内燃機関の排気ガス浄化に用いられる排ガスフィルターや、触媒担体、ビールなどの飲食物の濾過に用いる濾過フィルター、石油精製時に生じるガス成分、たとえば一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、酸素などを選択的に透過させるための選択透過フィルターなどのセラミックスフィルター；基板、コンデンサーなどの電子部品などに好適に適用することができる。なかでも、セラミックスフィルターなどとして用いる場合、本発明のチタン酸アルミニウム系焼成体は、高い細孔容積および開気孔率を有することから、良好なフィルター性能を長期にわたって維持することができる。
【００７０】
本発明により得られるチタン酸アルミニウム系焼成体は、Ｘ線回折スペクトルにおいて、チタン酸アルミニウムまたはチタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶パターンのほか、アルミナ、チタニアなどの結晶パターンを含んでいてもよい。なお、本発明のチタン酸アルミニウム系焼成体は、チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶からなる場合、組成式：Ａｌ2(1−ｘ)ＭｇxＴｉ(1＋x)Ｏ5で表すことができ、ｘの値は０．０３以上であり、好ましくは０．０３以上０．１５以下、より好ましくは０．０３以上０．１２以下である。また、本発明により得られるチタン酸アルミニウム系焼成体は、原料由来あるいは製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
【００７１】
＜セラミックス成形体＞
本発明のセラミックス成形体は、主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる多孔性のセラミックス成形体である。「主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる」とは、セラミックス成形体を構成する主結晶相がチタン酸アルミニウム系結晶相であることを意味し、チタン酸アルミニウム系結晶相は、たとえば、チタン酸アルミニウム結晶相、チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相などであってよい。
【００７２】
本発明のセラミックス成形体は、チタン酸アルミニウム系結晶相以外の相（結晶相）を含んでいてもよい。このようなチタン酸アルミニウム系結晶相以外の相（結晶相）としては、セラミックス成形体の作製に用いる原料由来の相などを挙げることができる。原料由来の相とは、より具体的には、本発明のセラミックス成形体を上記したチタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法に従い製造する場合における、チタン酸アルミニウム系結晶相を形成することなく残存したアルミニウム源粉末、チタニウム源粉末および／またはマグネシウム源粉末由来の相である。また、上記原料混合物がケイ素源粉末を含む場合、セラミックス成形体は、ＳｉＯ2成分を含むガラス相等のケイ素源粉末由来の相を含む。
【００７３】
本発明のセラミックス成形体の形状は、特に制限されず、ハニカム形状、棒状、チューブ状、板状（シート状）、るつぼ形状等であってよい。なかでも、本発明のセラミックス成形体をＤＰＦなどのセラミックスフィルターとして用いる場合には、多孔質セラミックス成形体とすることが好ましく、ハニカム形状とすることがより好ましい。
【００７４】
多孔質セラミックス成形体の開気孔率は、３５％以上とすることが好ましい。開気孔率の上限は、特に限定されないが、たとえば、５５％未満程度とすることができる。
【００７５】
なお、「開気孔率」とは、ＪＩＳ  Ｒ１６３４に準拠した水中浸漬によるアルキメデス法により測定される開気孔率（％）である。すなわち、多孔質セラミックス成形体の開気孔率は、下記式に基づき算出される。
【００７６】
開気孔率（％）＝１００×（Ｍ３−Ｍ１）／（Ｍ３−Ｍ２）
ここで、Ｍ１は多孔質セラミックス成形体の乾燥重量（ｇ）、Ｍ２は多孔質セラミックス成形体の水中重量（ｇ）、Ｍ３は多孔質セラミックス成形体の飽水重量（ｇ）である。
【００７７】
多孔質セラミックス成形体は、細孔直径が４〜２０μｍの範囲である細孔の累積細孔容積Ｖ4-20が、細孔容積全量（細孔直径が０．００５〜２００μｍの範囲である細孔の累積細孔容積Ｖtotal）に対して０．８以上と高く、一方、細孔直径が２０〜２００μｍの範囲である細孔の累積細孔容積Ｖ20-200が、細孔容積全量に対して０．１以下と十分に小さいことが好ましくい。細孔直径が４μｍ未満である細孔が多く存在すると、該多孔質セラミックス成形体をＤＰＦ等のセラミックスフィルターとして用いる際、フィルター処理されるガス（ディーゼルエンジンから排出される排ガス等）の圧力損失が大きくなり、ガス処理能力が低下する傾向にある。また、細孔直径が２０μｍを超える細孔が多く存在すると、該多孔質セラミックス成形体をＤＰＦ等のセラミックスフィルターとして用いる際、ディーゼル微粒子などの被捕集物が細孔内で吸着されることなく、フィルター外へ排出されてしまい、フィルターの除去能力が低下する傾向にある。
【００７８】
内部に１以上の空洞部を有する多孔質セラミックス成形体は、その内部に閉じた空間からなる空洞部を有するもの、成形体外表面にその開口が開いた貫通穴からなる空洞部を有するものであってよく、たとえば、その内部に、長さ方向に貫通する複数のセル（空洞部）を有するハニカム形状の多孔質セラミックス成形体（多孔質セラミックスハニカム構造体）；中空状（たとえばパイプ状）の多孔質セラミックス成形体などを挙げることができる。
【００７９】
また、内部に１以上の空洞部を有しない多孔質セラミックス成形体としては、たとえばシート状等の形状を有する多孔質セラミックス成形体を挙げることができる。
【００８０】
本発明のセラミックス成形体は、ガラス相を含んでいてもよい。ガラス相とは、ＳｉＯ2が主要成分である非晶質相を指す。この場合、ガラス相の含有率は、５質量％以下であることが好ましく、また、２質量％以上であることが好ましい。
【００８１】
主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる本発明のセラミックス成形体の製造には、上記したチタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法を好適に用いることができる。すなわち、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、ならびに任意で使用されるマグネシウム源粉末およびケイ素源粉末を含む原料混合物を成形して成形体を得た後、当該成形体を仮焼および焼成することにより本発明のセラミックス成形体を得ることができる。この方法により得られるセラミックス成形体は、主にチタン酸アルミニウム系結晶からなるチタン酸アルミニウム系成形体である。
【実施例】
【００８２】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各実施例および比較例における原料混合物成形体の焼成後の強度、得られたチタン酸アルミニウム系焼成体のチタン酸アルミニウム化率（ＡＴ化率）、細孔径および開気孔率、ならびに用いた原料粉末の平均粒子径および粒度分布は、下記方法により測定した。
【００８３】
（１）強度
押出成形後、乾燥させたハニカム形状の中空片を切り出した。該中空片は、長さ方向に貫通する貫通孔を有しており、該貫通孔（セル）は、中空片の長さ方向と同じ方向である。該中空片の長さは５ｍｍである。該セルの断面形状は、縦横それぞれ１．０〜１．３ｍｍの正方形である。該中空片は、該セルが３×３セル（合計９セル）からなる。したがって、該中空片は、囲型の正方形断面形状を有している。該断面における一辺の長さは、４．８〜５．１ｍｍである。該中空片を電気炉内で５００℃もしくは１０００℃まで加熱し、その後、室温まで冷却した。該中空片を１０個作製し、それぞれに長さ方向と垂直方向から徐々に荷重を加えたときに、中空片が破壊されるときの荷重の平均値として算出した。
【００８４】
（２）ＡＴ化率
チタン酸アルミニウム化率（ＡＴ化率）は、粉末Ｘ線回折スペクトルにおける２θ＝２７．４°の位置に現れるピーク〔チタニア・ルチル相（１１０）面〕の積分強度(ＩT)と、２θ＝３３．７°の位置に現れるピーク〔チタン酸アルミニウムマグネシウム相（２３０）面〕の積分強度（ＩAT）とから、下記式により算出した。
ＡＴ化率＝ＩAT／（ＩT＋ＩAT）×１００（％）
（３）細孔径
０．４ｇの焼成体を砕き、得られた約２ｍｍ角の小片を、１２０℃で４時間、空気中で、電気炉を用いて乾燥させた後、水銀圧入法により、細孔半径測定範囲０．００１〜１００．０μｍまで測定した。細孔容積基準でみたときの最大頻度を示す細孔半径を２倍した値を細孔径（モード径）とした。測定装置には、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製の「オートポアＩＩＩ９４２０」を用いた。
【００８５】
（４）開気孔率
ＪＩＳ  Ｒ１６３４に準拠した、水中浸漬によるアルキメデス法により、焼成体の水中重量Ｍ２（ｇ）、飽水重量Ｍ３（ｇ）および乾燥重量Ｍ１（ｇ）を測定し、下記式により開気孔率を算出した。
開気孔率（％）＝１００×（Ｍ３−Ｍ１）／（Ｍ３−Ｍ２）
（５）原料粉末の平均粒子径および粒度分布
原料粉末のうち、シリカゾルおよびアルミナゾル以外の比較的粒径が大きい原料粉末の体積基準の累積百分率５０％相当粒子径（Ｄ５０）は、レーザ回折式粒度分布測定装置〔日機装社製「Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＨＲＡ（Ｘ−１００）」〕を用いて粒径（粒子直径）が０．１μｍ以上１ｍｍ以下の範囲で測定した。原料粉末のうち、シリカゾルおよびアルミナゾルの平均粒子径、および、各原料粉末の粒度分布における粒径が０．１μｍ以下の割合（体積％）は、原料供給会社（日産化学工業株式会社）より供給される分析値を元に算出した。
【００８６】
＜実施例１＞
無機化合物源粉末として以下のものを用いて、ハニカム形状の乾燥成形体を得た。下記の無機化合物源粉末の仕込み組成は、アルミナ〔Ａｌ2Ｏ3〕、チタニア〔ＴｉＯ2〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕およびシリカ〔ＳｉＯ2〕換算のモル百分率で、〔Ａｌ2Ｏ3〕／〔ＴｉＯ2〕／〔ＭｇＯ〕／〔ＳｉＯ2〕＝３５．１％／５１．３％／９．６％／４．０％である。また、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量中のケイ素源粉末の含有率は、４．０質量％である。
（１）アルミニウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有する酸化アルミニウム粉末Ａ（α−アルミナ粉末）
２８．７質量部
（２）チタニウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有する酸化チタニウム粉末（ルチル型結晶）
４９．０質量部
（３）マグネシウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有するマグネシアスピネル粉末
１８．３質量部
（４）ケイ素源粉末
（４−１）  下記表１に示される平均粒子径を有するガラスフリット（タカラスタンダード社製「ＣＫ０８３２」）
２．０質量部
（４−２）  下記表１に示される平均粒子径を有するシリカゾル（日産化学工業製「スノーテックスＣ」、固形分２０質量％水溶液、ｐＨ８．５〜９．０）
１０．０質量部
上記アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末からなる混合物に、造孔剤として下記表１に示される平均粒子径を有するコーンスターチを１６．７部、バインダとしてメチルセルロース  ９．１質量部、分散剤としてポリオキシアルキレンアルキルエーテル  ５．６質量部、ならびに、潤滑剤としてグリセリン  ０．５質量部を加え、さらに、分散媒として水を２５．３質量部加えた後、混練機を用いて混練することにより、坏土（成形用原料混合物）を調製した。ついで、この坏土を押出成形することにより、ハニカム形状の成形体を作製した（セル密度３００ｃｐｓｉ、セル壁厚０．３ｍｍ）。得られた成形体を、マイクロ波乾燥機にて速やかに加熱させた後、１００℃で５時間保持することで乾燥を行った。
【００８７】
この乾燥させたハニカム体から、強度測定用の試料片を取り出し、５００℃または１０００℃で焼成を行い、強度測定に供した。表２に、強度測定の値を示す。乾燥させたハニカム体を５００℃で焼成したときの強度は０．２０ｋｇｆであり、比較例１と比べて大きく向上している。１０００℃で焼成したときの強度は２．４１ｋｇｆであり、焼成温度の上昇と共に強度の増加がみられた。
【００８８】
その他の乾燥させたハニカム体は、大気雰囲気下で、バインダを除去する仮焼（脱脂）工程を含む焼成を行ない、ハニカム形状の多孔質焼成体（ハニカム構造体）を得た。焼成時の最高温度は、１５００℃とし、最高温度での保持時間は５時間とした。
【００８９】
得られた多孔質焼成体を乳鉢にて解砕し、粉末Ｘ線回折法により、得られた粉末の回折スペクトルを測定したところ、この粉末は、チタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶ピークを示した。この粉末のＡＴ化率を求めたところ、１００％であった。得られたチタン酸アルミニウム系焼成体の細孔径は８．０μｍであり、開気孔率は４３．７％であった。このことは、比較的小さな細孔径と非常に大きな気孔率を有していることを示しており、フィルタとして優れた特性を示すことが予想される。
【００９０】
＜実施例２＞
無機化合物源粉末として以下のものを用いて、ハニカム形状の乾燥成形体を得た。下記の無機化合物源粉末の仕込み組成は、実施例１と同じく、アルミナ〔Ａｌ2Ｏ3〕、チタニア〔ＴｉＯ2〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕およびシリカ〔ＳｉＯ2〕換算のモル百分率で、〔Ａｌ2Ｏ3〕／〔ＴｉＯ2〕／〔ＭｇＯ〕／〔ＳｉＯ2〕＝３５．１％／５１．３％／９．６％／４．０％である。また、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量中のケイ素源粉末の含有率は、４．０質量％である。
（１）アルミニウム源粉末
（１−１）  下記表１に示される平均粒子径を有する酸化アルミニウム粉末Ａ（α−アルミナ粉末）
２７．３質量部
（１−２）  下記表１に示される平均粒子径を有するアルミナゾル(日産化学工業製「アルミナゾル２００」、固形分１０質量％水溶液、ｐＨ４．０〜６．０)
１４．４質量部（２）チタニウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有する酸化チタン粉末（ルチル型結晶）
４９．０質量部
（３）マグネシウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有するマグネシアスピネル粉末
１８．３質量部
（４）ケイ素源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有するガラスフリット（タカラスタンダード社製「ＣＫ０８３２」）
４．０質量部
上記アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末からなる混合物に、造孔剤として下記表１に示される平均粒子径を有するコーンスターチを１６．７部、バインダとしてメチルセルロース  ９．１質量部、分散剤としてポリオキシアルキレンアルキルエーテル  ５．６質量部、ならびに、潤滑剤としてグリセリン  ０．５質量部を加え、さらに、分散媒として水を２５．３質量部加えた後、混練機を用いて混練することにより、坏土（成形用原料混合物）を調製した。ついで、この坏土を押出成形することにより、ハニカム形状の成形体を作製した（セル密度３００ｃｐｓｉ、セル壁厚０．３ｍｍ）。得られた成形体を、マイクロ波乾燥機にて速やかに加熱させた後、１００℃で５時間保持することで乾燥を行った。
【００９１】
この乾燥させたハニカム体から、強度測定用の試料片を取り出し、５００℃または１０００℃で焼成を行い、強度測定に供した。表２に、強度測定の値を示す。乾燥させたハニカム体を５００℃で焼成したときの強度は０．３７ｋｇｆであり、比較例１と比べて大きく向上している。１０００℃で焼成したときの強度は１．４９ｋｇｆであり、焼成温度の上昇と共に強度の増加がみられた。
【００９２】
その他の乾燥させたハニカム体は、大気雰囲気下で、バインダを除去する仮焼（脱脂）工程を含む焼成を行ない、ハニカム形状の多孔質焼成体（ハニカム構造体）を得た。焼成時の最高温度は、１５００℃とし、最高温度での保持時間は５時間とした。
【００９３】
得られた多孔質焼成体を乳鉢にて解砕し、粉末Ｘ線回折法により、得られた粉末の回折スペクトルを測定したところ、この粉末は、チタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶ピークを示した。この粉末のＡＴ化率を求めたところ、１００％であった。得られたチタン酸アルミニウム系焼成体の細孔径は８．５μｍであり、開気孔率は４７．３％であった。このことは、比較的小さな細孔径と非常に大きな気孔率を有していることを示しており、フィルタとして優れた特性を示すことが予想される。
【００９４】
＜実施例３＞
無機化合物源粉末として以下のものを用いて、ハニカム形状の乾燥成形体を得た。下記の無機化合物源粉末の仕込み組成は、実施例１と同じく、アルミナ〔Ａｌ2Ｏ3〕、チタニア〔ＴｉＯ2〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕およびシリカ〔ＳｉＯ2〕換算のモル百分率で、〔Ａｌ2Ｏ3〕／〔ＴｉＯ2〕／〔ＭｇＯ〕／〔ＳｉＯ2〕＝３５．１％／５１．３％／９．６％／４．０％である。また、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量中のケイ素源粉末の含有率は、４．０質量％である。
（１）アルミニウム源粉末
（１−１）  下記表１に示される平均粒子径を有する酸化アルミニウム粉末Ａ（α−アルミナ粉末）
２７．３質量部
（１−２）  下記表１に示される平均粒子径を有するアルミナゾル(日産化学工業製「アルミナゾル２００」、固形分１０質量％水溶液、ｐＨ４．０〜６．０)
１４．４質量部（２）チタニウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有する酸化チタン粉末（ルチル型結晶）
４９．０質量部
（３）マグネシウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有するマグネシアスピネル粉末
１８．３質量部
（４）ケイ素源粉末
（４−１）  下記表１に示される平均粒子径を有するガラスフリット（タカラスタンダード社製「ＣＫ０８３２」）
２．０質量部
（４−２）  下記表１に示される平均粒子径を有するシリカゾル(日産化学工業製「スノーテックスＣ」、固形分２０質量％水溶液、ｐＨ８．５〜９．０)
１０．０質量部
上記アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末からなる混合物に、造孔剤として下記表１に示される平均粒子径を有するコーンスターチを１６．７部、バインダとしてメチルセルロース  ９．１質量部、分散剤としてポリオキシアルキレンアルキルエーテル  ５．６質量部、ならびに、潤滑剤としてグリセリン  ０．５質量部を加え、さらに、分散媒として水を２５．３質量部加えた後、混練機を用いて混練することにより、坏土（成形用原料混合物）を調製した。ついで、この坏土を押出成形することにより、ハニカム形状の成形体を作製した（セル密度３００ｃｐｓｉ、セル壁厚０．３ｍｍ）。得られた成形体を、マイクロ波乾燥機にて速やかに加熱させた後、１００℃で５時間保持することで乾燥を行った。
【００９５】
この乾燥させたハニカム体から、強度測定用の試料片を取り出し、５００℃または１０００℃で焼成を行い、強度測定に供した。表２に、強度測定の値を示す。乾燥させたハニカム体を５００℃で焼成したときの強度は０．５２ｋｇｆであり、比較例１と比べて大きく向上している。１０００℃で焼成したときの強度は７．１４ｋｇｆであり、焼成温度の上昇と共に強度の増加がみられた。
【００９６】
その他の乾燥させたハニカム体は、大気雰囲気下で、バインダを除去する仮焼（脱脂）工程を含む焼成を行ない、ハニカム形状の多孔質焼成体（ハニカム構造体）を得た。焼成時の最高温度は、１５００℃とし、最高温度での保持時間は５時間とした。
【００９７】
得られた多孔質焼成体を乳鉢にて解砕し、粉末Ｘ線回折法により、得られた粉末の回折スペクトルを測定したところ、この粉末は、チタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶ピークを示した。この粉末のＡＴ化率を求めたところ、１００％であった。得られたチタン酸アルミニウム系多孔質焼成体の細孔径は８．５μｍであり、開気孔率は４２．８％であった。このことは、比較的小さな細孔径と非常に大きな気孔率を有していることを示しており、フィルタとして優れた特性を示すことが予想される。
【００９８】
＜実施例４＞
無機化合物源粉末として以下のものを用いて、ハニカム形状の乾燥成形体を得た。下記の無機化合物源粉末の仕込み組成は、実施例１と同じく、アルミナ〔Ａｌ2Ｏ3〕、チタニア〔ＴｉＯ2〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕およびシリカ〔ＳｉＯ2〕換算のモル百分率で、〔Ａｌ2Ｏ3〕／〔ＴｉＯ2〕／〔ＭｇＯ〕／〔ＳｉＯ2〕＝３５．１％／５１．３％／９．６％／４．０％である。また、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量中のケイ素源粉末の含有率は、４．０質量％である。
（１）アルミニウム源粉末
（１−１）  下記表１に示される平均粒子径を有する酸化アルミニウム粉末Ａ（α−アルミナ粉末）
２７．７質量部
（１−２）  下記表１に示される平均粒子径を有するアルミナゾル(日産化学工業製「アルミナゾル２００」、固形分１０質量％水溶液、ｐＨ４．０〜６．０)
１０．８質量部
（２）チタニウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有する酸化チタン粉末（ルチル型結晶）
４９．０質量部
（３）マグネシウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有するマグネシアスピネル粉末
１８．３質量部
（４）ケイ素源粉末
（４−１）  下記表１に示される平均粒子径を有するガラスフリット（タカラスタンダード社製「ＣＫ０８３２」）
２．５質量部
（４−２）  下記表１に示される平均粒子径を有するシリカゾル(日産化学工業製「スノーテックスＣ」、固形分２０質量％水溶液、ｐＨ８．５〜９．０)
７．５質量部
上記アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末からなる混合物に、造孔剤として下記表１に示される平均粒子径を有するコーンスターチを１６．７部、バインダとしてメチルセルロース  ９．１質量部、分散剤としてポリオキシアルキレンアルキルエーテル  ５．６質量部、ならびに、潤滑剤としてグリセリン  ０．５質量部を加え、さらに、分散媒として水を２５．３質量部加えた後、混練機を用いて混練することにより、坏土（成形用原料混合物）を調製した。ついで、この坏土を押出成形することにより、ハニカム形状の成形体を作製した（セル密度３００ｃｐｓｉ、セル壁厚０．３ｍｍ）。得られた成形体を、マイクロ波乾燥機にて速やかに加熱させた後、１００℃で５時間保持することで乾燥を行った。
【００９９】
この乾燥させたハニカム体から、強度測定用の試料片を取り出し、５００℃または１０００℃で焼成を行い、強度測定に供した。表２に、強度測定の値を示す。乾燥させたハニカム体を５００℃で焼成したときの強度は０．４０ｋｇｆであり、比較例１と比べて大きく向上している。１０００℃で焼成したときの強度は６．０８ｋｇｆであり、焼成温度の上昇と共に強度の増加がみられた。
【０１００】
その他の乾燥させたハニカム体は、大気雰囲気下で、バインダを除去する仮焼（脱脂）工程を含む焼成を行ない、ハニカム形状の多孔質焼成体（ハニカム構造体）を得た。焼成時の最高温度は、１５００℃とし、最高温度での保持時間は５時間とした。
【０１０１】
得られた多孔質焼成体を乳鉢にて解砕し、粉末Ｘ線回折法により、得られた粉末の回折スペクトルを測定したところ、この粉末は、チタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶ピークを示した。この粉末のＡＴ化率を求めたところ、１００％であった。得られたチタン酸アルミニウム系多孔質焼成体の細孔径は８．５μｍであり、開気孔率は４３．４％であった。このことは、比較的小さな細孔径と非常に大きな気孔率を有していることを示しており、フィルタとして優れた特性を示すことが予想される。
【０１０２】
＜実施例５＞
無機化合物源粉末として以下のものを用いて、ハニカム形状の乾燥成形体を得た。下記の無機化合物源粉末の仕込み組成は、実施例１と同じく、アルミナ〔Ａｌ2Ｏ3〕、チタニア〔ＴｉＯ2〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕およびシリカ〔ＳｉＯ2〕換算のモル百分率で、〔Ａｌ2Ｏ3〕／〔ＴｉＯ2〕／〔ＭｇＯ〕／〔ＳｉＯ2〕＝３５．１％／５１．３％／９．６％／４．０％である。また、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量中のケイ素源粉末の含有率は、４．０質量％である。
（１）アルミニウム源粉末
（１−１）  下記表１に示される平均粒子径を有する酸化アルミニウム粉末Ａ（α−アルミナ粉末）
２８．０質量部
（１−２）  下記表１に示される平均粒子径を有するアルミナゾル(日産化学工業製「アルミナゾル２００」、固形分１０質量％水溶液、ｐＨ４．０〜６．０)
７．２質量部
（２）チタニウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有する酸化チタン粉末（ルチル型結晶）
４９．０質量部
（３）マグネシウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有するマグネシアスピネル粉末
１８．３質量部
（４）ケイ素源粉末
（４−１）  下記表１に示される平均粒子径を有するガラスフリット（タカラスタンダード社製「ＣＫ０８３２」）
３．０質量部
（４−２）  下記表１に示される平均粒子径を有するシリカゾル(日産化学工業製「スノーテックスＣ」、固形分２０質量％水溶液、ｐＨ８．５〜９．０)
５．０質量部
上記アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末からなる混合物に、造孔剤として下記表１に示される平均粒子径を有するコーンスターチを１６．７部、バインダとしてメチルセルロース  ９．１質量部、分散剤としてポリオキシアルキレンアルキルエーテル  ５．６質量部、ならびに、潤滑剤としてグリセリン  ０．５質量部を加え、さらに、分散媒として水を２５．３質量部加えた後、混練機を用いて混練することにより、坏土（成形用原料混合物）を調製した。ついで、この坏土を押出成形することにより、ハニカム形状の成形体を作製した（セル密度３００ｃｐｓｉ、セル壁厚０．３ｍｍ）。得られた成形体を、マイクロ波乾燥機にて速やかに加熱させた後、１００℃で５時間保持することで乾燥を行った。
【０１０３】
この乾燥させたハニカム体から、強度測定用の試料片を取り出し、５００℃または１０００℃で焼成を行い、強度測定に供した。表２に、強度測定の値を示す。乾燥させたハニカム体を５００℃で焼成したときの強度は０．２７ｋｇｆであり、比較例１と比べて大きく向上している。１０００℃で焼成したときの強度は２．８４ｋｇｆであり、焼成温度の上昇と共に強度の増加がみられた。
【０１０４】
その他の乾燥させたハニカム体は、大気雰囲気下で、バインダを除去する仮焼（脱脂）工程を含む焼成を行ない、ハニカム形状の多孔質焼成体（ハニカム構造体）を得た。焼成時の最高温度は、１５００℃とし、最高温度での保持時間は５時間とした。
【０１０５】
得られた多孔質焼成体を乳鉢にて解砕し、粉末Ｘ線回折法により、得られた粉末の回折スペクトルを測定したところ、この粉末は、チタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶ピークを示した。この粉末のＡＴ化率を求めたところ、１００％であった。得られたチタン酸アルミニウム系多孔質焼成体の細孔径は８．５μｍであり、開気孔率は４５．５％であった。このことは、比較的小さな細孔径と非常に大きな気孔率を有していることを示しており、フィルタとして優れた特性を示すことが予想される。
【０１０６】
＜比較例１＞
無機化合物源粉末として以下のものを用いて、ハニカム形状の乾燥成形体を得た。下記の無機化合物源粉末の仕込み組成は、実施例１と同じく、アルミナ〔Ａｌ2Ｏ3〕、チタニア〔ＴｉＯ2〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕およびシリカ〔ＳｉＯ2〕換算のモル百分率で、〔Ａｌ2Ｏ3〕／〔ＴｉＯ2〕／〔ＭｇＯ〕／〔ＳｉＯ2〕＝３５．１％／５１．３％／９．６％／４．０％である。また、アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量中のケイ素源粉末の含有率は、４．０質量％である。
（１）アルミニウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有する酸化アルミニウム粉末Ａ（α−アルミナ粉末）
２８．７質量部
（２）チタニウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有する酸化チタン粉末（ルチル型結晶）
４９．０質量部
（３）マグネシウム源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有するマグネシアスピネル粉末
１８．３質量部
（４）ケイ素源粉末
下記表１に示される平均粒子径を有するガラスフリット（タカラスタンダード社製「ＣＫ０８３２」）
４．０質量部
上記アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末からなる混合物に、造孔剤として下記表１に示される平均粒子径を有するコーンスターチを１６．７部、バインダとしてメチルセルロース  ９．１質量部、分散剤としてポリオキシアルキレンアルキルエーテル  ５．６質量部、ならびに、潤滑剤としてグリセリン  ０．５質量部を加え、さらに、分散媒として水を３４．９質量部加えた後、混練機を用いて混練することにより、坏土（成形用原料混合物）を調製した。ついで、この坏土を押出成形することにより、ハニカム形状の成形体を作製した（セル密度３００ｃｐｓｉ、セル壁厚０．３ｍｍ）。得られた成形体を、マイクロ波乾燥機にて速やかに加熱させた後、１００℃で５時間保持することで乾燥を行った。
【０１０７】
この乾燥させたハニカム体から、強度測定用の試料片を取り出し、５００℃または１０００℃で焼成を行い、強度測定に供した。表２に、強度測定の値を示す。乾燥させたハニカム体を５００℃で焼成したときの強度は０．１２ｋｇｆであり、僅かな応力により破壊するほど非常にもろい状態であった。１０００℃で焼成したときの強度は１．８３ｋｇｆであり、焼成温度の上昇と共に強度の増加がみられた。
【０１０８】
その他の乾燥させたハニカム体は、大気雰囲気下で、バインダを除去する仮焼（脱脂）工程を含む焼成を行ない、ハニカム形状の多孔質焼成体（ハニカム構造体）を得た。焼成時の最高温度は、１５００℃とし、最高温度での保持時間は５時間とした。
【０１０９】
得られた多孔質焼成体を乳鉢にて解砕し、粉末Ｘ線回折法により、得られた粉末の回折スペクトルを測定したところ、この粉末は、チタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶ピークを示した。この粉末のＡＴ化率を求めたところ、１００％であった。得られたチタン酸アルミニウム系焼成体の細孔径は１０．７μｍであり、開気孔率は４６．１％であった。
【０１１０】
【表１】
2011051854.tif 000002
【０１１１】
【表２】
2011051854.tif 000003
【０１１２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。