(57)【要約】  ａ（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｅ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｆ（Ａｌ2Ｏ3＋ｇ（ＳｉＯ2））＋ｈ（Ｆｅ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｉ（ＭｇＯ・２ＴｉＯ2）からなる組成を持ちチタン酸アルミニウムベースのセラミック体であって、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｉが、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）＝１となるような各成分の質量分率であり、０．５＜ａ≦０．９５；０≦ｂ≦０．５；０≦ｃ≦０．５；０≦ｄ≦０．５；０＜ｅ≦０．５；０≦ｆ≦０．５；０≦ｇ≦０．１；０≦ｈ≦０．３；０≦ｉ≦０．３；ｂ＋ｄ＞０．０１であるセラミック体が提供される。このセラミック体を形成する方法が提供される。このセラミック体は、ディーゼル排気濾過などの、自動車の排ガス制御システムに有用である。
2007510615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｅ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｆ（Ａｌ2Ｏ3）＋ｇ（ＳｉＯ2）＋ｈ（Ｆｅ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｉ（ＭｇＯ・２ＴｉＯ2）
からなる組成であって、
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｉが、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）＝１となるような各成分の質量分率であり、０．５＜ａ≦０．９５；０≦ｂ≦０．５；０≦ｃ≦０．５；０≦ｄ≦０．５；０＜ｅ≦０．５；０≦ｆ≦０．５；０≦ｇ≦０．１；０≦ｈ≦０．３；０≦ｉ≦０．３；ｂ＋ｄ＞０．０１
である組成を有するセラミック体。
【請求項２】
ａ（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｅ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｆ（Ａｌ2Ｏ3）＋ｇ（ＳｉＯ2）＋ｈ（Ｆｅ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｉ（ＭｇＯ・２ＴｉＯ2）
からなる組成であって、
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｉが、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）＝１となるような各成分の質量分率であり、０．５＜ａ≦０．９５；０≦ｂ≦０．５；０≦ｃ≦０．５；０≦ｄ≦０．５；０＜ｅ≦０．５；０≦ｆ≦０．５；０≦ｇ≦０．１；０≦ｈ≦０．３；０≦ｉ≦０．３；ｂ＋ｄ＞０．０１
である組成を有する、端部の塞がれたウォール・フロー・ハニカム・フィルタ・セラミック体を備えたディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項３】
１０×１０-7／℃未満のＣＴＥ（室温から１０００℃）；４０体積％から５５体積％の気孔率；５から２０マイクロメートルのメジアン孔径；２００セル／平方インチ（ｃｐｓｉ）（約３２セル／平方ｃｍ）のセル密度および０．０１６インチ（約０．４ｍｍ）の壁厚を有するハニカム体から通路の方向に対して平行に切断したセルラ・バーについて４点法により測定した、１５０から４００ｐｓｉ（１．０３〜２．７６ＭＰａ）の破壊係数を含む性質を示すことを特徴とする請求項２記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項４】
前記メジアン孔径が１０から１５マイクロメートルであることを特徴とする請求項３記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項５】
前記破壊係数が１５０から３００ｐｓｉ（１．０３〜２．０７ＭＰａ）であることを特徴とする請求項３記載のディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項６】
チタン酸アルミニウムベースのセラミック体を製造する方法において、
(a)  可塑剤、滑材、結合剤、および溶媒としての水を含む有機加工助剤と共に、シリカ、アルミナ、ストロンチウム、バリウム、カルシウム、チタニア、および／または酸化鉄の供給源を含む無機原材料成分のバッチを配合し、
(b)  前記無機および有機成分のバッチを混合して、均質な可塑化混合物を形成し、
(c)  前記可塑化混合物を未焼成体に成形し、
(d)  前記未焼成体を所定の温度と所定の期間に亘り加熱して、ａ（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｅ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｆ（Ａｌ2Ｏ3）＋ｇ（ＳｉＯ2）＋ｈ（Ｆｅ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｉ（ＭｇＯ・２ＴｉＯ2）からなる組成であって、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｉが、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）＝１となるような各成分の質量分率であり、０．５＜ａ≦０．９５；０≦ｂ≦０．５；０≦ｃ≦０．５；０≦ｄ≦０．５；０＜ｅ≦０．５；０≦ｆ≦０．５；０≦ｇ≦０．１；０≦ｈ≦０．３；０≦ｉ≦０．３；ｂ＋ｄ＞０．０１である組成を有するセラミックを得る、
各工程を有してなる方法。
【請求項７】
前記バッチが、無機原材料成分の１００部当たり２０〜４０質量％の量で細孔形成材をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、「チタン酸アルミニウムベースのセラミック」と題する、スティーブン・ビー・オグヌウミ(Steven B. Ogunwumi)等により２００３年１１月４日に出願された米国仮特許第６０／５１７３４８号の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、高温用途に使用するための、低熱膨張、高気孔率、および高強度を有する、チタン酸アルミニウムベースのセラミック体に関する。
【背景技術】
【０００３】
コージエライト・セラミック体、特にハニカム・マルチセルラ構造体として形成されたものには、触媒コンバータ、ＮＯｘ吸着体、電気加熱触媒、溶融金属フィルタ、再生器のコア、化学プロセス用基体、水素脱硫のための触媒、水素化分解または水素化処理、およびディーゼル微粒子フィルタ等のフィルタなどの多数の高温用途が見出されている。
【０００４】
ディーゼル排気濾過において、低ＣＴＥを与えると共に低コスト材料であるコージエライトは、最適な材料であった。ウォール・フロー・タイプの多孔質コージエライト・セラミック・フィルタは、１９８０年代初期から、あるディーゼル・エンジンの排気流から微粒子を除去するために用いられてきた。ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）は、低ＣＴＥ（耐熱衝撃性のため）、低圧力降下（エンジン効率のため）、高濾過効率（排気流からほとんどの微粒子を除去するため）、高強度（取扱い、缶内への封入、および使用中の振動に耐えるため）、および低コストを理想的に併せ持っている。コージエライトに関する問題としては、フィルタがある条件下で再生されたときに動作中に許容できないほど高温となり得る低い体積熱容量および低い熱伝導率、並びに低い熱耐久性が挙げられる。さらに、ディーゼル排気ガス中に存在する、灰として知られる無機微粒子がコージエライトと反応し、フィルタを故障させることがある。
【０００５】
ＤＰＦ製造のためのコージエライトに代わる材料はＳｉＣである。この材料は、高い体積熱容量および高い熱伝導性の両方を示すが、比較的高い熱膨張および高い弾性率の結果として、耐熱衝撃性が不十分である。この不十分な耐熱衝撃性のために、ＳｉＣフィルタは、使用中の熱衝撃破損を防ぐために、セグメント化する必要がある。また、処理条件（すなわち、高温、不活性雰囲気、およびセグメント化）により、製造コストが高くつく。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車の排気制御システムなどの高温用途に有用な代わりの低ＣＴＥ材料を提供することが必要とされている。低いＣＴＥおよび優れた耐熱衝撃性を有する材料を提供することが望ましい。本発明は、そのようなセラミック材料、およびその製造方法と使用方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下に限られないが、自動車の触媒コンバータを含む自動車排気物質制御などの高温用途、およびディーゼル微粒子フィルタなどのディーゼル排気後処理システムに適した性質を示す低膨張のチタン酸アルミニウムベースのセラミック体の発見に基づくものである。
【０００８】
ａ（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｅ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｆ（Ａｌ2Ｏ3）＋ｇ（ＳｉＯ2）＋ｈ（Ｆｅ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｉ（ＭｇＯ・２ＴｉＯ2）からなる組成を持つセラミック体であって、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｉが、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）＝１となるような各成分の質量分率であり、０．５＜ａ≦０．９５；０≦ｂ≦０．５；０≦ｃ≦０．５；０≦ｄ≦０．５；０＜ｅ≦０．５；０≦ｆ≦０．５；０≦ｇ≦０．１；０≦ｈ≦０．３；０≦ｉ≦０．３；ｂ＋ｄ＞０．０１の条件が満たされたセラミック体が提供される。
【０００９】
本発明のセラミック体を製造する方法は、(a)可塑剤、滑剤、結合剤、および溶媒としての水を含む有機加工助剤と共に、シリカ、アルミナ、ストロンチウム、チタニア、バリウム、カルシウムおよび／または酸化鉄の供給源を含む無機原材料のバッチを配合し、混合して、均質な可塑化混合物を形成し、(b)可塑化混合物を未焼成体に成形し、(c)未焼成体を所定の時間に亘り所定の温度に加熱して、上述したチタン酸アルミニウムベースのセラミックを得る各工程を有してなる。この加熱は、１３５０℃〜１６００℃の最高温度まで行い、保持期間が４〜８時間であることが好ましい。
【００１０】
ある実施の形態において、本発明のセラミック体からなる塞がれたウォール・フロー・ハニカム・フィルタ体を備えたディーゼル微粒子フィルタなどのセラミック・フィルタが提供される。ディーゼル排気フィルタの用途をうまくいかせるには、低い圧力降下および熱サイクル中の高い耐久性が必要である。ディーゼル微粒子フィルタは、入口端と出口端、および入口端から出口端に延在する、多孔質壁を持つ多数のセルを有する塞がれたウォール・フロー・ハニカム体から構成され、入口端でセルの総数の一部が、長手方向の一部分に沿って塞がれており、入口端で開いている残りのセルが、出口端で、長手方向の一部分に沿って塞がれており、したがって、入口端から出口端までハニカムのセルを通過するエンジン排気流は、開いたセルに流入し、セル壁を通り、出口端で開いたセルを通って構造体から流出する。
【００１１】
別の実施の形態において、ディーゼル微粒子フィルタは、ａ（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｅ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｆ（Ａｌ2Ｏ3）＋ｇ（ＳｉＯ2）＋ｈ（Ｆｅ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｉ（ＭｇＯ・２ＴｉＯ2）からなる組成であって、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｉが、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）＝１となるような各成分の質量分率であり、ａ＝０．７、ｂ＝０．０４、ｃ＝０．１８５、ｅ＝０．０７５、ｄ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ＝０である組成を有する本発明のセラミック体からなる、端部の塞がれたウォール・フロー・ハニカム・フィルタ体から構成される。
【００１２】
別の実施の形態において、本発明によるディーゼル微粒子フィルタは、以下の性質を示す：１０×１０-7／℃未満のＣＴＥ（室温から１０００℃）；４０体積％から５５体積％の気孔率；５から２０マイクロメートル、好ましくは１０から１５マイクロメートルのメジアン孔径；２００セル／平方インチ（ｃｐｓｉ）（約３２セル／平方ｃｍ）のセル密度および０．０１６インチ（約０．４ｍｍ）の壁厚を有するハニカム体から通路の方向に対して平行に切断したセルラ・バーについて４点法により測定した、１５０から４００ｐｓｉ（１．０３〜２．７６ＭＰａ）、好ましくは１５０から３００ｐｓｉ（約１．０３〜２．０７ＭＰａ）の破壊係数；および５．５１インチ×５．９０インチ（約１３．８ｃｍ×１４．８ｃｍ）の試料において２７３ｃｐｓｉ（約４３．７セル／平方ｃｍ）のセル密度と０．０１３インチ（約０．３３ｍｍ）のセル壁厚について、２１０ｓｃｆｍの流量で５ｇ／Ｌまでの人工炭素煤装填量で５ｋＰａ以下の圧力降下。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の詳細な説明と併せて考えたときに、添付の図面を参照することによって、本発明を十分に理解できるであろう。
【００１４】
本発明は、ａ（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｅ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｆ（Ａｌ2Ｏ3）＋ｇ（ＳｉＯ2）＋ｈ（Ｆｅ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｉ（ＭｇＯ・２ＴｉＯ2）からなる組成であって、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｉが、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）＝１となるような各成分の質量分率であり、０．５＜ａ≦０．９５；０≦ｂ≦０．５；０≦ｃ≦０．５；０≦ｄ≦０．５；０＜ｅ≦０．５；０≦ｆ≦０．５；０≦ｇ≦０．１；０≦ｈ≦０．３；０≦ｉ≦０．３；ｂ＋ｄ＞０．０１の条件が満たされたチタン酸アルミニウムベースのセラミック体を提供する。
【００１５】
本発明の構造体は、微小亀裂による低い熱膨張係数（ＣＴＥ）、良好な耐熱衝撃性および良好な高温耐久性を示す。したがって、本発明のセラミック体は、ディーゼル排気濾過に有用である。特に、本発明の構造体は、ウォール・フロー型ディーゼル微粒子フィルタに適している。
【００１６】
ある実施の形態において、ディーゼル微粒子フィルタは、ａ（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｅ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）＋ｆ（Ａｌ2Ｏ3）＋ｇ（ＳｉＯ2）＋ｈ（Ｆｅ2Ｏ3・ＴｉＯ2）＋ｉ（ＭｇＯ・２ＴｉＯ2）からなる組成であって、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈおよびｉが、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）＝１となるような各成分の質量分率であり、ａ＝０．７、ｂ＝０．０４、ｃ＝０．１８５、ｅ＝０．０７５、ｄ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ＝０である組成を有する、端部の塞がれたウォール・フロー・ハニカム・セラミック体から構成される。
【００１７】
ハニカム・フィルタ体は、入口端と出口端、および入口端から出口端に延在する、多孔質壁を持つ多数のセルを有する。入口端でセルの総数の一部が、長手方向の一部分に沿って塞がれており、入口端で開いている残りのセルが、出口端で、長手方向の一部分に沿って塞がれている。この塞がれた構成によって、入口端から出口端までハニカムのセルを通過するエンジン排気流は、開いたセルに流入し、セル壁を通り、出口端で開いたセルを通って構造体から流出する。ディーゼル微粒子フィルタに適したセル密度は、７０セル／平方インチ（１０．９セル／平方ｃｍ）から８００セル／平方インチ（１２４セル／平方ｃｍ）までに及ぶ。
【００１８】
別の実施の形態において、本発明によるディーゼル微粒子フィルタは、１０×１０-7／℃未満のＣＴＥ（室温から１０００℃）；４０体積％から５５体積％の気孔率；５から２０マイクロメートル、好ましくは１０から１５マイクロメートルのメジアン孔径；２００セル／平方インチ（ｃｐｓｉ）（約３２セル／平方ｃｍ）のセル密度および０．０１６インチ（約０．４ｍｍ）の壁厚を有するハニカム体から通路の方向に対して平行に切断したセルラ・バーについて４点法により測定した、１５０から４００ｐｓｉ（１．０３〜２．７６ＭＰａ）、好ましくは１５０から３００ｐｓｉ（約１．０３〜２．０７ＭＰａ）の破壊係数；および５．５１インチ×５．９０インチ（約１３．８ｃｍ×１４．８ｃｍ）の試料において２７３ｃｐｓｉ（約４３．７セル／平方ｃｍ）のセル密度と０．０１３インチ（約０．３３ｍｍ）のセル壁厚について、２１０ｓｃｆｍの流量で５ｇ／Ｌまでの人工炭素煤装填量で５ｋＰａ以下の圧力降下を示す。
【００１９】
本発明は、シリカ、アルミナ、ストロンチウム、チタニア、カルシウム、バリウムおよび／または酸化鉄の供給源を含む特定の無機粉末原材料から混合物を形成するために本発明のチタン酸アルミニウムベースのセラミックを製造する方法にも関する。これらの原材料は、可塑剤、滑剤、結合剤、および溶媒としての水を含んでよい有機加工助剤と共にブレンドされる。次いで、この混合物は、未焼成体に成形され、必要に応じて乾燥され、焼成されて、製品構造体を形成する。グラファイトやポリエチレンビーズなどの細孔形成材を必要に応じて用いて、気孔率およびメジアン孔径を改善してもよい。細孔形成材は、所望の、通常は高い気孔率および／またはより粗いメジアン孔径を得るために、未焼成体の乾燥または加熱中に燃焼により、蒸発または気化する一時的な粒状材料である。原材料では、大きな粒径は好ましくない。
【００２０】
アルミナ供給源は、他の原材料のない状態で十分に高温に加熱されたときに、実質的に純粋な酸化アルミニウムを生成する粉末であって、アルファ・アルミナ、ガンマ・アルミナやロー・アルミナなどの遷移アルミナ、水和アルミナ、ギブサイト、ベーマイト、水酸化アルミニウム、およびそれらの混合物を含む。アルミナ供給源の粒径は、２５マイクロメートルまでである。シリカ供給源としては、クリストバライト、溶融シリカやゾルゲル・シリカなどの非晶質シリカ、シリコーン樹脂、ゼオライト、珪藻土シリカ、カオリン、および石英が挙げられる。シリカ供給源のメジアン孔径は３０マイクロメートルまでである。
【００２１】
チタニア供給源は、以下に限られないが、ルチルであることが好ましい。チタニア供給源のメジアン粒径は、構造体中に急激に成長する核によって未反応の酸化物が捕捉されるのを防ぐために重要である。したがって、メジアン粒径は２０マイクロメートルまでである。ストロンチウム供給源は炭酸ストロンチウムであり、メジアン粒径は２０マイクロメートルまでである。バリウム供給源は炭酸バリウムまたは硫酸バリウムであり、メジアン粒径は２０マイクロメートルまでである。カルシウム供給源は炭酸カルシウムであり、メジアン粒径は２０マイクロメートルまでである。酸化鉄供給源は０．５マイクロメートルまでのメジアン粒径を有する。
【００２２】
ディーゼル微粒子フィルタ用途のために気孔率およびメジアン孔径を調整するために、原材料に細孔形成材を含ませる必要があるかもしれない。グラファイトやポリエチレンビーズがこの目的に適している。細孔形成材は、通常、高い気孔率および／またはより粗いメジアン孔径を得るために、未焼成体の乾燥または加熱中に燃焼により、蒸発または気化する一時的な材料である。一般に、細孔形成材は、無機原材料１００質量％当たり、２０〜４０質量％で加えられる。
【００２３】
均一な可塑化混合物を形成するために、無機粉末原材料を、メチルセルロース、オレイン酸／トリエタノールアミン界面活性剤などの有機加工助剤と混合する。可塑化混合物を、任意の従来の手段によって、好ましくはハニカムダイに通す押出しにより成形する。得られた未焼成体を、必要に応じて乾燥させ、次いで、最終製品構造体を得るために、６〜８時間の最高温度での保持期間で、１３５０℃〜１６００℃の保持温度の様々な温度間隔に亘り加熱する。
【００２４】
ウォール・フロー・フィルタを得るために、入口端または入口面でハニカム構造体のセルの一部分を、当該技術分野において知られているように塞ぐ。この閉塞はセルの端部のみであり、一般に、約１から２０ｍｍの深さまでであるが、これは様々であって差し支えない。入口端の塞がれた部分に対応しない出口端のセルを塞ぐ。したがって、各セルは、一方の端部のみが塞がれている。好ましい配置は、所定の面が市松模様に塞がれた１つおきのセルを有するものである。
【００２５】
本発明をより十分に説明するために、以下の非限定実施例を提示する。全ての部、部分およびパーセントは、別記しない限り、質量基準である。
【実施例】
【００２６】
実験用試料は、乾燥成分を秤量し、それらを有機成分および水と混合し、混合物をステンレス鋼製粉砕機内で練って、可塑塊を形成することによって調製した。表１〜４は、本発明の配合物の組成成分に関する質量分量と共に、バッチ材料の部および比率を提供する。
【００２７】
試料を調製する際に、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）を最初に水と混合し、次いで、オレイン酸および／またはトールオイル（分散剤）と混合した。得られた溶液を２４時間に亘り室温で貯蔵し、次いで、使用前に一晩冷蔵した。シリカ、チタニア、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化鉄、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリコーン樹脂、グラファイト、ポリエチレンビーズおよび／またはメチルセルロース結合剤を含む乾燥成分を粉砕機中で乾式混合した。連続混合中にトールオイル／ＴＥＡ／水の溶液をゆっくりと加えて、均質化と可塑化を行った。
【００２８】
可塑化混合物をダイに通して、約２００ｃｐｓｉ（約３２セル／平方ｃｍ）のセル密度および約０．０１６インチ（約０．４ｍｍ）の壁厚を有するハニカム体に押し出した。このように形成されたハニカム体を所望の長さに切断し、乾燥するまで８５℃のオーブン内で加熱した。最終製品構造体を得るために、試料を、１３５０〜１５００℃に及ぶ様々な温度間隔で、最高温度での６〜８時間の保持期間に亘り電気炉内で焼成し、電気炉への電源を切ることによって冷却した。実施例１７は、１３７５℃と１４２５℃の両方で焼成した。実施例１８は、１３７５℃から゜１４５５℃の温度範囲に亘り焼成した。実施例１９は、１４７５℃の第１の温度で１時間、次いで、１４５０℃で１５時間に亘り焼成した。
【００２９】
試料は、表５〜１０に与えられた性質について試験した。これらとしては、ポンド・平方インチ（ｐｓｉ）で表した破壊係数（別記しない限り、２００ｃｐｓｉ（約３２セル／平方ｃｍ）のセル密度および０．０１６インチ（約０．４ｍｍ）の壁厚を有するハニカム体から通路の方向に対して平行に切断したセルラ・バーについて測定した）、体積％で表した気孔率、マイクロメートルで表したメジアン孔径、１０-7／℃で表した熱膨張、および％変化で表した最大寸法差（ｍａｘ  ｄＬ）を含む。
【００３０】
実施例１〜５は、ｃ＝０（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2は含まない）、およびｂ＝０（純粋なＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）またはｄ＝０（純粋なＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）である。表５は、特定の焼成スケジュールに関するこれらの実施例の性質を示している。高い気孔率および高いメジアン孔径と共に、非常に低い熱膨張、および熱膨張ヒステリシスが実施例２および５に得られた。より低い焼成温度が望ましい場合、実施例３〜５（ｄ＝０）のほうが良好である。より耐火性である材料を要求する用途については、実施例１〜２（ｂ＝０）のようが良好である。気孔率は、バッチ組成および／または原材料を変更することによって調整できる。
【００３１】
実施例５〜１０は、ａ＝０．６９６５（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）、ｄ＝０（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2は含まない）、ｅ＝０．０７５、ｈ＝０．００３５、残りは、ｂ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）およびｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）のレベルが変動している。選択した焼成スケジュールに関する実施例５〜１０の性質が表６に提示されている。本発明の試料において、焼成温度は、熱膨張や気孔率を劇的に変化させずに、バッチ中のｂ／ｃ比を調節することによって、制御できる。
【００３２】
図１および２は、実施例５〜１０に関する、焼成温度（１３９５〜１５３０℃の間で変動）による気孔率と熱膨張の変動を示している。ｃをｂでわずかに置換すること（ｂ＝０．００５と０．０１５である実施例６および７を、ｂ＝０である実施例１０と比較）により、高い焼成温度での増加した気孔率が得られると思われる。ｃのｂによる中間レベルの置換（ｂ＝０．０４５および０．１３５である実施例８および９）で、焼成温度により、気孔率と熱膨張が一層穏やかに変動する。
【００３３】
実施例１１〜１４は、ｂ＝０であり、各々２つのｃ／ｄ比と２つのｈのレベルである。表７は、８時間に亘り１４８５℃で焼成した実施例１１〜１４の性質を示している。４つの実施例の全ては、１０×１０-7／℃未満の熱膨張値および４５％以上の気孔率を有する。これらの実施例は、ｃ（ＳｒＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）に対してｄ（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）を増加させると、同じ焼成スケジュールについて、熱膨張と気孔率の両方をわずかに源使用させることを示している。
【００３４】
実施例１５〜１７は、ｃ＝０であり、３つのｂ／ｄ比である。これらの実施例は、表８に示すように、負の熱膨張値を示すが、気孔率も低い。実施例１７は、ｂとｄ成分の混合物により、低ＣＴＥを得るために、より低い温度での焼成が可能になることを示している。この試料に関する性質が温度の関数として表９に示されている。実施例１８は、本発明のセラミックの性質が温度の関数として調整できることを示している。
【００３５】
好ましい組成が実施例１９に与えられている。実施例１９の性質が表１０に示されている。この組成は、塞がれたウォール・フロー・ハニカム体を備えたディーゼル微粒子フィルタの製造に特に適している。したがって、押出ハニカム体は、チタン酸アルミニウム粉末から製造された常温硬化ペーストにより、入口端と出口端が塞がれている。試料の寸法は、５．５１インチ（約１３．８ｃｍ）の直径、および５．９０インチ（約１４．８ｃｍ）の長さ、２９２ｃｐｓｉ（約４３．７セル／平方ｃｍ）のセル密度、および０．０１３インチ（０．３３ｍｍ）のセル壁厚を含む。圧力降下は、試料に、人工煤（コピー機のトナーに似た）を２１０ｓｃｆｍの流量で、５ｇ／Ｌまでに及ぶ装填量で装填し、入口端と出口端との間のｋＰａで表される圧力降下を測定することによって試験した。得られたデータが図３のグラフに与えられている。このグラフは、１．８ｋＰａと４ｋＰａの間の優れた圧力降下を示している。
【００３６】
本発明を説明の特定の実施の形態に関して詳細に説明してきたが、本発明はそれらに限定されると考えるべきでなく、本発明の精神および添付の特許請求の範囲から逸脱せずに、他の様式で使用してよいことが理解されるべきである。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【表６】
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【表７】
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【表８】
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【表９】
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【表１０】
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【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ａ＝０．６９６５、ｅ＝０．０７５、ｈ＝０．００３５、およびｃ＝１−ｂ、ｂは０〜０．２２５の間、ｄ，ｆ，ｇ，ｉの全ては０である本発明の組成についての最大保持温度（８時間）の関数としての気孔率を表すグラフ
【図２】ａ＝０．６９６５、ｅ＝０．０７５、ｈ＝０．００３５、およびｃ＝１−ｂ、ｂは０〜０．２２５の間、ｄ，ｆ，ｇ，ｉの全ては０である本発明の組成についての最大保持温度（８時間）の関数としての熱膨張を表すグラフ
【図３】表７の実施例１９に与えられた組成を持つディーゼル微粒子フィルタに関する、２１０ｓｃｆｍの流量での煤装填量（ｇ／Ｌ）の関数としての、入口端と出口端との間の圧力降下を示すグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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