(57)【要約】  本開示は、優れた強度、高い耐熱衝撃性、および低減された微小亀裂特性を有する、本明細書に定義される多孔質のコージエライト・ハニカム体を含む組成物を提供する。本開示は、例えば触媒担体としてなど、本組成物の製造および使用方法についても提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも約０．４０重量％の（Ｍ2Ｏ＋ＣａＯ）と、
少なくとも約３，５００−４０（％孔隙率）のＭＯＲ／ＣＦＡ比（ｐｓｉ）と、
少なくとも４５％の孔隙率と、
少なくとも５００℃のＴＳＰと、
を有する、コージエライト・ハニカム体であって、
「重量％（Ｍ2Ｏ＋ＣａＯ）」は、数量（重量％Ｌｉ2Ｏ＋重量％Ｎａ2Ｏ＋重量％Ｋ2Ｏ＋重量％ＣａＯ＋重量％Ｒｂ2Ｏ＋重量％Ｃｓ2Ｏ）であり、
ＴＰＳは、(ＭＯＲ／Ｅ)25℃(ＣＴＥ500-900℃)-1として定義される熱衝撃パラメータであり、
ＭＯＲは４点曲げによる破壊応力であり、
Ｅは弾性率であり、
ＣＴＥは熱膨張率であり、
ＣＦＡは閉塞前面面積である、
コージエライト・ハニカム体。
【請求項２】
室温におけるＴＳＰの耐歪み特性（ＭＯＲ／Ｅ）25℃が、
少なくとも約｛（０．０１＋０．００１４２（％孔隙率））／１００｝であることを特徴とする請求項１記載のハニカム体。
【請求項３】
微小亀裂パラメータＮｂ3が０．０８以下であり、
加熱の際のＥ900℃／Ｅ25℃比が１．０以下であることを特徴とする請求項１記載のハニカム体。
【請求項４】
軸方向のＸＲＤのＩ比が０．５０以下であることを特徴とする請求項１記載のハニカム体。
【請求項５】
請求項１記載の多孔質のコージエライト・セラミック物品の製造方法であって、該方法が、
アルカリ源材料の混合物、およびコージエライト形成材料の混合物を異方性体の形態に成形し、
前記異方性体を、コージエライト・セラミック物品の形成に十分な温度まで焼成する、
各工程を有してなり、
前記アルカリ源材料が、得られるセラミック物品の総重量に基づいて、少なくとも約３０重量％の総アルカリ金属酸化物（Ｍ2Ｏ）を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、「NON-MICROCRACKED, THERMALLY DURABLE, POROUS CERAMICS」という発明の名称で２００６年８月２９日に出願した米国仮特許出願第６０／８４０，８０６号の優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般に、例えば高い耐熱衝撃性および優れた強度を有する触媒担体などに用いるコージエライト・セラミック体など、特定のコージエライト体の製造および使用を目的とした、組成物および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
高い耐熱衝撃性を有する多孔質のコージエライト・セラミック・ハニカム構造体は、例えば、触媒コンバータ基体、選択的触媒還元（ＳＣＲ）、およびディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）などの公害防止装置などに有用である。触媒コンバータおよびＳＣＲ基体では、孔隙率は、ウォッシュコートまたは触媒を流路壁の表面または内部にしっかりと「固定する」ための手段を提供する。壁流ＤＰＦでは、孔隙率は、フィルタの流入路および排出路間の壁を通じて排ガスを浸透させるための通路を提供し、また、触媒を担持するための空間を提供してもよい。従来、コージエライト・ハニカム・セラミックにおける高い耐熱衝撃性は、熱膨張率（ＣＴＥ）を低く維持することによって実現されており、換言すれば、これは、ハニカムの壁面内で配向した、負の熱膨張であるｚ軸（ｃ軸とも称される）を有するコージエライト結晶の微小亀裂およびテクスチャの配向性を通じて達成されてきた。低ＣＴＥを達成させるためのこれらの試みの例としては、特許文献１〜４が挙げられる。低い熱膨張率を維持するためのさらなる取り組みでは、従来の手法は、二次相、特にガラス相の存在を最小限に抑えるために、ナトリウム、カリウム、カルシウム、鉄などの含量が低い、高純度の原料の使用が重要視するものであり、例えば特許文献５〜７を参照されたい。
【０００４】
ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンの排ガスの後処理の今般の傾向は、コンバータおよびＤＰＦに、さらに多大な要求が出されている。コンバータでは、より高いセル密度およびさらなる薄壁（例えば９００／２）への転換のため、要求される強度および浸食性の耐性を満たさなければならないという課題を生じている。逆圧を低減させるために、低いセル密度および薄壁（４００／３、３００／４）を要件とする最近の用途でも、同様の課題が存在する。さらには、排ガス基準を満たすため、より速い着火のためには、より低い熱質量で、より高い孔隙率のコンバータが必要とされている。同様に、約５０％の孔隙率は、従来、改良用途に用いられるＤＰＦには適当であったのに対し、触媒ＤＰＦへの移行により、孔壁内に触媒を供給するために、さらに高い孔隙率およびさらに粗い孔隙径を要し、約１５〜約２５μｍの孔隙径を有する、６０〜７０％の高い孔隙率が必要とされるであろう。両用途における傾向は、強度のさらなる改善を必要としている。しかしながら、高い孔隙率および高度の微小亀裂は、多孔質で微小亀裂を有するコージエライト・セラミックの強度および機械的耐久力の低下につながる望ましくない影響力を有している。
【０００５】
微小亀裂を有するコージエライト・セラミックからなるコンバータおよびＤＰＦが直面する別の課題は、コージエライト・マトリックス内の微小亀裂に非常に細かい触媒ウォッシュコート粒子が浸透してしまうことである。微小亀裂内の粒子の存在は、加熱の間の微小亀裂の閉塞を妨げ、実質的に、微小亀裂を開放された柱状にする(pillaring)。これは、結果的に熱膨張係数（ＣＴＥ）を増大させ、弾性率（Ｅ）を減少させ、その両方の因子が耐熱衝撃性の低下の原因となる。問題点は、ウォッシュコートがハニカム体の壁にのみ残留すること（特許文献８参照）、または微小亀裂に沈殿する可能性のある溶存成分を含まないこと（特許文献９参照）を確保することによって減少させることができる。あるいは、他にも、例えば水性緩衝液を用いて（特許文献１０）、または、ウォッシュコートする前に微小亀裂に堆積するポリマーの溶液または懸濁液を用いて、フィルタを「パッシベーション」する試みがなされている。例えば特許文献１１〜１７を参照のこと。このポリマーは、その後のウォッシュコートの間に触媒粒子が微小亀裂に入るのを妨げ、触媒の焼結工程の間に燃え尽き、加熱の間に微小亀裂を自由にして、再閉可能にする。しかしながら、灰および煤または溶存成分の非常に細かい粒子も、ディーゼルエンジンの排ガス系に使用される間にＤＰＦの微小亀裂内に堆積することが可能である。これらの粒子もまた、同様にＣＴＥおよびＥの値を増大させ、耐熱衝撃性を低減させ、フィルタの初期故障を引き起こしかねない。
【０００６】
耐熱衝撃性を向上させる従来の取り組みは、熱膨張率の低減に着目してきたが、セラミック材料の耐熱衝撃性は、弾性率に対する強度（破壊応力などによって測定される）の比ＭＯＲ／Ｅを増大させることによっても向上させることができる。数量ＭＯＲ／Ｅは、セラミックの耐歪み特性としても知られている。
【０００７】
コージエライト・ハニカム体の強度を向上させるため、過去に、さまざまな取り組みが行なわれた。特許文献１８は、ムライト、アルミン酸マグネシウムスピネルおよびサファーリンからなる群より選択される、５〜３５％の二次相の添加を通じて強度が向上することを実証した。実施例によると、実質的な微小亀裂を意味する３７％以下の孔隙率および低いＣＴＥを有していた。特許文献１９は、メジアン孔隙径を２μｍ未満に維持することによって向上させた強度を有するコージエライト体に関する。特許文献２０には、ある程度焼結させた基体をホウ素源に曝露し、強度を向上させるのに十分な温度まで基体を加熱することにより、コージエライトを含む、強化された多孔質のセラミック体について記載されている。特許文献２１には、０．３〜８．０重量％の酸化イットリウムまたは酸化セリウムを含み、２５〜１，０００℃（すなわち、＜３０．７×１０-7／℃）で０．３％未満の熱膨張率および１０％未満の孔隙率を示す、コージエライト・セラミックが記載されている。特許文献２２には、コージエライト粒界に沿って沈殿する、マグネシウム以外のアルカリ土類元素、希土類元素（イットリウムを含む）、ガリウム、およびインジウムからなる群より選択される少なくとも１種類の元素を含む、コージエライト・セラミックについて記載されており、ここでセラミックは５％以下の孔隙率を有する。特許文献２３には、焼成の間、３００〜９００℃の温度範囲で、粘土を含まないコージエライト成形体の強度を向上させて、亀裂を低減させるためのアタパルガイトの添加について記載されている。特許文献２４には、十分に焼成されたセラミック体の最終的な強度を高めるためのアタパルガイト粘土の添加について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第３，９７９，２１６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８６９，９４４号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１１４，６４３号明細書
【特許文献４】米国特許第５，２７５，７７１号明細書
【特許文献５】米国特許第３，５３１，３０７号明細書
【特許文献６】米国特許第３，９５４，６７２号明細書
【特許文献７】米国特許第４，７４５，０９２号明細書
【特許文献８】米国特許第４，４５１，５１７号明細書
【特許文献９】米国特許第５，３３４，５７０号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，３４６，７２２号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，５３２，２２８号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，１３９，９９３号明細書
【特許文献１３】米国特許第７，１２２，６１２号明細書
【特許文献１４】米国特許第７，１３２，１５０号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００５／００３７１４７号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００５／０１９１４８０号明細書
【特許文献１７】国際公開第２００６／０８８６９９号パンフレット
【特許文献１８】米国特許第６，３１９，８７０号明細書
【特許文献１９】米国特許第６，４３２，８５６号明細書
【特許文献２０】米国特許出願公開第２００５／０２３９６４０号明細書
【特許文献２１】米国特許第４，１９４，９１７号明細書
【特許文献２２】米国特許第６，２６５，３３４号明細書(米国再発行特許第３９，１２０号明細書)
【特許文献２３】米国特許出願公開第２００６／００２７９５１号明細書
【特許文献２４】米国特許出願公開第２００６／００３０４７５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一般的に、本開示は、改善された強度および高い耐熱衝撃性を有する多孔質のコージエライト体、ならびに、例えば、高い耐熱衝撃性および優れた強度を有する触媒担体など、セラミック体の製造方法、およびそれらを使用して、有用な物品を形成する方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施の形態における、１，２００℃までの加熱、および室温に戻るまでの冷却の間の、微小亀裂のないコージエライト・ハニカム・セラミックの温度挙動に対する弾性率。
【図２】本開示の実施の形態における、加熱および冷却の間の、微小亀裂を有するコージエライト・ハニカム・セラミックの温度挙動に対する弾性率。
【図３】本開示の実施の形態における、基体およびアルカリ含量の低い対照基体の、孔隙率（％）に対する、閉塞した前面面積に対する曲げ強度の比ＭＯＲ／ＣＦＡ。
【図４】本開示の実施の形態における、基体およびアルカリ含量の低い対照基体の、孔隙率（％）に対する、耐歪み特性ＭＯＲ／Ｅ。
【図５】本開示の実施の形態における、基体およびアルカリ含量の低い対照基体の、孔隙率（％）に対する、Ｅ900℃／Ｅ25℃の比。
【図６】本開示の実施の形態における、基体およびアルカリ含量の低い対照基体の、孔隙率（％）に対する、微小亀裂パラメータＮｂ3。
【図７】本開示の実施の形態における、表５および６に示す特定の基体のＬａｐｏｎｉｔｅ（商標）ＲＤ（重量％）に対する、ｄf＝（ｄ50−ｄ10）／ｄ50の値。
【図８】本開示の実施の形態における、表５および６の基体の「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤ（重量％）に対する、ｄb＝（ｄ90−ｄ10）／ｄ50の値。
【図９】本開示の実施の形態における、基体および対照基体のＭＯＲ／ＣＦＡ値に対する、予想される耐熱衝撃性ＴＳＲのプロット。
【図１０】本開示の実施の形態における、基体および対照基体のＥ900℃／Ｅ25℃に対するＭＯＲ／ＣＦＡのプロット。
【図１１】本開示の実施の形態における、基体および対照基体のＥ900℃／Ｅ25℃に対するＭＯＲ／Ｅのプロット。
【図１２】本開示の実施の形態における、基体の微小亀裂パラメータＮｂ3値に対する耐歪み特性Ｅ900℃／Ｅ25℃の比較。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書に記載される刊行物、特許および特許書類の開示全体を、参照することにより本明細書に援用する。
【００１２】
本開示のさまざまな実施の形態について、存在する場合には図面を参照しつつ、詳細に説明する。さまざまな実施の形態への言及は、本開示の範囲を限定するものではなく、本開示は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。さらには、本明細書に記載される任意の実施例は、限定されることは意図されておらず、特許請求の範囲に記載される発明の多くの可能な実施の形態の一部について説明しているに過ぎない。
【００１３】
実施の形態では、本開示は、高い強度を維持し、ほとんどまたはまったく微小亀裂を生じさせない、多孔質のコージエライト・ハニカム体を形成する組成物および方法を提供する。コージエライト・ハニカム体はまた、微小亀裂の不存在下で生じる熱膨張率の増大にもかかわらず、高い耐熱衝撃性を維持している。
【００１４】
実施の形態では、本開示は、改善された強度および高い耐熱衝撃性を有する、アルカリを含有する多孔質のコージエライト・セラミック・ハニカム体を提供する。具体的には、セラミック体は、例えば、少なくとも４５％の孔隙率を有することができ；少なくとも約０．４０重量％のＭ2Ｏ＋ＣａＯを含み、ここで「重量％のＭ2Ｏ＋ＣａＯ」＝（重量％のＬｉ2Ｏ＋重量％のＮａ2Ｏ＋重量％のＫ2Ｏ＋重量％のＣａＯ＋重量％のＲｂ2Ｏ＋重量％のＣｓ2Ｏ)であり；少なくとも「３，５００−４０（％孔隙率）」の量のＭＯＲ／ＣＦＡ比を示し；少なくとも５００℃における(ＭＯＲ／Ｅ)25℃(ＣＴＥ500-900℃)-1として定義される熱衝撃パラメータを有する。下記に定義されるように、ＭＯＲは破壊応力であり、ＣＦＡは前面面積であり、Ｅは弾性率である。
【００１５】
実施の形態では、本開示は、焼成体中に少なくとも約０．４０重量％のＭ2Ｏ＋ＣａＯを提供するために、少なくとも１種類のアルカリ含有成分を原料混合物に混合する工程を含む、高強度の多孔質コージエライト体の製造方法を提供する。実施の形態では、アルカリ源は、例えば「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」粘土など、アルカリ含有の天然または合成の層状ケイ酸塩鉱物でありうる。
【００１６】
実施の形態では、本開示は、改善された耐歪み特性を有し、ほとんどまたはまったく微小亀裂のない、高強度で高孔隙率の耐熱衝撃性コージエライト・ハニカム・セラミックを実現するための組成物および方法を提供する。
【００１７】
本開示の高孔隙率のコージエライト体は、同一の方法で調製した、アルカリ含量の低いコージエライト体と比較して、大幅に向上した強度を示す。加えて、本発明の基体は、高い耐衝撃性パラメータを維持すると同時に、耐歪み特性の向上および微小亀裂の低減を示す。さらには、粘土を含まないバッチを必要とする、微小亀裂の少ないコージエライト体の製造方法とは異なり、本開示の方法は、例えば、原料混合物に、バッチの可塑性を向上させ、焼成の間の微小亀裂の可能性を低減させる、粗いまたは細かいカオリン粘土を使用する。
【００１８】
本開示の基体の物理的特性は、逆圧の低減、熱質量の低減（より速い着火）、またはその両方を目的とした、例えば、非常に薄い壁、低いセル密度を有する、コンバータ基材の製造を可能にする。本開示の調製方法はまた、十分な強度を維持する一方で、熱質量のさらなる低減または大量の触媒（選択的触媒還元（ＳＣＲ）など）の貯蔵を目的として、コンバータ基材に高い孔隙率を実現させる。本開示の調製方法は、低い圧力損失および高い基体強度を維持する一方で、より多くの触媒を充填するために、ＤＰＦにおける高い孔隙率を可能にする。
【００１９】
本開示の基体における微小亀裂の低減は、特にＤＰＦでは、焼成前のパッシベーションの工程の必要性を回避できるであろう。加えて、微小亀裂の低減は、基体をディーゼル微粒子フィルタとして使用する場合に、微小亀裂内の灰および煤の蓄積に起因する、使用の間のＤＰＦの熱耐久性における進行性劣化のリスクを低下させる。最後に、本開示の基体は、バッチへのアルカリの添加によって生じる耐歪み特性（ＭＯＲ／Ｅ）の増大に起因して、微小亀裂の低下およびＣＴＥの増大にもかかわらず、高い耐熱衝撃性を保持する。
【００２０】
熱膨張率ＣＴＥは、ハニカム流路の長さに対して平行な方向である、試料の軸方向に沿って、ディラトメトリーによって測定される。ＣＴＥ500-900℃の値は５００〜９００℃の平均熱膨張率であり、ＣＴＥ25-800℃の値は２５〜８００℃の平均熱膨張率であり、これらは試料の加熱の間に測定される。実施の形態では、所定のＭＯＲ／Ｅ値においてＣＴＥ値が低いことが、高い耐熱衝撃性にとって望ましい。
【００２１】
破壊応力ＭＯＲは、ハニカムの軸方向に平行な長さを有するバー上で、四点曲げ試験によって室温で測定される、ハニカム体の曲げ強度のことをいう。力学的耐久性にとっては、ＭＯＲ値が高いことが望ましい。
【００２２】
試料の閉塞前面面積ＣＦＡは、ハニカムのセラミック壁からなる総断面積の割合として定義され、ＣＦＡ＝ｔ（２Ｌ−ｔ）／Ｌ2の関係によって定義され、ここでｔはハニカム壁の厚さであり、Ｌは壁の交点の中心間の距離であり、Ｌ＝（セル密度）-1/2である。セル密度はハニカムの表面の単位面積当たりの流路数である。
【００２３】
破壊応力の閉塞前面面積に対する比、ＭＯＲ／ＣＦＡは、セラミック壁の固有強度の尺度を提供する。この比は、セラミック・ハニカムの強度の正規化に有用であり、異なるセル形態を有するハニカム・セラミックの強度の直接比較を可能にするものである。ＭＯＲ／ＣＦＡ値は、他の点では同一の微細構造を有するセラミックの中空ではない、セルを有しないバーのＭＯＲの値にほぼ近い。
【００２４】
ヤング率としても知られる弾性率Ｅは、ハニカム体の剛性の尺度である。所定の量の、熱的に誘導される歪み（原寸に対する寸法変化）では、弾性率が高いほど応力が大きくなる。したがって、所定の強度およびＣＴＥでは、低い弾性率は高い耐熱衝撃性（ＴＳＲ）を促進する。弾性率は試料の軸方向に沿って、音響共振法によって測定することができる。Ｅ25℃の値は、加熱前の室温における試料の弾性率であり、Ｅ900℃は、加熱の間に９００℃で測定した弾性率である。Ｅ900℃／Ｅ25℃の比は、コージエライト・セラミックにおける微小亀裂の量に比例する。
【００２５】
数量(ＭＯＲ／Ｅ）25℃は、約２５℃で測定した両方の特性を用いた、弾性率に対する破壊応力の比（ＭＯＲ／Ｅ）であり、室温における耐歪み特性ともいう。高いＭＯＲ／Ｅは、力学的耐久性および耐熱衝撃性を増加させるのに望ましい。
【００２６】
基体の孔隙率（％）は、水銀ポロシメータによって測定するセラミックの孔隙率の体積百分率である。実施の形態では、基体の孔隙率（％）は、例えば、少なくとも約４５〜約８０％、約５０〜約７５％、および約５５〜約７０％でありうる。
【００２７】
軸方向のＸＲＤのＩ比、ＩAは、セラミックの微細構造におけるコージエライト晶子のテクスチャ配向度の尺度である。軸方向のＩ比は、ハニカムの軸方向断面、すなわち、流路長さに直角の断面をＸ線回折法によって測定され、次の関係によって定義される：
Ｉ比＝Ｉ（１１０）／｛Ｉ（１１０）＋Ｉ（００２）｝            …  式１
ここでＩ（１１０）およびＩ（００２）は、銅κα照射を用いた、ＸＲＤピークの六角形の指標(hexagonal indexing)に基づいた、コージエライト結晶格子における（１１０）および（００２）面のＸＲＤ反射のピーク高さである。軸方向のＩ比は、ハニカム壁面に平行な負の熱膨張ｚ軸に配向している、ハニカム物品中のコージエライト晶子の配向度の定量的測度を提供する。これらの高い配向性は、軸方向（壁面内で、流路長さに対して平行）および半径方向（壁面内で、流路長さに直角）の両方におけるハニカムのＣＴＥを低下させることから、望ましい。不規則に配向したコージエライト結晶では、軸方向のＩ比は、およそ０．６５５である。０．６５未満の軸方向Ｉ比の値は、コージエライト結晶が壁面に対して平行なｃ軸に優先的に配向されることを示唆している。このような配向性は、軸方向および半径方向のＣＴＥを低下させることによって、物品の耐熱衝撃性を増大させる。
【００２８】
熱衝撃パラメータ、ＴＳＰは、熱衝撃条件下、すなわち、基体が高温に至るまで不均一に加熱される条件下における、ハニカム体の耐久性の指標である。さらに詳細には、ＴＳＰは、基体の最大冷却領域が約５００℃の場合に、基体が破砕せずに耐えうる予想最大温度差のことをいう。したがって、例えば、計算値ＴＳＰ＝５５８℃は、基体内の他の別の位置における最大冷却温度が５００℃の場合、ハニカム体内部のある位置における最大温度は１０５８℃を超えてはならないということを意味する。基体の予想耐熱衝撃性ＴＳＲは、ＴＳＲ＝ＴＳＰ＋５００℃と定義される。ＴＳＰまたはＴＳＲ値が高いことは、セラミックの高い熱衝撃耐性にとって望ましい。
【００２９】
「含む」などの用語は、含むけれども限定されないことを意味している。
【００３０】
本開示の実施の形態の説明に用いられる、例えば、組成物中の材料の量、濃度、体積、処理温度、処理時間、収量／収率、流量／流速、圧力、などの値、およびそれらの範囲を加減する「約」は、化合物、組成物、濃縮物、または利用剤型の製造に用いられる典型的な測定法および取扱い方法を通じて；これらの方法における不測の誤差を通じて；その方法の実践に用いられる原料または材料の製造、起源、または純度の差異を通じて；および類似の検討材料によって生じうる、数量の変化のことをいう。「約」という用語は、特定の初期濃度または混合物を使用する剤型の経年劣化によって異なる量、および、特定の初期濃度または混合物を使用する剤型の混合または加工によって異なる量をも包含する。用語「約」によって加減されるか否かに関わらず、添付の特許請求の範囲はこれらの量と等価の量を含む。
【００３１】
実施の形態における「〜から実質的になる」は、例えば、組成物、組成物の製造方法、組成物を使用してセラミック体を製造するための組成物の使用方法、または本開示の物品のことをいい、特定の組成物、特定の層状ケイ酸塩、特定の金属酸化物、または混合金属酸化物、または同様の構造、選択される材料または加工の変数など、本開示の組成物、物品、および使用方法の基本的および新規の特性に大きな影響を与えない他の成分または工程と共に、特許請求の範囲に掲げられる成分または工程を含むことができる。本開示の成分または工程の基本的特性に大きな影響を与える可能性のある項目、または本開示に望ましくない特徴を与える可能性のある項目としては、例えば、組成物またはセラミック体の耐久性の低下、組成物またはセラミック体のろ過容量の低下、組成物またはセラミック体の耐熱衝撃性の低下などの特徴が挙げられる。
【００３２】
実施の形態では、本開示の組成物、物品、または方法は、このような望ましくない特徴を排除または防止することが好ましい。したがって、本開示は、本明細書で定義される組成物；本明細書で定義される、コージエライトおよびアルカリ原料を含む反応生成物の組成物；本明細書で定義される、組成物の製造方法；または本明細書で定義される、組成物の使用方法について、これらのいずれかを含む、これらのいずれかからなる、またはこれらのいずれかから実質的になる、ことが適切であろう。
【００３３】
材料、添加剤、組成物、それらについての代替物、および範囲について、下記に挙げる特定のおよび好ましい値は、単に例示を目的とするものであり、これらは、他に定義される値、あるいは、材料、添加剤、組成物、またはそれらの代替物について定義される範囲内の他の値を除外するものではない。本開示の材料、添加剤、組成物、またはそれらの代替物としては、本明細書に記載される、値、特定の値、さらなる特定の値、および好ましい値の任意の組合せを有する組成物が挙げられる。
【００３４】
上記材料、添加剤、組成物、またはそれらの代替物、および本開示と同様の材料には、それらの塩が含まれうる。本開示の組成物は、それらについての類似の方法によって、あるいは、特許出願公開広報または特許文献に記載される方法の変更または適合を含む、多くの同様のまたは異なる方法によって、本明細書に記載し、例示されるように調製することができる。
【００３５】
本開示の実施の形態では、特定の粘土のアルカリ含有層状ケイ酸塩組成物などのアルカリまたはアルカリ含有金属の、高孔隙率のコージエライト体への添加が、微小亀裂のほとんどない、微小亀裂の傾向が低減された、製品を提供することを見出した。アルカリの添加は、得られるコージエライト体の強度ＭＯＲおよび耐歪み特性ＭＯＲ／Ｅを向上させる。基体は、アルカリ含量の低いコージエライト体と比較して、同様の孔隙微細構造を有するが、より大きい機械的耐久性を有する。微小亀裂の低減およびガラス相の増加は熱膨張率の低下につながると考えられている。しかしながら、このＣＴＥの増加は、耐歪み特性の増大によって効果的に相殺され、ＴＳＰおよびＴＳＲの計算値が示唆するように、耐熱衝撃性は高いまま維持される。
【００３６】
実施の形態では、本開示は、高い孔隙率、向上した強度、高い耐熱衝撃性、低減した微小亀裂、またはそれらの組合せのうち少なくとも１つを示す、アルカリ含有コージエライト・セラミック・ハニカム体を提供する。実施の形態では、基体のセラミック微細構造は、壁面に対して直角のｚ軸よりは、ハニカム壁面に対して平行な結晶学上のｚ軸に配向したコージエライト晶子を非常に大きい割合で呈示しうる。
【００３７】
実施の形態では、本開示のセラミック体は、例えば、それらの中間の％値および範囲を含む、少なくとも４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、および８０％の割合で生じ、少なくとも約０．４０重量％のＭ2Ｏ＋ＣａＯを含むことができ、ここで、「重量％のＭ2Ｏ＋ＣａＯ」＝（重量％Ｌｉ2Ｏ＋重量％Ｎａ2Ｏ＋重量％Ｋ2Ｏ＋重量％ＣａＯ＋重量％Ｒｂ2Ｏ＋重量％Ｃｓ2Ｏ）または、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＣａＯ、Ｒｂ2Ｏ、またはＣｓ2Ｏのうち任意の重量％の合計であり、少なくとも数値｛３，５００−４０（％孔隙率）｝のＭＯＲ／ＣＦＡ比（ｐｓｉ）を示し、少なくとも５００℃での(ＭＯＲ／Ｅ)25℃(ＣＴＥ500-900℃)-1として定義される熱衝撃パラメータ（ＴＳＰ）を有しうる。実施の形態では、基体はまた、少なくとも０．１００％（０．１×１０-2）の耐歪み特性ＭＯＲ／Ｅを示しうる。実施の形態では、基体は、加熱の間のハニカムの軸方向で測定した、少なくとも１．００の弾性率比Ｅ900℃／Ｅ25℃、または少なくとも約０．０８の「微小亀裂パラメータ」Ｎｂ3のいずれかによって特徴付けることができる。
【００３８】
実施の形態では、本開示は、コージエライト・セラミックなどのセラミック体における微小亀裂の程度を定量化する方法を提供する。微小亀裂のないコージエライト体では、弾性率は、温度の上昇と共に徐々に低下する。この弾性率の低下は、温度の上昇に伴い結晶構造中の原子間距離が増大することに起因すると考えられている。多孔質で微小亀裂のないコージエライト・ハニカム体の、温度上昇に伴う弾性率の低下の例を図１に示す。図１は、１，２００℃まで加熱し（白丸）、室温まで冷却する（黒丸）間の、微小亀裂のないコージエライト・ハニカム体の温度挙動に対する弾性率を示している。加熱および冷却の傾向線がほぼ重複していることは、実質上、微小亀裂が存在していないことを意味する。弾性率の低下は、室温から９００℃まで、Ｅ900℃／Ｅ25℃＝０．９３６の比を有し、実質的に線形である。約１，０００℃を超えると、温度上昇に伴い、弾性率は大きな割合で減少する。これは、元々、セラミックを焼成する間の不純物の反応によって形成された少量の残存ガラス相の軟化、または部分的溶融に起因すると考えられる。驚くべきことに、微小亀裂のないコージエライト・セラミックの加熱に伴う弾性率の変化度ΔＥo／ΔＴは、室温における微小亀裂のない基体の弾性率Ｅo25の値に比例し、式２の関係によってほぼ近似されることが見出された：
ΔＥo／ΔＴ＝−７．５×１０-5（Ｅo25℃）                          …式２
上付きの添え字「o」の弾性率用語（Ｅo）は、微小亀裂のない状態におけるセラミックの弾性率を意味する。式２に基づいて、２５℃における微小亀裂のないコージエライト体の弾性率に対する、９００℃における微小亀裂のないコージエライト体の弾性率の比は、
Ｅ900℃／Ｅ25℃＝１＋８７５(−７．５×１０-5)＝０．９３４
として計算することができる。このＥo900℃／Ｅo25℃の値は、微小亀裂を有するセラミック体のＥ900℃／Ｅ25℃値を比較する際のベースラインを提供する。微小亀裂のないコージエライト体、および大部分の他の微小亀裂のないセラミックでは、１，２００℃などの高温まで加熱した後、冷却の間の弾性率の温度依存性は、元々の加熱の間の温度依存性と実質的に一致し、任意の所定の温度における、冷却の間の弾性率の値は、加熱の間のその温度における値とほぼ同一になる。このことは、微小亀裂のないコージエライト・セラミックについて、図１にも示されている。
【００３９】
高度に微小亀裂を生じたコージエライト・セラミックの弾性率の温度依存性の例を図２に示す。よって、図２は、１，２００℃まで加熱（白丸）および室温まで冷却（黒丸）する間の微小亀裂を有するコージエライト・ハニカム・セラミックの温度挙動に対する弾性率を示している。線Ａ−Ｂは、点Ｃ（△）における弾性率の冷却曲線に対する接線を表し、ここで曲線の傾きは−７．５×１０-5（Ｅo25℃）に等しく、Ｅo25℃は、室温における接線の値である。
【００４０】
弾性率は、温度が１，２００℃まで上昇するに従って徐々に、次いでさらに急勾配で、増大する。この増大は、高温では、セラミック体の開放された微小亀裂が徐々に少なくなり、加熱に従って微小亀裂が再度閉塞し、終局的にアニーリングされることに起因すると考えられる。加熱に伴う個々のコージエライト晶子の弾性率の低下を相殺して余りある、微小亀裂の低下による弾性率の低下が、結果的に、高温において、さらに強靭な基体をもたらす。セラミックが１，２００℃から冷却されると、最初は微小応力が低すぎるため、微小亀裂はすぐには再開放されない。結果として、冷却に伴う弾性率の傾向は、最初は、微小亀裂のないコージエライト体のものと変わらない。それぞれ結晶化または失透に起因する液体またはガラスの体積分率の低下に伴って生じる可能性のある、任意の液体またはガラス相の粘度の上昇に起因して、弾性率の増大は、最初は急勾配になる。図２の実施例における約１，０００℃および８００℃の間には、温度の低下に伴うＥ値のさらなる漸増は、冷却に伴うコージエライト結晶の弾性率の自然増加とみなすことができる。約８００℃未満の温度では、弾性率は、冷却に伴って徐々に、次いで急速に低下する。これは、微小亀裂の漸進的な再開放およびセラミックの剛性の低下に起因する。室温では、弾性率は、１，２００℃に至る熱サイクルに供する前のセラミックの初期値に近い値にまで戻る。
【００４１】
コージエライト・セラミックの微小亀裂の程度は、弾性率の加熱曲線および冷却曲線の２つの特性を反映している。微小亀裂の程度の目安の１つは、この増大が微小亀裂の再度の閉塞によって生じると考えられることから、弾性率が加熱の間に２５℃から９００℃まで増大する範囲である。例えば、図２では、加熱曲線のＥ900℃／Ｅ25℃の比は、１．４１２である。この値は、微小亀裂がまったく存在しない場合に予想される値０．９３４よりもはるかに高い。したがって、コージエライト・セラミックのＥ900℃／Ｅ25℃の値は、室温における基体の微小亀裂の程度の定量的測度として用いて差し支えない。本開示の実施の形態によれば、Ｅ900℃／Ｅ25℃の値は、１．００以下である。
【００４２】
実施の形態では、加熱の際のＥ900℃／Ｅ25℃の値は、例えば、１．０、０．９８、０．９６などの値以下であって差し支えなく、それらの値の中間値および範囲を含む。
【００４３】
微小亀裂の程度の別の目安は、弾性率の加熱および冷却曲線間のギャップである。この履歴現象の定量方法は、試料がまだ微小亀裂のない状態にある、温度領域における冷却曲線に対する接線の構築に基づいている。図２には、このような接線が線Ａ−Ｂとして示されており、接点を点「Ｃ」で表している。したがって、接線の傾きは、式２によって拘束される、微小亀裂のないコージエライト体の弾性率の温度依存性に等しい。さらには、この接線を室温まで外挿した値（点Ａ）は、室温において微小亀裂がないと仮定した場合の試料の室温弾性率にほぼ等しく、その試料のＥo25℃に等しい。したがって、接線の式は、次の一般式によって与えられる：
Ｅotangent＝(Ｅo25℃){１−７．５×１０-5(Ｔ−２５)}           …式３
発明者らは、約１，２００℃に加熱した後、冷却する間の弾性率の実測値からＥo25℃を決定する分析手法を考案した。この方法によれば、二次多項式は、温度関数（℃）として、約１，０００〜５００℃の冷却の間の弾性率の測定値に適合する。この式は、次の形態で表される：
Ｅ＝ｃ＋ｂ(Ｔ)＋ａ(Ｔ2)                               …式４
実測した弾性率の値が式４に適合する温度範囲の上限は、温度に対する弾性率の傾向が、例えばガラス相の軟化または少量の液体の形成のせいで、約１，０００℃以下で非常に高い曲率を示して測定される場合には、１，０００℃未満の温度にさらに制限して差し支えない。同様に、実測した弾性率の値が式４に適合する温度範囲の下限は、温度に対する弾性率の傾向が、例えば微小亀裂の再開放に起因して、約５００℃以上で非常に高い曲率を示して測定される場合には、５００℃を超える温度にさらに制限して差し支えない。最小二乗回帰分析法を用いて、式４における回帰係数「ａ」、「ｂ」および「ｃ」の値を導く。
【００４４】
Ｅo25℃の値は、式３で与えられる接線が式４によって与えられる、冷却の間の弾性率データに適合する多項式曲線と交わる弾性率および温度を解くことによって得られる。交点における弾性率および温度の値は、それぞれＥiおよびＴiで表される。図２の実施例では、ＥiおよびＴiの値は、△の点Ｃに相当する。交点は、接線および多項式曲線の両方に共通することから、次のようになる：
Ｅi＝(Ｅo25℃){１−７．５×１０-5(Ｔi−２５)}＝ｃ＋ｂ(Ｔi)＋ａ(Ｔi2)   …式５
また、接点では、多項式曲線の傾きは接線の傾きと等しくなければならない。したがって、次のようになる：
(Ｅo25℃)(−７．５×１０-5)＝ｂ＋２ａ(Ｔi)                          …式６
式５および式６は、２つの未知数、Ｅo25℃およびＴiが互いに関係する２つの式を与える。Ｅo25℃およびＴiについて解くため、式６を整理して次の式７を得る：
(Ｅo25℃)＝{ｂ＋２ａ(Ｔi)}／(−７．５×１０-5)                      …式７
次に、式７を式５に代入して、次式を得る：
{{ｂ＋２ａ(Ｔi)}／(−７．５×１０-5)}{１−７．５×１０-5(Ｔi−２５)}
＝ｃ＋ｂ(Ｔi)＋ａ(Ｔi2)                                      …式８
式８を整理して、次式を得てもよい：
０＝{ｃ＋ｂ(Ｔi)＋ａ(Ｔi2)}−
{{ｂ＋２ａ(Ｔi)}／(−７．５×１０-5)}{１−７．５×１０-5(Ｔi−２５)}  …式９
式９の項をまとめると、次の関係が得られる：
０＝{ｃ−{ｂ／(−７．５×１０-5)}{１＋７．５×１０-5(２５)}} 
＋(Ｔi)(ｂ)−(Ｔi){２ａ／(−７．５×１０-5)}{１＋７．５×１０-5(２５)} 
−(Ｔi){{ｂ／(−７．５×１０-5)}{−７．５×１０-5}}
＋(Ｔi2){ａ−{２ａ／(−７．５×１０-5)}(−７．５×１０-5)}     …式１０
さらに式１０を簡単に単純化して次式を得る：
０＝{ｃ−{ｂ／(−７．５×１０-5)}{１＋７．５×１０-5(２５)}}
＋(Ｔi){−２ａ／(−７．５×１０-5)}{１＋７．５×１０-5(２５)}
＋(Ｔi2)(−ａ)                                          …式１１
式１１は、再び次式で表すことができ： 
０＝Ｃ＋Ｂ(Ｔi) ＋Ａ(Ｔi2)                                  …式１２
ここで、
Ｃ＝{ｃ−{ｂ／(−７．５×１０-5)}{１＋７．５×１０-5(２５)}}、
Ｂ＝{−２ａ／(−７．５×１０-5)}{１＋７．５×１０-5(２５)}、および
Ａ＝−ａ
である。次に、二次方程式の解の公式を解くことによりＴi値を得られる：
Ｔi＝{−Ｂ＋{Ｂ2 −４(Ａ)(Ｃ)}0.5}／２Ａ                        …式１３
Ｔi＝{−Ｂ−{Ｂ2 −４(Ａ)(Ｃ)}0.5}／２Ａ                        …式１４
式１３および式１４は、Ｔiの２つの可能値を与え、その一方のみが物理的に現実的な値、すなわち、２５および１，０００℃の間にある値を有するであろう。こうして計算された物理的に現実的な値Ｔiを、次に式７に代入し、Ｅo25℃の値を算出する。
【００４５】
Ｅo25℃の値を、加熱前の初期試料における微小亀裂の程度に比例する、２５℃における仮定的に微小亀裂のない試料の弾性率Ｅo25℃の、２５℃における微小亀裂を生じた試料の弾性率の実際の測定値Ｅ25℃に対する比について解く。すなわち、室温における微小亀裂の程度が大きければ、Ｅ25℃の値は低下し、それによってＥo25℃／Ｅ25℃の値は上昇する。
【００４６】
弾性率と微小亀裂の関係のモデル化は、Ｅo25℃／Ｅ25℃の比と数量Ｎｂ3の関係を与え、ここでＮはセラミックの単位体積当たりの微小亀裂の数であり、ｂは微小亀裂の直径である（D. P. H. Hasselman and J. P. Singh, "Analysis of the Thermal Stress Resistance of Microcracked Brittle Ceramics," Am. Ceram. Soc. Bull., 58 (9) 856-60 (1979)を参照のこと）。具体的には、この関係は、次式で表されよう：
Ｎｂ3＝(９／１６){(Ｅo25℃／Ｅ25℃)−１}                            …式１５
いくつかの条件の単純化に基づいてはいるが、本明細書では「微小亀裂パラメータ」と称される数量Ｎｂ3は、セラミックの微小亀裂の程度を定量化するための別の有用な手段を提供する。微小亀裂のない基体では、Ｎｂ3の値は０．００である。図２の例では、Ｎｂ3の値は０．６４である。Ｅ900℃／Ｅ25℃の比がＮｂ3に直接的に比例し、Ｅ900℃／Ｅ25℃≦１．００の値が、Ｎｂ3≦０．０８の値にほぼ相当することを、実験的に決定した（図１２を参照）。よって、本開示の実施の形態では、Ｅ900℃／Ｅ25℃の値は１．００を上回ることは不可能であり、Ｎｂ3の値は０．０８を超えることはできない。
【００４７】
実施の形態では、本開示は、セラミック体の特性について、多くの好ましい範囲を提供する。実施の形態では、本開示の基体のＭＯＲ／ＣＦＡ比は、図３に示すように、数量｛３，５００−４０（％孔隙率）｝以上であって差し支えなく、少なくとも｛３，７００−４０（％孔隙率）｝以上、もしくは、少なくとも｛３，９００−４０（％孔隙率）｝以上である。図３は、本発明の基体（黒丸）および、一般にアルカリ含量の低い対照基体（白丸）の、％孔隙率に対する、曲げ強度の閉塞前面面積に対する比ＭＯＲ／ＣＦＡを示している。線Ａ−Ｂは、本発明の基体のＭＯＲ／ＣＦＡの下限値を示し、線Ｃ−ＤおよびＥ−Ｆは実施の形態における特に有用な組成物の下限値を示している。％で表したＭＯＲ／Ｅの比または耐歪み特性は、図４に範囲が示されるように、例えば、少なくとも｛０．０１＋０．００１４２（％孔隙率）｝、少なくとも｛０．０２５＋０．００１４２（％孔隙率）｝、または、少なくとも｛０．０４＋０．００１４２（％孔隙率）｝でありうる。図４は、本発明の基体（黒丸）および、アルカリ含量の低い対照基体（白丸）の、％孔隙率に対する、耐歪み特性ＭＯＲ／Ｅを示している。線Ａ−Ｂ、Ｃ−Ｄ、およびＥ−Ｆは、特定の実施の形態のＭＯＲ／Ｅの下限値を意味する。熱衝撃パラメータＴＳＰ＝（ＭＯＲ／Ｅ）25℃（ＣＴＥ500-900℃）-1は、例えば、少なくとも５００℃、少なくとも５５０℃、少なくとも６００℃、少なくとも７００℃であってよく、それらの中間値および範囲を含む。熱衝撃パラメータの計算値の高さは、セラミックの耐熱衝撃性の高さに対応することから、熱衝撃パラメータは高いことが望ましい。
【００４８】
実施の形態では、本開示は、少なくとも５５１６ｋＰａ（８００ｐｓｉ）のＭＯＲ／ＣＦＡおよび少なくとも１，１００℃の予測耐熱衝撃性（ＴＡＰ＋５００℃）を提供する（図９における右上の領域Ａ−Ｂ−Ｃ）。図９は、特定の実施の形態における、発明（黒丸）および対照（白丸）の例のＭＯＲ／ＣＦＡに対する、予測耐熱衝撃性ＴＳＲのプロットを示している。領域Ａ−Ｂ−Ｃ、Ｆ−Ｄ−Ｅ、およびＡ−Ｆ−Ｇは、特定の実施の形態における高い強度および高い耐熱衝撃性の好ましい組合せを示している。さらには、ＭＯＲ／ＣＦＡは、少なくとも６８９５ｋＰａ（１０００ｐｓｉ）であり、予測耐熱衝撃性は少なくとも１１５０℃のでありうる（図９における右上の領域Ｆ−Ｄ−Ｅ）。さらになお、ＭＯＲ／ＣＦＡは、少なくとも８２７４ｋＰａ（１２００ｐｓｉ）であり、予測耐熱衝撃性は少なくとも１，２００℃のでありうる（図９における右上の領域Ａ−Ｆ−Ｇ）。
【００４９】
実施の形態では、本開示は、例えば、約０．５５以下、約０．５０以下、約０．４５以下など、およびそれらの中間値および範囲を含む、軸方向のＩ比を有するセラミック体を提供する。低い軸方向のＩ比は、コージエライト結晶が、より大きい割合で、壁面内の負のＣＴＥのｚ軸に配向することを示唆し、これは、ハニカム体の軸方向および半径方向の両方にＣＴＥの低下をもたらし、基体の耐熱衝撃性を増大させる。
【００５０】
実施の形態では、本開示は、例えば、約１．００、０．９８、０．９７、０．９６、９．９５、または０．９４以下、ならびに、それらの中間値および範囲を含む、Ｅ900℃／Ｅ25℃の比を有するセラミック体を提供する。これらの所望の範囲の一部を図５に示す。図５は、本発明の基体（黒丸）および、アルカリ含量の低い対照基体（白丸）の、％孔隙率に対する、Ｅ900℃／Ｅ25℃の比を示している。破線は、特定の実施の形態のＥ900℃／Ｅ25℃の上限値を意味する。
【００５１】
実施の形態では、数量Ｎｂ3は、約０．０８以下、約０．０７以下、約０．０６以下、約０．０５以下、約０．０４以下、または約０．０３以下、ならびに、それらの中間値および範囲を含むことが望ましいであろう。これらの好ましい範囲の一部を図６に示す。図６は、本発明の基体（黒丸）および、アルカリ含量の低い対照基体（白丸）の、％孔隙率に対する、微小亀裂パラメータＮｂ3を示している。破線は、特定の実施の形態のＥ900℃／Ｅ25℃の上限値を意味する。破線は、特定の実施の形態のＮｂ3の上限値を意味する。
【００５２】
Ｅ900℃／Ｅ25℃およびＮｂ3の低い値は、微小亀裂の程度の低さに対応している。微小亀裂が少ないと、高い強度、高い耐歪み特性、および、微小亀裂内に進入し、加熱の間に微小亀裂が閉塞するのを妨げうる、大気浮遊微粒子または水性微粒子などの環境因子、または、微小亀裂の広範囲の成長および基体の強度の低下を生じさせうる微小亀裂への化学攻撃などの環境因子における耐熱衝撃性の依存の低下を促進する。
【００５３】
実施の形態では、本開示は、高いＭＯＲ／ＣＦＡと低いＥ900℃／Ｅ25℃、および高いＭＯＲ／Ｅと低いＥ900℃／Ｅ25℃との組合せを有する、セラミック体を提供する。図１０は、実施の形態において、高強度を達成するための低いＥ900℃／Ｅ25℃値の利益を実証する、本発明品（黒丸）および対照品（白丸）の実施例の、Ｅ900℃／Ｅ25℃に対する、ＭＯＲ／ＣＦＡのプロットを示している。領域Ａ−Ｂ−Ｃ、Ｄ−Ｅ−Ｆ、およびＧ−Ｈ−Ｉは、特定の実施の形態における好ましい組合せを意味する。図１１は、発明品（黒丸）および対照品（白丸）の実施例のＥ900℃／Ｅ25℃の値に対する対歪み特性ＭＯＲ／Ｅを示し、かつ比較するものであり、高い対歪み特性の達成のための低いＥ900℃／Ｅ25℃の値による利益を実証している。領域Ａ−Ｂ−Ｃ、Ｄ−Ｅ−Ｆ、およびＧ−Ｈ−Ｉは、実施の形態における好ましい組合せを意味する。
【００５４】
一部の特定の組合せとしては、図１０に領域Ａ−Ｂ−Ｃ、Ｄ−Ｅ−Ｆ、およびＧ−Ｈ−Ｉでそれぞれ示すように、例えば、ＭＯＲ／ＣＦＡ≧６５５１ｋＰａ（９５０ｐｓｉ）およびＥ900℃／Ｅ25℃≦１．００、ＭＯＲ／ＣＦＡ≧７５８５ｋＰａ（１１００ｐｓｉ）およびＥ900℃／Ｅ25℃≦０．９９、ならびに、ＭＯＲ／ＣＦＡ≧８６１９ｋＰａ（１２５０ｐｓｉ）およびＥ900℃／Ｅ25℃≦０．９８が挙げられる。さらに他の特定の組合せとして、図１１に領域Ａ−Ｂ−Ｃ、Ｄ−Ｅ−Ｆ、およびＧ−Ｈ−Ｉでそれぞれ示すように、例えば、ＭＯＲ／Ｅ≧０．１１０％およびＥ900℃／Ｅ25℃≦１．００、ＭＯＲ／Ｅ≧０．１２０％およびＥ900℃／Ｅ25℃≦０．９９、ならびに、ＭＯＲ／Ｅ≧０．１３０％およびＥ900℃／Ｅ25℃≦０．９８が挙げられる。
【００５５】
本開示の実施の形態では、セラミック体に対する高い耐衝撃性の提供を目的とする、２５〜８００℃の平均の軸方向のＣＴＥは、例えば、約１２×１０-7／℃以下であり、または約１１×１０-7／℃以下であり、または約１０×１０-7／℃以下であり、または約９×１０-7／℃以下などの値、およびそれらの中間値および範囲である。５００〜９００℃の平均ＣＴＥは、例えば、約２０×１０-7／℃以下であり、または約１８×１０-7／℃以下であり、または約１７×１０-7／℃以下であり、または約１６×１０-7／℃以下などの値、およびそれらの中間値および範囲である。
【００５６】
実施の形態では、本開示は、例えば、少なくとも約５８％、少なくとも約６０％、少なくとも約６４％、または少なくとも約６６％などの値、およびそれらの中間値および範囲の総孔隙率を有するセラミック体について提供する。実施の形態では、本開示は、例えば、少なくとも約１６μｍ、少なくとも約１８μｍ、少なくとも約２０μｍ、または少なくとも約２２μｍなどの値、およびそれらの中間値および範囲のメジアン孔隙径を有するセラミック体について提供する。ｄ90の孔隙径の値は、例えば、約９０μｍ未満、約７０μｍ未満、約５０μｍ未満、および約３５μｍ未満などの値、およびそれらの中間値および範囲でありうる。ｄ10の孔隙径の値は、例えば、少なくとも約８μｍ、少なくとも約９μｍ、または少なくとも約１０μｍなどの値、およびそれらの中間値および範囲でありうる。ｄ10、ｄ50、およびｄ90の用語は、総孔隙体積のそれぞれ約１０％、約５０％、および約９０％が微細な孔隙径である、μｍ（１０-6ｍ）単位の孔隙径を意味する。したがって、例えば、ｄ90は、孔隙の約９０％（体積）がそれより小さい半径を有する、孔隙径である（累積水銀浸入体積が総水銀浸入体積の１０％と等しくなる、孔隙径に等しい）。したがって、例えば、ｄ10＜ｄ50＜ｄ90ということになる。
【００５７】
実施の形態では、本開示は、セラミック体に対するアルカリの添加が、孔隙径分布の微細端(fine end)の幅の尺度であるｄf＝(ｄ50−ｄ10)／ｄ50の値を低下させることを実証する、実施例を提供する（図７）。図７は、表５および６に示す特性の基体の「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤの重量％に対するｄf＝(ｄ50−ｄ10)／ｄ50の値を示している。破線は、特定の実施の形態におけるｄfの上限値を意味する。低いｄf値は、基体を、例えばディーゼル微粒子フィルタとして使用する場合に、煤が充填された状態における圧力損失の低下と関係することから、望ましい。よって実施の形態では、dfの値は、例えば約０．４５未満、約０．４３未満、約０．４１未満、または約０．３９未満、ならびにそれらの中間値および範囲を含みうる。
【００５８】
実施の形態では、本開示は、例えば、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、および少なくとも６０％、ならびにそれらの中間値および範囲を含む、「水銀孔隙接続性因子」ＭＰＣＦを有するセラミック体を提供し、ここでＭＰＣＦ＝（％孔隙率）／｛(ｄ90−ｄ10)／ｄ50｝であり、％孔隙率、ｄ10、ｄ50、ｄ90はすべて、バルク・セラミック壁の水銀ポロシメータによって決定される。ＭＰＣＦの高い値は、コージエライト・セラミックが低い微小亀裂度を有する場合に、ＭＰＣＦの高い値がＭＯＲ／Ｅおよび耐熱衝撃性の高い値と関係することから、望ましい。
【００５９】
実施の形態では、本開示は、セラミック体へのアルカリの添加が、孔隙径分布の全幅の尺度である、ｄb＝(ｄ90−ｄ10)／ｄ50の値を低下させることを実証する、実施例を提供する（図８）。図８は、表５および６に示す基体の「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤの重量％に対するｄb＝(ｄ90−ｄ10)／ｄ50の値を示している。破線は、特定の実施の形態におけるｄbの下限値を意味する。低いｄb値は、狭い孔隙径分布に対応し、「水銀孔隙接続性因子」を増大し、高い耐歪み特性及び耐熱衝撃性の値を提供するためには、望ましい。
【００６０】
実施の形態では、ｄb値は、約１．３０未満、約１．２０未満、または約１．１０未満、ならびにそれらの中間値および範囲を含みうる。実施の形態では、Ｘ線回折法で測定して、コージエライト・セラミック体におけるムライト、スピネル、サファーリン、およびコランダムの相の重量％の合計が、約５％未満、または約４％未満などの値でありうる。これらの結晶相の量が多いと、耐熱衝撃性を低下させうるＭＯＲ／Ｅを実質的に上昇させずに、ＣＴＥを増大させる。
【００６１】
製造方法
実施の形態では、本開示は、例えば、少なくとも約０．４０重量％のＭ2Ｏ＋ＣａＯ（セラミック体の総重量に基づいたアルカリ金属酸化物＋カルシウム酸化物の合計）を含み、向上した強度、高い耐熱衝撃性、および低減された微小亀裂を有する、高孔隙率のコージエライト・セラミック体の製造方法を提供する。本方法は、
例えばアルカリ原料の溶液、化合物、または組成物などのアルカリ含有源を、コージエライト形成原料、および随意的に結合剤、溶媒、滑剤、孔隙形成剤、またはそれらの組合せの混合物と混ぜ合わせ、
得られた混合物を異方性体の形状に成形し、
前記異方性体をコージエライト・セラミック物品の形成に十分な温度で焼成する、
各工程を有してなる。コージエライト形成原料は、例えば、タルクまたは焼成タルク、アルミナ形成源、シリカ形成源、および随意的にカオリン粘土または焼成カオリン粘土を含みうる。
【００６２】
本明細書のすべての粒径は、FRA9200モデルまたはS3000モデルのMicrotrac粒子分析器（Microtrac Inc.社製）などの粒径分析器を使用して、水またはイソプロピルアルコールまたはそれらの混合物などの液体中に粉末を懸濁した液のレーザー回折によって測定される、粒子体積分布に基づいている。よって、メジアン粒径は、累積粒子体積に基づいて、５０％の粒子が、より小さい直径を有し、５０％はより大きい直径を有する、粒径である。
【００６３】
アルカリ源
実施の形態では、アルカリ含有化合物は、例えば、限定はしないが、スメクタイト、パリゴルスカイト、セピオライト、アタパルガイト、ヘクトライト、ベントナイト、モンモリロナイト、または球状粘土、もしくはそれらの組合せを含む、天然または合成のコロイド粘土；可溶性のアルカリケイ酸塩またはアルカリケイ酸溶液；長石、霞石、リシア輝石、葉長石、雲母、ゼオライト、または類似の化合物、およびそれらの組合せなどのアルカリ含有ケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩の結晶相；もしくは、アルカリ含有ケイ酸塩またはアルミノケイ酸ガラス、または類似の非晶質相；および上記アルカリ含有化合物または材料の組合せなど、可溶性または分散性のアルカリ含有材料であって差し支えない。実施の形態では、アルカリ源は、有機分散剤、結合剤、可塑剤、または類似のアルカリ含有有機金属、およびそれらの組合せであって構わない。実施の形態では、アルカリ源は、ハロゲン化アルカリ、アルカリ炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、または類似のアルカリ含有塩、およびそれらの組合せなどのアルカリ塩でありうる。優れたアルカリ源材料の１つは、例えば、Southern Clay Products社から市販される「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」などの、合成のコロイド状の層状ケイ酸塩である。シリカ材料および関連する金属酸化物材料のさらなる定義、説明、および方法については、例えば、R. K. Iler, The Chemistry of Silica, Wiley-Interscience, 1979を参照のこと。実施の形態では、アルカリ源は、未焼成体(green body)の形成に使用される溶媒への溶解度が低いことが好ましい。
【００６４】
タルク源
実施の形態では、タルク源のメジアン粒径は、例えば、約３５μｍ未満、例えば約５〜約３０μｍであって差し支えなく、実施の形態では、約１０〜約２５μｍであって差し支えない。実施の形態では、タルクは、タルクが約０．６〜約１．０のＸＲＤタルク形態指数を有するように、板状の粒子形態を有していてもよい。非常に板状の形態を有するタルクは、高い形態指数を有するであろう。タルクの形態指数は、例えば、少なくとも約０．８５でありうる。板状の粒子形状または形態を有するタルクは、ハニカム物品の軸方向および半径方向におけるＣＴＥを低下させることができる、壁面における負の膨張ｚ軸を有するコージエライトの結晶成長を促進する。ＸＲＤタルク形態指数の値は、例えば、０．０〜約１．０であってよく、タルク粒子の縦横比または板状の特性に比例する。タルクの形態指数は、米国特許第５，２５８，１５０号明細書に記載されるように、Ｘ線回折用の試料ホルダーに詰められたタルク粉末のＸ線回折法によって、試料ホルダーの面内のタルクの配向を最大化することにより、測定される。ＸＲＤのタルクの形態指数Ｍは、次の関係式によって定義される：
Ｍ＝Ｉ(００４)／{Ｉ(００４)＋Ｉ(０２０)}               …式１６
ここでＩ(００４)およびＩ(０２０)は、銅καの照射によって測定される、(００４)および(０２０)のＸ線強度である。タルクが焼成タルクとして提供される場合、形態指数は、焼成前のタルク粉末のものを指す。
【００６５】
アルミナ形成源
アルミナ形成源は、加熱の際にＡｌ2Ｏ3を形成可能な化合物であり、例えば、コランダム、γ−アルミナおよびρ−アルミナなどの遷移アルミナ、ベーマイト、およびギブサイト、または類似の材料、およびそれらの組合せが挙げられる。実施の形態では、原料混合物における重量％に比例して平均化されるアルミナ形成源のメジアン粒径は、例えば、少なくとも約３μｍ、少なくとも約５μｍ、少なくとも約６μｍ、少なくとも約８μｍ、および同様の直径、それらの中間値および範囲を含みうる。
【００６６】
シリカ形成源
実施の形態では、シリカ形成源のメジアン粒径は、例えば、約５〜約３０μｍ、または約１０〜約２５μｍなど、約３５μｍ未満でありうる。シリカ形成源は、加熱の間にシリカに転換する、任意のシリカまたは化合物であって差し支えなく、例えば、溶融シリカまたは他の非晶質のシリカ、石英、トリポリ石、珪藻土シリカ(diatomaceous silica)、Ｓｉ（ＯＲ）4化合物、または類似のＳｉ源、およびそれらの混合物または組合せが挙げられる。
【００６７】
孔隙形成剤
孔隙形成剤またはポア形成剤は、焼成前の基体において一定のバルクまたは表面空間を占め、焼成の間に基体から蒸発または燃え尽きて、基体に孔隙または空洞構造を創出する、可燃性の有機化合物、ポリマー、または類似の材料などの材料である。孔隙形成剤は、例えば、規定の粒子特性を有する、任意の化合物、ポリマー、コポリマー、混合物、および類似の材料、またはそれらの組合せでありうる。実施の形態では、優れた孔隙形成剤は、例えば、グラファイト、デンプンなどの材料、またはそれらの組合せでありうる。実施の形態では、原料混合物は、例えば、少なくとも約４０％または少なくとも約５０％の孔隙形成剤、または孔隙形成剤の組合せなど、少なくとも３０重量％の１種類以上の孔隙形成剤を含みうる。孔隙形成剤の重量％は、コージエライト形成原料に対する上乗せ添加（super-addition）として表されている。したがって、例えば、１００重量部のコージエライト形成原料への５０重量部の孔隙形成剤の添加は、５０重量％の孔隙形成剤を構成する。孔隙形成剤の重量％の合計に比例して平均化された、孔隙形成剤のメジアン粒径は、例えば、約５〜約５０μｍ、または約２５〜約４５μｍなど、約６０μｍ未満であって差し支えない。
【００６８】
基体の形成
実施の形態では、ハニカム体は、例えば、押出成形または射出成形などの方法によって形成されて差し支えなく、例えば、約１，３８０℃〜約１，４４０℃で、約４〜約４０時間焼成され、少なくとも８０％のコージエライトを含む基体を形成する。例えば約１，２００〜約１，３００℃の範囲の加熱速度は、約７５℃以下、約５０℃以下、約２５℃以下などの加熱速度、およびそれらの中間値および範囲でありうる。
【００６９】
実施の形態では、原料混合物は、例えば、約０．８０を超えるＸＲＤタルク形態指数および約１０〜約２５μｍのメジアン粒径を有するタルク、約５〜約１０μｍの平均メジアン粒径を有するアルミナ形成源、約３〜約１１μｍのメジアン粒径を有する少なくとも１０重量％のカオリン、約１０〜約２５μｍのメジアン粒径を有するシリカ形成源、少なくとも１．０重量％のＮａ2Ｏを含む約４〜約１２重量％の「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」粘土、および、約２０〜約５０μｍの平均メジアン粒径を有する少なくとも４０重量％の孔隙形成剤を含みうる。この実施の形態によれば、少なくとも約５０重量％の孔隙形成剤を随意的に上乗せ添加することができ、孔隙形成剤のメジアン粒径の加重平均は、例えば、約２５〜約４０μｍでありうる。
【００７０】
以下の実施例は、上記開示の使用方法をさらに十分に説明し、本開示のさまざまな態様の実施を考慮した最良の形態をさらに説明する役割をするものである。これらの実施例は、本開示の真の範囲を制限する役目をするものでは決してなく、説明の目的で提示されるものと理解されたい。
【実施例】
【００７１】
本開示の実施の形態を、実施例に関連してさらに例証し、添付の表にまとめる。表１は、実施する試料の調製に用いる原料の関係する特性を記載したものである。「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤは、およそ、５８．５重量％のＳｉＯ2、２７．５重量％のＭｇＯ、３．２重量％のＮａ2Ｏ、および０．６重量％のＬｉ2Ｏを含む。表２〜４には、比較対照および実施例の組成物の原料の組合せを記載している。表５〜７は、比較対照および実際の実施例の組成物の物理的特性を記載している。焼成された実施例の試料の一部の化学組成は、酸化リチウムを除いて、蛍光Ｘ線によって測定し、酸化リチウムは炎光発光分光法によって測定した。他の焼成した実施例の試料の組成は、焼成前の基体の質量分率によって加重した、原料の組成から推測した。具体的には、焼成した試料中のアルカリ金属酸化物および酸化カルシウムの推定に用いた式は、次のとおりである：
重量％Ｌｉ2Ｏ（焼成した試料）
＝０．００２＋０．６２{(重量％ケイ酸マグネシウム粘土)／１００}  …式１７
重量％Ｎａ2Ｏ（焼成した試料）
＝０．０３０＋１０．１１{(重量％ステアリン酸ナトリウム)／１００}
＋０．１０{(重量％タルク)／１００}＋０．２５{(重量％酸化アルミニウム)／１００}
＋０．３０{(重量％ギブサイト)／１００}＋０．０４{(重量％カオリン)／１００}
＋３．２３{(重量％ケイ酸マグネシウム粘土)／１００}                …式１８
重量％Ｋ2Ｏ（焼成した試料）
＝０．０２５{(重量％ケイ酸マグネシウム粘土)／１００}
＋２．５３{(重量％Ｂｅｒｓｅｔ ２７００)／１００}
＋０．０４５{(重量％ジャガイモデンプン)／１００}
＋０．０９{(重量％カオリンＡ)／１００}
＋０．０６{(重量％カオリンＢ)／１００}                            …式１９
重量％ＣａＯ（焼成した試料）
＝０．１６{(重量％タルク)／１００}
＋０．０４{(重量％カオリン)／１００}
＋０．２５{(重量％ケイ酸マグネシウム粘土)／１００}
＋０．１３{(重量％Ｂｅｒｓｅｔ ２７００)／１００}           …式２０
コージエライト体の調製のための一般的手順
無機の原料および随意的に孔隙形成剤を４％〜７％のメチルセルロース結合剤および０．５重量％のステアリン酸ナトリウム滑剤と混ぜ合わせ、次にステンレス製のマラー内の粉末混合物に水を加え、可塑化バッチを形成した。公称化学式Ｃ17Ｈ35ＣＯＯＮａを有するステアリン酸ナトリウムは、１０．１１％のＮａ2Ｏを含み、したがって、焼成前の基体に対し、約０．０５重量％寄与している。また、３重量％の架橋剤Berset 2700を用いた実施例１０〜１８は、約２．５３重量％のＫ2Ｏを含み、それによって、焼成前の基体に約０．０７５重量％のＫ2Ｏを寄与した。Berset 2700は、Bercen, Inc.から市販される環状アミド縮合物の溶液である。バッチを、約４１．８５〜４６．５０ｃｍ2（約２７０〜約３００セル／平方インチ）および約０．３５６〜０．４０６ｍｍ（約０．０１４〜約０．０１６インチ）の壁を有する、半径５．０８ｃｍ（２インチ）および１４．４８ｃｍ（５．７インチ）のハニカムとして押出成形した。押出成形した陶器(ware)を乾燥し、次にガスまたは電気窯で焼成させた。加熱速度は、約２５℃／時間で約１，１５０〜約１，３５０℃まで、最後に、５℃／時間で約１，３５０〜約１，４０９℃まで加熱し、ここで試料を１１時間保持した。
【００７２】
コージエライト体の特徴付け
表では、１０-7／℃単位の２５〜８００℃および５００〜９００℃の平均熱膨張率をハニカム物品の流路の長さに平行な（「軸方向」）試料をディラトメトリーにて測定した。％孔隙率は水銀ポロシメータによって測定した。ｄ10、ｄ50、およびｄ90の各用語は、水銀ポロシメータによる測定で、それぞれ１０％、５０％、および９０％の総孔隙体積がそれより細かい孔隙径を有する、ミクロンまたはμｍ（１０-6ｍ）単位の孔隙径を示す。
【００７３】
焼成試料に残存するムライト、スピネル＋サファーリン、およびα−アルミナの重量百分率をＸ線回折法で測定した。スピネルおよびサファーリンの量は、用いられるＸＲＤ手法に起因してこの２相を区別することが潜在的に困難であることを考慮して、一緒に含めた。
【００７４】
軸方向のＸＲＤのＩ比および横断方向のＸＲＤのＩ比（Ｉ比は、焼成したままの(as-fired)壁面を測定した）は、式１によって定義され、銅καの照射を用いたＸ線回折法によって測定した。不規則に配向したコージエライト結晶では、軸方向および横断方向のＩ比は、共に約０．６５５に等しい。約０．６５５よりも大きい横断方向のＩ比の値、および約０．６５５未満の軸方向の値は、コージエライト結晶が壁面に対して平行なｚ軸方向に優先的に配向していることを示唆する。
【００７５】
すべての破壊応力（ＭＯＲ）または曲げ強度の値は、ハニカムの軸方向に平行な多孔性のバー（２．５４ｃｍ×１．２７ｃｍ×１２．７ｃｍ（１インチ×１／２インチ×５インチ）長）を四点法で測定した。弾性率は、軸方向に平行な多孔性のバー（２．５４ｃｍ×１．２７ｃｍ×１２．７ｃｍ（１インチ×１／２インチ×５インチ）長、または１．２７ｃｍ×０．６３５ｃｍ×６．９８５ｃｍ（１／２インチ×１／４インチ×２．７５インチ）長）を音響共振法で測定した。米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｃ１１９８−０１には、音響共振法による、先進セラミックスの高温動的ヤング率、剛性率、およびポアソン比の標準試験法が記載されている。動的ヤング率および剛性率の決定のための優れた方法は、W. P. Dillらの“Methods and Apparatus for Measuring Elastic Modulus of Non-Solid Ceramic Materials by Resonance”という発明の名称で２００７年６月２７日に（本願と同時に）出願された同時係属出願中の米国特許出願（出願番号未付与）に開示されている（代理人整理番号ＳＰ０７−１３４）。上記同時係属出願の実施の形態には、非中実(non-solid)のセラミック材料の弾性率またはヤング率を測定する音響共振法が開示されており、該方法は、
１）増幅器で周波数が調節された電気信号を発生させ、
２）小型の振とう器(mini-shaker)などの信号変換機を用いて、前記電気信号を機械的信号に変換し、
３）懸濁された中空のセラミック試料を、シリカの糸の長さを通じて機械的信号に曝露し、共振周波数で試料に共振を引き起こし、
４）シリカ糸の第２の長さを通じて音響共振をピックアップ変換機に送信し、得られた共鳴振動信号を、ピックアップ変換機を用いて電気信号に変換し、
５）ピーク共振周波数を測定し、
６）試料の寸法に基づいた弾性率、測定したピーク共振周波数、および材料のポアソン比を算出する、
各工程を有してなる。
【００７６】
セルの形態は「Ｎ／ｗ」として記載され、ここで「Ｎ」は、平方インチ当たりのセル数を表すセル密度であり、「ｗ」は、１０-3インチ単位の流路壁の厚さである。接点におけるＥの値および接点における温度は、式５の接点におけるＥiおよびＴiの値である。
【００７７】
表２は、「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤなどのケイ酸マグネシウム粘土を０、約３．７、および約７．４重量％添加し、２種類の類似した石英原料を用い、また、さまざまな量のデンプン孔隙形成剤を用いた、組成物の例を提供している。
【００７８】
表３は、「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤを０、約４、約８、および約１２重量％添加し、無機バッチに対する上乗せ添加として計算した、約２０重量％のグラファイト＋約２０重量％のデンプン、または約２０重量％のグラファイト＋約３０重量％のデンプンを使用した、組成物の例を掲載している。表４は、コージエライト形成原料および約２０重量％のグラファイト＋約２０重量％のデンプンのさまざまな組合せを用いた、約４重量％の「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤを有する、組成物の例を提供している。「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤを含む実施例は、約０．３９〜約０．７０重量％の総Ｍ2Ｏなど、約０．３０重量％を超える総アルカリ金属酸化物を含有し、約０．４６〜約０．７８重量％のＭ2Ｏ＋ＣａＯなど約０．４０重量％を超えるＭ2Ｏ＋ＣａＯを含み、例Ｃ３以外のすべての比較対照例は、約０．３０重量％未満の総Ｍ2Ｏおよび約０．４０重量％未満のＭ2Ｏ＋ＣａＯを有する。これらの減量の組合せで調製された焼成ハニカムの特性は、表５〜７に提供されている。「Ｌａｐｏｎｉｔｅ」ＲＤによって提供されるさらなるアルカリ金属は、一般に、類似のコージエライト形成原料に基づいた表５および６の例から得られる、図７および８における（ｄ50−ｄ10）／ｄ50および（ｄ90−ｄ10）／ｄ50の値の減少が示すように、結果的に望ましい狭い孔隙径分布を生じさせる。表５〜７の実施例のアルカリ含量が高ければ、ＣＴＥの低下を生じさせるが、それらはまた、所定の孔隙レベル（図３）における強度の実質的増加、および、より高度の耐歪み特性ＭＯＲ／Ｅ（図４）をも生じさせる。強度および耐歪み特性についてのこれらの向上は、約０．３０重量％未満の総Ｍ2Ｏ、および約０．４０重量％未満のＭ2Ｏ＋ＣａＯを有する比較例に対して本発明の実施例のＥ900℃／Ｅ25℃の値が低く（図５）、Ｎｂ3の値が低い（図６）ことによって、また、Ｅ900℃／Ｅ25℃に対するＭＯＲ／ＣＦＡ（図１０）およびにＥ900℃／Ｅ25℃対するＭＯＲ／Ｅ（図１１）のプロットによって示される、微小亀裂の少なさと関係している。したがって、実施例は、例えば図９に示されるように、高い予想耐熱衝撃性ＴＳＲ（℃）＝５００＋(ＭＯＲ／Ｅ)25℃(ＣＴＥ500-900℃)-1を維持すると同時に、高い強度を保有している。
【００７９】
ある場合では、０．４０重量％を超えるＭ2Ｏ＋ＣａＯを有する比較例は、非発明的な特性を示した；具体的には、約０．４６重量％の（Ｍ2Ｏ＋ＣａＯ）および６６．２％の孔隙率を有する比較例Ｃ３は、同一の孔隙率を有する発明にかかる基体のＭＯＲ／ＣＦＡの下限値＝３，５００−４０（６６．２）＝８５２ｐｓｉ（５８７５ｋＰａ）よりも小さい、わずか４５７９ｋＰａ（６６４ｐｓｉ）のＭＯＲ／ＣＦＡ値しか示さなかった。比較すると、約０．４６％の（Ｍ2Ｏ＋ＣａＯ）および６６．２％の孔隙率を有する発明実施例２は、５９０９ｋＰａ（８５７ｐｓｉ）のＭＯＲ／ＣＦＡ値を示した。比較例Ｃ３は原材料混合物に石英Ｂを用いたのに対し、発明実施例２は石英Ａを使用した。比較例Ｃ３の強度の低さは、下限値０．４０重量％に近い総（Ｍ2Ｏ＋ＣａＯ）を有する基体の特性は、場合によっては、非発明の範囲にあり、原料の選択に応じて決まる。
【００８０】
本開示について、さまざまな特定の実施の形態および手法に関連して説明してきた。しかしながら、本開示の精神および範囲内において、多くの変化および変更が可能であるものと理解されたい。
【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６−１】
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【表６−２】
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【表７−１】
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【表７−２】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2010502545.tif 000024
2010502545.tif 000025
2010502545.tif 000026