(57)【要約】  (1) タルク、アルミナおよびシリカを含む無機原料と、(2) 水溶性有機バインダと、大表面積とともに高い縦横比を有する繊維状珪酸塩鉱物とを含むバインダと、(3) 極性溶媒とからなる成分を含むバッチを提供し、該バッチ成分を混合して均質な可塑化された塊を形成し、該可塑化された塊を優れた強度を有する未焼成体に成形し、該未焼成体の、焼成されたセラミック体への転化が開始されかつ該転化が十分に達成される温度と時間をもって前記未焼成体を焼成する。
2008509067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(1) タルク、アルミナおよびシリカを含む無機原料と、(2) 水溶性有機バインダと、大表面積とともに高い縦横比を有する繊維状珪酸塩鉱物とを含むバインダと、(3) 極性溶媒とからなる成分を含むバッチを提供し、
該バッチ成分を混合して均質な可塑化された塊を形成し、
該可塑化された塊を未焼成体に成形し、
該未焼成体の、焼成されたセラミック体への転化が開始されかつ該転化が十分に達成される温度と時間をもって前記未焼成体を焼成する、
諸工程を含むことを特徴とする、セラミック物品の製造方法。
【請求項２】
前記未焼成体が、前記繊維状珪酸塩鉱物を含有しない類似の未焼成体と比較して、焼成時の３００〜９００℃の間の範囲の温度におけるひび割れに耐える優れた強度を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記セラミック体が焼成後に、前記繊維状珪酸塩鉱物を含有しない類似のセラミック体と比較して、優れた最終的強度を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記有機バインダがセルロースエーテル・バインダであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記繊維状珪酸塩鉱物がアタパルジャイト・クレーであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記繊維状珪酸塩鉱物が２〜１０重量％添加されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記繊維状珪酸塩鉱物が５〜１０重量％添加されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記繊維状珪酸塩鉱物が１〜３重量％添加されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記バッチが発泡剤を含有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記未焼成体がハニカム構造体であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記バッチが、１００重量％のコージェライト形成用無機原料と、１００重量％のコージェライト形成用無機原料に対して、２．０〜１０重量％のアタパルジャイト・クレーと、２．５〜１０重量％のメチルセルロースと、３重量％以下のステアリン酸ナトリウムと、３０重量％以下のグラファイトと、溶媒としての２５〜４０重量％の水とを含有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記バッチが、１００重量％のコージェライト形成用無機原料と、１００重量％の無機原料に対して、１．０〜３．０重量％の繊維状珪酸塩鉱物と、２．５〜１０重量％の水溶性有機バインダとを含有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記繊維状珪酸塩鉱物が５００を超える縦横比および１００ｍ２／グラムを超える表面積を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記繊維状珪酸塩鉱物が１〜２μｍの中心粒径を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
酸化物基準で表わすと、３３〜４１％の酸化アルミニウムと、４６〜５３％のシリカと、１１〜１７％の酸化マグネシウムとからなる組成を有するコージェライトからなる主相を含むセラミック物品であって、該セラミック物品が、
タルク、アルミナおよびシリカを含む無機原料の混合物と、
水溶性有機バインダと、５００を超える縦横比および１００ｍ２／グラムを超える表面積を有する繊維状珪酸塩鉱物とを含むバインダと、
極性溶媒と、
を含むバッチから製造されることを特徴とするセラミック物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、無機微粒子原料を水溶性有機バインダおよび無機バインダを含むバインダ系および溶媒としての水と混合することによって形成される成形可能な粉末混合物からセラミック物品を製造する方法に関するものである。特にこの方法は、焼成時のひび割れおよび損傷に耐える優れた強度を有するコージェライト物品の製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバータ、ディーゼル微粒子フィルタ、電気的に加熱される触媒および化学処理用触媒に用途が見出されたコージェライト・ハニカム基体などの、一般に押出成形によって形成される普遍的な多セル型セラミックモノリスは、適切に加工するためにバインダや他の類似の加工助剤を必要とする。一般に、有機材料であるバインダは多くの要求を満たさなければならない。
【０００３】
例えば、このバインダは、セラミック材料が比較的多く添加されている流動可能な分散体が提供されるように、セラミック材料と相溶性でなければならない。また、バインダ中のセラミック粉末の分散体の成形によって作製される「未焼成」プリフォームは、取扱いが可能なような適度な強度を持っていなければならない。
【０００４】
望ましい燃え切りに関して、バインダは、成形されたセラミック部分の歪みまたは破壊を伴わずにセラミック部分から除去されなければならない。また、バインダが除去されたプリフォームは、欠陥を生じない固結に耐えるべく十分に強くなければならない。これらの要求を満たすバインダの配合は複雑であり、従来から多くの種類のバインダが知られている。
【０００５】
一般に、コージェライトを形成するバッチのためには水溶性セルロースエーテル・バインダが用いられる。これらのバインダは、形成される未焼成体が、サイズおよび形状の完全さのみでなく、良好な「湿潤」強度を備えていなければならない。「湿潤」強度は、押出成形後であるが乾燥前のセラミック体の強度を説明するのに用いられる。乾燥後であるが焼成前の強度は「未焼成」強度と呼ばれる。
【０００６】
１００℃〜６００℃の間の温度範囲において、より好ましくは３００℃近辺の温度で燃え切るセルロースエーテル・バインダは、セラミック部分の歪みまたは破損を伴わずに除去することは困難である。焼成時の有機成分の除去は、例えば酸化、気化および熱劣化を含むかなり複雑な同時反応の結果である。
【０００７】
したがって、有機バインダを含む可塑化された混合物に作用する主な障害は、形成されたセラミック物品が、特に壁の薄いハニカム構造体において、焼成時にひび割れを生じることである。このひび割れは、セラミック体内における過度な温度勾配または圧力勾配の原因となる大量の有機物の除去中に発生する内部応力の結果である。
【０００８】
したがって、セラミック体のひび割れを回避するためには、焼成時に格別の注意を払わなければならない。有機バインダの燃え切りを制御し、かつ熱応力、特異収縮、および高いひび割れ頻度を低減するために、例えば、長い焼成サイクル、特別に設計された焼成炉および同様の手段が用いられてきた。しかしながら、これらの方法は、高価で高機能の機器を必要とし、焼成および製造コストを上昇させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術が経験した上述した問題に鑑みて、熱応力および収縮に耐える優れた強度を焼成時に体内に形成し、それにより、ひび割れおよび欠陥のより少ないセラミック物品が費用効果的および効率的な態様で焼成されることを可能にするセラミック物品の、特にコージェライト・セラミック体の製造方法に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、粉末にされた無機原料、バインダおよび溶媒を含むバッチを提供することによって、セラミック物品を製造する方法である。上記バインダは、セルロースエーテル・バインダなどの水溶性有機バインダと、繊維状珪酸塩鉱物とを含む。この繊維状珪酸塩鉱物は、大表面積（１００ｍ２／グラムを超えることが好ましい）とともに高い縦横比（５００を超えることが好ましい）を有することが好ましい。上記繊維状珪酸塩鉱物は、中心粒径が１〜２μｍであるさらなる特徴を有することが好ましい。上記バッチは極性溶媒を含むことが好ましい。適当な極性溶媒は例えば水である。
【００１１】
一つの実施の形態においては、上記無機粉末材料はコージェライト形成用原料で、シリカ、タルク、アルミナ、随意的なクレーおよび他のコージェライト形成用原料であり、他のバッチ成分と結合するのに効果的な量が存在するこれら原料のそれぞれは、主相がコージェライトである焼成されたセラミック物品の生成を可能にする。
【００１２】
バッチ成分は互いに混合されて均質な可塑化された塊を形成し、次いで未焼成体に成形される。この成形は、従来から公知のいずれかの方法により行なうことができる。一つの実施の形態においては、未焼成体はハニカムモノリスである。このような構造体を形成するために、上記可塑化された塊が押出成形ダイに通されるのが好ましい。最後に、上記未焼成体は、この未焼成体の、焼成されたセラミック物品への転化が開始されかつ十分に達成される温度と時間をもって焼成される。
【００１３】
バインダとして有機および無機成分を用いることによって、ひび割れの少ないまたは皆無の上述の形式のセラミック物品がより迅速に焼成されることが判明している。特に、この未焼成体は、３００℃〜９００℃の範囲の温度において優れた強度を有し、したがって、続く焼成時の抵抗力が増大し、ひび割れおよび破損がより少なくなる。３００℃〜９００℃の範囲の温度における強度を改善するための、繊維状珪酸塩鉱物の好ましい量は、２〜１０％の間である。一つの好ましい繊維状珪酸塩鉱物はアタパルジャイト・クレーである。さらに、バインダとして有機成分および無機成分を少量（例えば１〜３％）用いると、構造体の焼成された強度が改善される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、酸化物基準で表現すると、３３〜４１％の酸化アルミニウムと、４６〜５３％のシリカと、１１〜１７％の酸化マグネシウムとを含む組成を有するコージェライトの主相を含むセラミック物品が提供され、このセラミック物品は、タルク、アルミナおよびシリカを含む無機原料の混合物と、水溶性有機バインダおよび５００を超える縦横比と１００ｍ２／グラムを超える表面積とを有する繊維状珪酸塩鉱物を含むバインダと、 極性溶媒とを含むバッチから製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、無機原料、バインダ、および溶媒を含む成形可能なバッチから成形された物品を製造するためのセラミック粉末加工に適用可能である。しかしながら本発明は、コージェライトおよび／またはムライトを含有するセラミック物品の形成に特に適している。このようなセラミック物品の一例は、一般に１０重量％までの他の相を伴う余地がある２〜６０％のムライトと３０〜９０％のコージェライトの混合物を含む。
【００１６】
本発明の実施に特に適した、コージェライトを形成するための或るセラミックバッチの組成物が、引例として本明細書に組み入れられる米国特許第６,５４１,４０７号明細書に開示されている。焼成時に最終的にコージェライトを形成するセラミック材料の一つの実施例は、（全体を１００重量％と仮定した重量％で）下記の通りである。すなわち、３３〜４１％の酸化アルミニウム、４６〜５３％のシリカ、および１１〜１７％の酸化マグネシウムである。
【００１７】
バッチ組成物に用いられる無機原料は、酸化物、水酸化物等などの合成により生成され得る材料、またはクレー、タルクまたはこれらの組合せなどの天然に存在し得る材料である。本発明は粉末または原料の形式に限定されるものではない。これらはセラミック体に望まれる特性に応じて選択される。
【００１８】
コージェライトを含有するセラミック物品を形成するための適当なコージェライト形成用無機セラミック粉末原料は、高純度タルク、シリカ、アルミナ、クレー、およびマグネシア生成用原料である。好ましい原料は、タルク、アルミナおよびシリカである。
【００１９】
タルクは１５μｍを越え３５μｍ未満の中心粒径（ＭＰＳ）を有する。焼結されたセラ
ミック物品における低いＣＴＥを促進する皿状形態を有する。タルクに関する形態指数（すなわち、タルクの皿状度合）は、米国特許第５,１４１,６８６号明細書に記載されているように、０．７５よりも大きい。アルミナは、αアルミナ、γアルミナ、ρアルミナ、水酸化アルミニウム、ベーマイトおよびそれらの混合物などの種々の適当な種類のためのソースとして用いられる。アルミナは５〜２５μｍの間の中心粒径を有する。シリカは、水晶、クリストバライト、溶融シリカまたはゾル・ゲルシリカなどの非晶質シリカ、ゼオライト、珪藻シリカおよびそれらの組合せを含むがそれらに限定されない。シリカは１０〜３５μｍの間の中心粒径を有する。随意的に、無機原料はカオリンなどのクレーを含んでいてもよい。
【００２０】
本発明におけるバインダは、セルロースエーテル・バインダなどの水溶性有機バインダおよび無機成分を含む。無機成分は繊維状珪酸塩鉱物が好ましい。この珪酸塩鉱物は、高度に充填されかつ極性溶媒（例えば水）と強く反応する、大表面積（１００ｍ２／グラムを超えることが好ましい）とともに高い縦横比（５００よりも大きいことが好ましい）を有することが好ましい。この繊維状珪酸塩材料はさらに１〜２μｍの中心粒径を有する特徴があることが好ましい。
【００２１】
コージェライト形成用バッチに関しては、適当な繊維状珪酸塩材料は水和マグネシウム・アルミノ珪酸塩クレーであるアタパルジャイト・クレーである。アタパルジャイト・クレーは、針状粒子を含んでおり、高い縦横比と大表面積とを有する。一般にその縦横比は少なくとも５００である。この材料のソースは、アクティブ・マテリアル社（メリーランド州ハントヴァレー所在）からActi-gel（登録商標）の名称で販売されている。前述した高い強度を有する未焼成体を得るために、少なくとも２重量％で１０重量％未満、好ましくは少なくとも５重量％で１０重量％未満の量の繊維状珪酸塩材料が添加される。しかしながら、後述するように、少量（１〜３％）の添加でも、セラミック物品の最終的強度の増大が得られる。
【００２２】
適当なセルロースエーテル・バインダは、メチルセルロース、エチルヒドロキシ・エチルセルロース、ヒドロキシブチル・メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピル・メチルセルロース、ヒドロキシエチル・メチルセルロース、ヒドロキシブチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシ・メチルセルロース・ナトリウムおよびそれらの混合物である。メチルセルロースおよび／またはメチルセルロース誘導体は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピル・メチルセルロースまたはこれらの組合せが特に適している（これはダウ・ケミカル社からMethocel（登録商標）の名称で販売されている）。
【００２３】
有機バインダは、２．５〜１０重量％の間の量が添加されるのが好ましいが、２．５〜５重量％がより好ましい範囲である。もし有機バインダが少な過ぎると、バッチの可塑性が低下する可能性があり、したがってバッチは破壊を伴わずに伸びることができないので、押出成形中にひび割れが発生するおそれがある。有機バインダは、粉末化された混合物からなる無機原料に対する過添加として添加される。過添加とは、１００グラムの無機原料混合物に対して例えば２．５〜１０グラムの金属酸化物が添加されることを意味する。
【００２４】
バインダ系と粉末材料とは、水などの溶媒と混合され、この溶媒は粉末材料を湿潤しかつバインダのための溶解媒体を提供して、バッチに可塑性を与える。バッチはまた、随意的な加工助剤として用いられる他の有機または無機成分を含んでいてもよい。これらは、界面活性剤、潤滑剤、分散剤、油等を含む。油成分は、溶媒中のバインダの強度を保ちながら混合物の成形に必要な流動性を提供する。適当な油は、鉱物油などのパラフィン系石油、水素化ポリブテン、アルファオレフィン、内部オレフィン、ポリフェニルエーテル、ポリブテンおよびポリイソブチレンである。
【００２５】
界面活性剤が存在すると、溶媒と油成分との間の乳化が促進される。界面活性剤は無機粉末を分散または湿潤する。一般に、界面活性剤は他の物質なしにそれ自体では室温において溶媒には溶解しない。適当な界面活性剤は、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸およびそれらの組合せである。潤滑剤は、従来から知られているように可塑化されたバッチの形成を助ける。このような成分の適当な例はステアリン酸ナトリウムである。
【００２６】
上記バッチにはまた、いかなる微粒子物質（バインダではない）も未焼成体の焼成工程中に燃え切ってしまう発泡剤を含ませることができる。適当な形式の発泡剤は、グラファイト、澱粉、ポリマー、セルロース、小麦粉等である。グラファイトは、加工工程に殆ど悪影響を及ぼさないので、好ましい発泡剤の一つである。複数種類の発泡剤を組み合わせてもよい。
【００２７】
本発明によるセラミック体の調製においては、粉末にされた原料をバインダ系および他の随意的な成分と混合して可塑化された混合物を形成することによって、成形可能なバッチが調製されることが好ましい。バッチの成分は、いかなる選択された望ましい量においても混合される。
【００２８】
一つの実施の形態においては、バッチが、１００重量％のコージェライト形成用無機原料と、１００重量％のコージェライト形成用無機原料に対して、２．０〜１０．０重量％のアタパルジャイト・クレーと、２．５〜１０重量％のメチルセルロースと、３重量％以内のステアリン酸ナトリウムと、３０重量％以内のグラファイトと、２５．０〜４０．０重量％の溶媒としての水とを含む。
【００２９】
別の実施の形態においては、成形可能な粉末が、１００重量％のコージェライト形成用無機原料と、１００重量％のコージェライト形成用無機原料に対して、５．０〜１０．０重量％のアタパルジャイト・クレーと、２．５〜５．０重量％のメチルセルロースと、３重量％以内のステアリン酸ナトリウムと、３０重量％以内のグラファイトと、２５．０〜４０．０重量％の溶媒としての水とを含む。
【００３０】
バインダ系の個々の成分は、セラミック粉末材料、他の随意的なバッチ成分、および適量の溶媒（すなわち水）と混合されて均質な成形可能な混合物を形成する。特に、セラミック製品のバッチの場合、バッチ形成は、成形工程に先立って２段階に行なわれる。バッチ形成の第１段階、すなわち湿潤工程においては、セラミック材料は、バインダ成分および他の乾燥した成分とともに乾燥状態で混合され、次いで水が加えられる。この混合は例えば従来から公知のリトルフォード・ミキサー内で行なうことができる。
【００３１】
第２段階はバッチの可塑化工程を含む。例えば二軸スクリュー押出成形・混合機、オーガーミキサー、マラーミキサー、または二重アームミキサー等などの、バッチが可塑化される適当なミキサー内で、第１段階からの一般に湿った混合物が剪断される。
【００３２】
得られた可塑化された混合物は次に、可塑化された混合物を成形するためのいずれかの公知の方法によって未焼成体に成形されるが、ダイを通す押出成形が最も適している。垂直または水平の押出成形作業は、油圧ラム押出しプレス、または２段エア抜きシングルオーガー押出成形機、または排出端にダイ・アセンブリを備えた二軸スクリュー・ミキサーを用いて行なうことができる。後者においては、バッチ材料をダイに通すための十分な圧力を発生させるために、材料および他の工程条件に応じて適切なスクリュー・エレメントが選択される。
【００３３】
押出成形された未焼成体は、次に従来から公知の条件によって乾燥され、所望のセラミック物品が得られるように、組成、サイズおよび寸法に応じて適当な雰囲気の下で選択された温度および時間をもって焼成されるのが好ましい。例えば主としてコージェライト・ハニカム構造体のための組成物に関しては、一般に１５〜１００℃／時の割合で１４０５〜１４３０℃の間の最高温度まで加熱し、この温度範囲を約６〜２５時間維持して焼成する。焼成時および温度は、材料の種類および量ならびに使用される機器の形式などの要因に左右される。
【００３４】
一つの実施例において、本発明によるセラミック物品は、コージェライト・セラミック体から構成されたハニカム基体である。ハニカム基体は当業者に良く知られている。ハニカム基体は、そこを通じて排気ガスが体内に入る入口端と、この入口端とは反対側の出口端とを備え、排気ガスは出口端において体内から出る。多数のセルが入口端と出口端との間に延びており、セルは多孔質の壁を有する。ディーゼル微粒子フィルタに関しては、セルの全数のうちの半数は、入口端においてその長さ方向に沿った一部分に栓が施され、入口端においては開放されている残りの半数のセルは、出口端において栓が施され、これにより、ハニカムのセルを通過する排気ガスは、入口端が開放されているセルから流入し、セル壁を抜け、出口端が開放されているセルからこの構造体の外部に流出する。
【００３５】
上述した組合せを有する本発明の利点および長所は、(1) 未焼成体が、ダイから出た後も良好な湿潤強度と形状保持状態を保ち、(2) 未焼成体が、３００℃〜９００℃の間の温度範囲において優れたかつ増大された強度を有して、焼成時の、特にバッチ内の有機物が除去または燃え切る焼成サイクルの初期における熱応力および差別的収縮に耐え、(3) より短い焼成サイクルの採用が可能であり、(4) 製造工程がより効率的かつ費用効果的になり、(5) 材料損失が少ないことを含む。
【００３６】
本発明は、通常押出成形によって形成される複雑なセラミック体、特にコージェライトの製造に適しており、高セル密度を有しかつ薄いセル壁寸法を示す多セルハニカム構造体のような焼成体の製造に適している。
【００３７】
本発明をさらに良く説明するために、下記の限定的ではない実施例を提供する。
【実施例】
【００３８】
下記の表１に示された組成に従うサンプルを調製する。乾燥した原料を秤量し、水および他のバッチ成分と混合し、ステンレススチール製マラー内で混練して可塑化されたバッチを形成し、次にこのバッチを押出成形して、正方形の断面を有する多数の平行なチャンネルを備えた多セルハニカム体を作製する。この多セルハニカム体は、約３２セル／平方センチ（約２００／平方インチ）のセル密度と、０．５ｍｍ（０．０１９インチ）の壁厚とを有する。
【表１】
2008509067.tif 000003
【００３９】
乾燥後、所定の焼成サイクルに従って１４２５℃の最高温度まで加熱し、かつその温度を１５時間維持する。この多セル体は、直径約１４ｃｍ（約５．６インチ）、長さ２５．４ｃｍ（１０インチ）である。焼成後、このサンプルのひび割れを目視で検査し、膨張計により室温（ＲＴ）と９７５℃との間で測定した熱膨張係数（ＣＴＥ）特性と、円柱状ロッドまたは多セルバー上の４点曲げ試験で測定した破壊係数（ＭＯＲ）強度特性とを得た。ＣＴＥは１０−６／℃を単位にして与えられる。ＭＯＲは４００℃および８００℃において測定されて、高温におけるサンプルの強度が決定される。ＭＯＲはポンド／平方インチ（psi）で与えられる。測定された特性は下記の表２に示されている。
【表２】
2008509067.tif 000004
【００４０】
比較例のサンプルは、４００℃および８００℃において極めて脆弱で、測定が実施される以前に粉々に砕けた。多セルバー上のＭＯＲ測定は５psi （３４．５kPa）を示し、この値は表２に掲げてある。
【００４１】
本発明のサンプルは、コージェライト体の製造工程において、メチルセルロースとともにアタパルジャイト・クレーを用いたことを示しており、焼成工程においてこのセラミック体は、焼成中にひび割れを生じるおそれのある熱応力に耐え得るような、４００℃および８００℃の双方において優れた高温未焼成体強度を有している。したがって、本発明のサンプルは、全てひび割れなしに焼成を耐え抜いた。これに反して、比較例のサンプルにはひび割れが生じた。
【００４２】
図１は、アタパルジャイト・クレーなしに処理された比較例のサンプル１に関して８００℃まで測定した収縮を示す。約２７５〜５９０℃の間に、メチルセルロース・バインダの燃え切りに伴う大きな収縮現象が生じている。このサンプルは、大きな寸法変化に順応する高温未焼成体強度を備えていないので、この収縮による熱勾配および応力がこのサンプルのひび割れの原因と思われる。
【００４３】
図２を参照すると、５重量％のアタパルジャイト・クレー・バインダとともに処理された本発明のサンプル３に関して８００℃まで測定した収縮が示されている。図１と比較して、約２７５〜５９０℃の間に発生した寸法変化は著しく低減されている。したがって、本発明のサンプル３は、上述した温度範囲における増大した強度に伴う寸法変化の低減のために、ひび割れが生じなかったと思われる。
【００４４】
本発明の複数のサンプルのＣＴＥは、アタパルジャイト・クレーの量の増大に伴って僅かに増大していることが観察される。しかしながら、上述のように、この材料の１０重量％を超える量が添加されることはないので、触媒コンバータ、ディーゼル微粒子フィルタ等におけるハニカムの使用に関しては、ＣＴＥがなおも使用可能な限度内にある。
【００４５】
本発明のセラミック物品の別の実施の形態は、コージェライト・セラミック体から構成されたハニカム基体、特に上述のディーゼル微粒子フィルタであることが好ましい。この物品の形成に用いられるバッチは、極めて少量のアタパルジャイト・クレーのような繊維状珪酸酸塩鉱物を含有している。特に、メチルセルロース・バインダに組み合わせて１〜３重量％の繊維状珪酸酸塩鉱物を添加すると、物品の最終的な焼成後の強度が増大することを発見した。したがって、本発明のこの態様の利点は、繊維状珪酸酸塩鉱物を用いることなしに製造された同様の（同じ多孔度、ＣＴＥを備えた）セラミック物品と比較して、焼成されたセラミック体が増大した最終強度を有することである。特に、少量の繊維状珪酸酸塩鉱物の恩恵に浴さないで製造された同様のセラミック物品と比較して、２５％（上述のＭＯＲの値を基準にして）以上も強度が増大した。アタパルジャイト・クレーのような繊維状珪酸酸塩鉱物は、より少量用いる方がセラミック物品のＣＴＥに対して影響が少ないというさらなる利点がある。特に、４５％を超える多孔度と０．５×１０−６／℃未満のＣＴＥ（室温〜８００℃）とを有する組成物がバッチ組成物を用いて得られる可能性がある。
【００４６】
増大された最終的なセラミック強度を示す本発明の好ましい実施例によれば、バッチが、１００重量％のコージェライト形成用無機原料と、１００重量％の無機原料を基準として、１．０〜３．０重量％の繊維状珪酸酸塩鉱物と、２．５〜１０重量％の水溶性有機バインダとを含有するのが好ましい。１００重量％のコージェライト形成用無機原料と、１００重量％の無機原料を基準として、１．０〜３．０重量％のアタパルジャイト・クレーと、２．５〜１０重量％のメチルセルロースを含有する本発明によるバッチから高強度セラミック物品が製造されるのがより好ましい。最も好ましい実施例においては、本発明は、複数の成分の混合物を包含するバッチを提供することを含むセラミック物品の製造方法を含む。上記複数の成分は、タルク、アルミナおよびシリカを含む無機原料と、1) 水溶性有機バインダおよび、2) 高い縦横比および大きな表面積を有する繊維状珪酸酸塩鉱物の組合せからなるバインダと、極性溶媒とを包含し、バッチ成分を混合して均質な可塑化された塊を形成し、この可塑化された塊を未焼成体に成形し、この未焼成体を焼成して未焼成体を焼成されたセラミック物品に転化する。また、バッチが、３０％までの量の、好ましくは５〜２０％のグラファイトのような発泡剤を含むことが最も好ましい。この物品はコージェライトからなる主相を含むことが好ましい。
【００４７】
以上、本発明の限られた数の実施例について説明したが、この開示内容の恩恵に浴する当業者が、ここに開示された本発明の範囲から離れることなしに他の実施例を案出すことが可能なことは言うまでもない。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】押出成形された、アタパルジャイト・クレーを含まないコージェライト未焼成体サンプルに関する８００℃までの温度を関数とする収縮を示すグラフ
【図２】押出成形された、５重量％のアタパルジャイト・クレーを含むコージェライト未焼成体サンプルに関する８００℃までの温度を関数とする収縮を示すグラフ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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