(57)【要約】酸化物基準の重量で、１０〜２５％のＳｉＯ２、６５〜８５％のＡｌ２Ｏ３、および２〜１２％のＬｉ２Ｏから実質的になり、熱膨張の負の成分および融点Ｔｍ１を持つ第１相としてのベータ・ユークリプタイトおよび第１相の熱膨張の成分よりも高い熱膨張の正の成分および融点Ｔｍ２を持つ第２相を有してなるセラミック製品であって、ここで、Ｔｍ２＞Ｔｍ１、第１相はセラミックの５０重量％以下であり、微小亀裂により特徴付けられるセラミック。Ｔｍ２は少なくとも１８００℃である。セラミック製品は、ディーゼル排気機関のためのフィルタのような、高温用途に本発明のセラミックを非常に望ましいものとする、室温から８００℃まででほぼゼロの熱膨張係数、高い耐火性、および高い耐熱衝撃性を示す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱膨張の負の成分および融点Ｔｍ１を持つ第１相としてのベータ・ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ４）および該第１相の熱膨張の成分よりも高い熱膨張の正の成分および融点Ｔｍ２を持つ第２相を有してなるセラミックであって、ここで、Ｔｍ２＞Ｔｍ１、前記第１相は該セラミックの５０重量％以下であり、微小亀裂により特徴付けられるセラミック。
【請求項２】
前記第２相が少なくとも１８００℃のＴｍ２を持つことを特徴とする請求項１記載のセラミック。
【請求項３】
前記第２相が、スピネル型アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌ５Ｏ８）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）、およびそれらの組合せからなる群より選択されることを特徴とする請求項２記載のセラミック。
【請求項４】
前記第２相がスピネル型アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌ５Ｏ８）であることを特徴とする請求項３記載のセラミック。
【請求項５】
前記第１相がベータ・ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ４）であり、前記第２相がスピネル型アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌ５Ｏ８）であることを特徴とする請求項１記載のセラミック。
【請求項６】
前記ベータ・ユークリプタイトが３２〜５０重量％であり、前記スピネル型アルミン酸リチウムが５０〜６８重量％であることを特徴とする請求項５記載のセラミック。
【請求項７】
前記ベータ・ユークリプタイトが３５〜４０重量％であり、前記スピネル型アルミン酸リチウムが５５〜６０重量％であることを特徴とする請求項５記載のセラミック。
【請求項８】
前記ベータ・ユークリプタイトが３５重量％であり、前記スピネル型アルミン酸リチウムが６５重量％であることを特徴とする請求項７記載のセラミック。
【請求項９】
前記セラミックが、室温から８００℃までで、−３０×１０−７／℃から＋３０×１０−７／℃までの平均熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１記載のセラミック。
【請求項１０】
前記セラミックが、室温から８００℃までで、−２０×１０−７／℃から＋１０×１０−７／℃までの平均熱膨張係数を有することを特徴とする請求項９記載のセラミック。
【請求項１１】
前記セラミックが少なくとも０．５×１０−１２ｍ２の透過率を有することを特徴とする請求項１０記載のセラミック。
【請求項１２】
前記透過率が１．０〜５．０×１０−１２ｍ２であることを特徴とする請求項１１記載のセラミック。
【請求項１３】
前記セラミックが８〜２５マイクロメートルのメジアン孔径を有することを特徴とする請求項１２記載のセラミック。
【請求項１４】
前記セラミックが１５〜２０マイクロメートルのメジアン孔径を有することを特徴とする請求項１３記載のセラミック。
【請求項１５】
前記セラミックが３５〜６５容積％の全気孔率を有することを特徴とする請求項１４記載のセラミック。
【請求項１６】
前記全気孔率が４５〜５５容積％であることを特徴とする請求項１５記載のセラミック。
【請求項１７】
酸化物基準の重量で、１０〜２５％のＳｉＯ２、６５〜８５％のＡｌ２Ｏ３、および２〜１２％のＬｉ２Ｏから実質的になり、ベータ・ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ４）の第１相と、スピネル型アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌ５Ｏ８）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）、およびそれらの組合せからなる群より選択される第２相とを有してなる構造体であって、前記第１相が該構造体の５０重量％以下であり、微小亀裂により特徴付けられる構造体。
【請求項１８】
酸化物基準の重量で表して、１３〜２０％のＳｉＯ２、７０〜８０％のＡｌ２Ｏ３、および３．５〜１０％のＬｉ２Ｏから実質的になることを特徴とする請求項１７記載の構造体。
【請求項１９】
前記第１相がベータ・ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ４）であり、前記第２相がスピネル型アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌ５Ｏ８）であることを特徴とする請求項１７記載の構造体。
【請求項２０】
前記ベータ・ユークリプタイトが３２〜５０容積％であり、前記スピネル型アルミン酸リチウムが５０〜６８容積％であることを特徴とする請求項１９記載の構造体。
【請求項２１】
前記ベータ・ユークリプタイトが３５容積％であり、前記スピネル型アルミン酸リチウムが６５容積％であることを特徴とする請求項２０記載の構造体。
【請求項２２】
前記構造体が、室温から８００℃までで、−３０×１０−７／℃から＋３０×１０−７／℃までの平均熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１７記載の構造体。
【請求項２３】
前記構造体が、少なくとも０．５×１０−１２ｍ２の透過率を有することを特徴とする請求項２２記載の構造体。
【請求項２４】
前記透過率が１．５〜５×１０−１２ｍ２であることを特徴とする請求項２３記載の構造体。
【請求項２５】
前記構造体が８〜２５マイクロメートルのメジアン孔径を有することを特徴とする請求項２４記載の構造体。
【請求項２６】
前記構造体が３５〜６５容積％の全気孔率を有することを特徴とする請求項２５記載の構造体。
【請求項２７】
前記全気孔率が４５〜５５容積％であることを特徴とする請求項２６記載の構造体。
【請求項２８】
前記構造体がウォール・フロー型ディーゼルエンジンフィルタとして用いられることを特徴とする請求項２７記載の構造体。
【請求項２９】
ハニカムの形状を有し、該ハニカムが、入口端と出口端および該入口端から該出口端まで延在する多数のセルを有し、該セルが多孔質壁を有し、該セルの総数の一部が前記入口端で、その長さの一部に亘り閉塞され、前記入口端で開放している残りのセルが前記出口端で、その長さの一部に亘り閉塞されており、したがって、前記ハニカムのセルを前記入口端から前記出口端まで通過するエンジン排ガス流が、前記開放しているセルに流入し、前記セル壁を通り、前記出口端の開放セルを通って、前記構造体から流出するように構成されていることを特徴とする請求項２８記載の構造体。
【請求項３０】
酸化物基準の重量で、１０〜２５％のＳｉＯ２、６５〜８５％のＡｌ２Ｏ３、および２〜１２％のＬｉ２Ｏから実質的になり、ベータ・ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ４）の第１相と、スピネル型アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌ５Ｏ８）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）、およびそれらの組合せからなる群より選択される第２相とを有するセラミック製品から構成されるディーゼル微粒子フィルタであって、前記第１相が前記セラミック製品の５０重量％以下であり、前記フィルタがハニカムの形状を有し、該ハニカムが、入口端と出口端および該入口端から該出口端まで延在する多数のセルを有し、該セルが多孔質壁を有し、該セルの総数の一部が前記入口端で、その長さの一部に亘り閉塞され、前記入口端で開放している残りのセルが前記出口端で、その長さの一部に亘り閉塞されており、したがって、前記ハニカムのセルを前記入口端から前記出口端まで通過するエンジン排ガス流が、前記開放しているセルに流入し、前記セル壁を通り、前記出口端の開放セルを通って、前記構造体から流出するように構成されていることを特徴とするディーゼル微粒子フィルタ。
【請求項３１】
セラミックを製造する方法において、
ａ）　原料を選択して、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のセラミックを形成する組成物を形成する工程であって、該組成物が、酸化物基準の重量で、１０〜２５％のＳｉＯ２、６５〜８５％のＡｌ２Ｏ３、および２〜１２％のＬｉ２Ｏから実質的になり、前記原料が：
炭酸リチウム；
１０〜５０マイクロメートルの平均粒径を持つアルミナ形成供給源；および
シリカ形成供給源；
から構成されるものである工程、
ｂ）　前記原料をブレンドして、可塑化混合物を形成する工程、
ｃ）　前記可塑化混合物を未焼成体に成形する工程、
ｄ）　前記未焼成体を焼成して、膨張の負の成分を有する第１相と、１８００℃より高い融点および前記第１相の膨張の成分よりも高い膨張の正の成分を有する第２相とを有してなるセラミックを製造する工程であって、前記第１相が前記セラミックの５０重量％以下であり、該セラミックの微小構造が微小亀裂により特徴付けられる工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記アルミナ形成供給源が、１５〜２５マイクロメートルの平均粒径を有することを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記アルミナ形成供給源が、酸化アルミニウム、アルファ・アルミナ、ガンマ・アルミナ、ロー・アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、およびそれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
前記シリカ形成供給源が石英であることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３５】
前記成形が押出しにより行われることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３６】
前記焼成工程が、６〜１０時間の保持時間で、２８時間の期間に亘り１３００〜１４００℃で行われることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、ビール（Ｂｅａｌｌ）等による、「リチウムアルミノケイ酸塩セラミック（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｃｅｒａｍｉｃ）」と題する、２０００年１０月２日に出願された米国仮特許出願第６０／２３７１７８号の恩恵を主張するものである。
【０００２】
発明の背景
本発明は、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２（リチウムアルミノケイ酸塩）系内の組成を持つセラミック体または構造体に関する。本発明は、具体的には、低熱膨張係数（ＣＴＥ）、高い熱容量、高い耐火性、および高い耐熱衝撃性を持つリチウムアルミノケイ酸塩セラミックに関する。
【０００３】
工業界において、コージエライト（２ＭｇＯ−２Ａｌ２Ｏ３−５ＳｉＯ２）は、耐熱衝撃性、濾過効率、およびほとんどの稼働条件下での耐久性が良好であることを合わせ持つために、フロー・スルー型フィルタおよびウォール・フロー型フィルタのような高温濾過用途に関する対費用効果的で最適な材料であった。
【０００４】
しかしながら、ある環境下では、コージエライトフィルタは、損傷を受けやすく、壊滅的にさえ破損することもあった。
【０００５】
したがって、コージエライトの欠点を持たない、高温濾過用途に適したセラミックが必要とされている。
【０００６】
本発明は、そのようなセラミックおよびその製造方法を提供する。
【０００７】
発明の概要
本発明は、ディーゼル排気機関用のフィルタのような、高温用途に本発明のセラミックを非常に望ましいものとする、高い耐火性、高い耐熱衝撃性、および高い熱容量の各特性を持つ、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系内の主に二相のセラミックの発見に基づくものである。
【０００８】
本発明は、具体的に、１０〜２５％のＳｉＯ２、６５〜８５％のＡｌ２Ｏ３、および２〜１２％のＬｉ２Ｏから実質的になるセラミック製品であって、室温から１０００℃までに亘り−５×１０−７／℃の平均熱膨張係数を持つ異方性熱膨張挙動（結晶軸に沿って広く異なる膨張）を有し、セラミック製品の５０重量％以下である第１相、および第１相の融点よりも高い融点を持つ第２相を有してなる。第２相の融点は、好ましくは、少なくとも１８００℃である。
【０００９】
本発明のセラミック構造体は、融点Ｔｍ１を有する第１相としての、３２〜５０重量％のベータ・ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ４）、および第１相の熱膨張の成分よりも高い熱膨張の正の成分および融点Ｔｍ２を有する、５０−６８重量％の第２相を有し、Ｔｍ２＞Ｔｍ１である。第２相は、スピネル型アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌ５Ｏ８）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）、およびそれらの組合せからなる群より選択される。
【００１０】
本発明のセラミック構造体は、−３０×１０−７／℃から＋３０×１０−７／℃までの、室温から８００℃までに亘る熱膨張係数（ＣＴＥ）；少なくとも０．５×１０−１２ｍ２、好ましくは、１．０×１０−１２ｍ２から５．０×１０−１２ｍ２までの透過率；３５〜６５％、好ましくは、４５〜５５％の全気孔率；８〜２５マイクロメートル、好ましくは、１５〜２０マイクロメートルのメジアン孔径；および１５５０℃から１６５０℃までの温度での高い耐火性を示す。
【００１１】
本発明のセラミック構造体は、ディーゼル排ガスコンバータ用および自動車の触媒コンバータ用のフィルタのような高温用途において適している。特に、本発明の構造体は、出口と入口およびその入口から出口まで延在する多数のセルを有するハニカムディーゼル微粒子フィルタであって、セルが多孔性壁を持ち、セルの総数の一部が入口端でその長さの一部に亘り塞がれ、入口端で開いている残りのセルが出口端でその長さの一部に亘り塞がれており、したがって、ハニカムのセルを入口端から出口端まで通過するエンジンから排気流が、開いているセルに流入し、セル壁を通り、出口端で開いているセルを通って構造体から流出するようになっているフィルタとして適している。
【００１２】
本発明はまた、セラミック製品の製造方法でもある。炭酸リチウム、アルミナ、クレイおよび／または砂、溶媒、必要に応じて、結合剤、滑剤および可塑剤の混合物が、可塑化バッチに形成され、未焼成体に成形され、必要に応じて、乾燥され、製品の構造体を形成するのに十分な期間に亘り１３００℃〜１４００℃の温度で焼成される。
【００１３】
発明の詳細な説明
本発明は、第１相として低ＣＴＥ相を、第２相として高溶融温度相（高温相は、以下に記載するような単独相だけではないものを含んでもよい）を有する、概ね二相性であるセラミックにある。この特有の相の二元性により、本発明の構造体が、ほぼゼロに近いＣＴＥを持つと共に高耐火性となり、したがって、ディーゼル排ガス流からの微粒子物質の濾過のような高温用途に適したものとなる。
【００１４】
本発明の組成範囲は、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２（ＬＡＳ）系に入り、酸化物基準の重量で表して、約１０〜２５％のＳｉＯ２、約６５〜８５％のＡｌ２Ｏ３、および約２〜２０％のＬｉ２Ｏから実質的になる。好ましい組成範囲は、酸化物基準の重量で表して、約１３〜２０％のＳｉＯ２、約７０〜８０％のＡｌ２Ｏ３、および約３．５〜１０％のＬｉ２Ｏから実質的になる。ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、およびＴａ２Ｏ５のような他の耐火性酸化物が微量、必要に応じて存在してもよい。
【００１５】
好ましい実施の形態において、本発明の構造体は、融点Ｔｍ１を持つベータ・ユークリプタイトの第１相を３２〜５０重量％、および第１相の熱膨張の成分よりも高い熱膨張の正の成分および融点Ｔｍ２を持つ第２相を５０〜６８重量％有してなり、Ｔｍ２＞Ｔｍ１である。
【００１６】
低ＣＴＥ相は、約−５×１０−７／℃の、室温から１０００℃までに亘る平均ＣＴＥを持ち、ＣＴＥが、ａ軸で約＋８０×１０−７／℃、およびｃ軸で約−１７０×１０−７／℃の、高度に異方性（すなわち、結晶軸に沿って幅広く異なる膨張）であるベータ・ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ４）である。
【００１７】
しかしながら、ベータ・ユークリプタイトは、約１４１０℃の低融点も有する。したがって、最終物体中のベータ・ユークリプタイトの量は、最終物体の実効溶融温度が損なわれないことを保証するように、約５０重量％以下、より好ましくは、約３２〜４５重量％である。言い換えれば、セラミックの大部分は、高温相からなる。
【００１８】
高温相は、ベータ・ユークリプタイトの融点よりも高い、好ましくは、１８００℃よりも高い融点を持つ。高温相は、スピネル型アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌ５Ｏ８）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）、およびそれらの組合せからなる群より選択される。スピネル型アルミン酸リチウムは約１９６０℃の融点を持つ。コランダムは約２０２０℃の融点を持つ。ＬｉＡｌＯ２は約１８５０の融点を持つ。
【００１９】
これら３つの相の全てが高ＣＴＥを持つ。スピネル型アルミン酸リチウムは、約８５×１０−７／℃の、室温から１０００℃までに亘るＣＴＥを持ち、一方で、コランダムは、８４×１０−７／℃の、室温から１０００℃までに亘るＣＴＥを持つ。第２の高温相は、固体状態でＬｉＡｌＳｉＯ４と熱力学平衡にあり、ある程度溶融した状態でこの組成に近い液体と一緒に剛性網状構造を形成するので、スピネル型アルミン酸リチウムであることが好ましい。したがって、特に好ましい実施の形態において、本発明のセラミックは、約３５重量％のベータ・ユークリプタイトおよび６５重量％のスピネル型アルミン酸リチウムからなる。
【００２０】
ベータ・ユークリプタイト相と高温相との間の大きいＣＴＥのくいちがいにより、ベータ・ユークリプタイト結晶間またはベータ・ユークリプタイト相と高温相との間いずれかの粒界に沿って微小亀裂の生成が促進され、これにより、室温から８００℃までの温度範囲に亘るＣＴＥが、−３０×１０−７／℃から３０×１０−７／℃まで、好ましくは、−２０×１０−７／℃から１０×１０−７／℃までにのＣＴＥとなり、本発明の構造体における耐熱衝撃性が優れたものとなる。微小亀裂の生じた物体は、冷却の際に微小亀裂が開くことにより、通常の正の成分を調整するので、ＣＴＥを、最も負のＣＴＥ成分に偏らせる傾向にある。
【００２１】
さらに、本発明の構造体は、１５５０℃から１６５０℃までの温度で高い耐火性を示す。耐火性は、約１０時間の存続期間における所定の期間に亘り、１５００℃よりも高い高温に露出されたときの、構造体における変形の尺度である。本発明の構造体における非常に高い耐火性は、連続性を維持するスピネル骨格およびスピネル網状構造に結合したベータ・ユークリプタイトの豊富な溶融物の結果であると考えられている。
【００２２】
本発明の構造体の別の利点は、高度に相互接続された多孔性および大きなメジアン孔径のおかげによる高い透過率である。透過率は、少なくとも約０．５×１０−１２ｍ２、好ましくは、約１．０×１０−１２ｍ２から約５×１０−１２ｍ２までである。透過率は、流体が多孔質構造体中をいかに容易に流動できるかの尺度である。一定の温度および流体粘度で、透過率は、開放多孔度のパーセント、孔径および細孔が互いにどのようにうまく接続されているかによる。
【００２３】
開気孔率は、約３５〜６５容積％、好ましくは、約４４〜５５容積％である。メジアン孔径は、良好な濾過効率を維持するように、約８〜２５マイクロメートル、好ましくは、約１５〜２０マイクロメートルである。容積パーセントとして報告されている開気孔率およびマイクロメートルでメジアン孔径として報告されている孔径は、水銀圧入法により測定される。
【００２４】
本発明はまた、本発明のＬＡＳ構造体を製造する方法に関する。酸化物基準の重量で、約１０〜２５％のＳｉＯ２、約６５〜８５％のＡｌ２Ｏ３、および約２〜２０％のＬｉ２Ｏ、好ましくは、約１３〜２０％のＳｉＯ２、約７０〜８０％のＡｌ２Ｏ３、および約３．５〜１０％のＬｉ２Ｏから実質的になる組成を形成するように選択された、炭酸リチウム、アルミナ形成供給源、シリカ形成供給源および／またはカオリンを含む原料から混合物が形成される。表１には、本発明による組成およびそれから形成される相の集塊の例が報告されている。
【００２５】
原料は、可塑剤、滑剤、結合剤、および溶媒を含むであろう有機成分と一緒にブレンドされる。水を溶媒として必要に応じて加えてもよい。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、次いで、最終製品の構造体を形成するのに十分な時間に亘り十分な温度で焼成される。
【００２６】
アルミナ形成供給源は、他の原料が存在しない状況下で十分に高い温度に加熱されると、実質的に純粋な酸化アルミニウムを生成する粉末であり、その例としては、アルファ・アルミナ、ガンマ・アルミナまたはロー・アルミナのような遷移アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、およびそれらの混合物が挙げられる。アルファ・アルミナが好ましい。
【００２７】
アルミナ形成供給源の粒径は、最終構造体中に微小亀裂が生じるほど十分な大きく、良好な押出しが行えるほど十分に小さくなければならない。高温相は、このアルミナ形成供給源から粒径およびモルホロジーを受け継ぐ。したがって、アルミナ形成供給源の粒径は、少なくとも１０マイクロメートルでありかつ５０マイクロメートル以下、好ましくは、約１５〜２５マイクロメートルでなければならない。単結晶粒子が１０マイクロメートル未満の場合、隣接して異なるＣＴＥにより粒界に沿って微小亀裂を発生させるのに不十分な歪みしか生じず、単結晶粒子が５０マイクロメートルより大きい場合、熱サイクル中にウェブに亘り延在する大きな微小亀裂が生じるであろう。アルミナ形成供給源のモルホロジーも重要であり、微小晶子の凝集のない巨大結晶質でなければならない。
【００２８】
シリカ形成供給源としては、以下に制限されるものではないが、石英が挙げられる。必要に応じて、カオリン（押出工程において役立つ）を、好ましくは、２０重量％以下の量で、加えてもよい。
【００２９】
本発明は、高温濾過用途に特に適している。とりわけ、本発明の構造体は、ディーゼル微粒子フィルタ用途に特に適している。そのような用途に関して、原料混合物は、当該技術分野に知られているように、好ましくは、押出しにより、ハニカムのマルチセルラ構造体に成形される。
【００３０】
このように成形された未焼成ハニカム体は、通常、乾燥され、約２８時間の期間に亘り約１３００〜１４００℃の最高温度まで加熱され、約６〜１０時間に亘りその最高温度に保持される。
【００３１】
フィルタの構造は、特定の用途に適したどのような形状または寸法を有していても差し支えないが、ハニカム構造体のようなマルチセルラ構造体であることが好ましい。このハニカム構造体は、入口と出口の端または面、および入口端から出口端まで延在する多数のセルを有し、そのセルは多孔質壁を持つ。本発明のフィルタは、約１５．５セル／ｃｍ２（約１００セル／平方インチ）から約６２セル／ｃｍ２（約４００セル／平方インチ）までのセル密度を有する。
【００３２】
濾過装置を得るために、ハニカムのセルの一部は、当該技術分野で知られているように、入口端または面で閉塞されている。閉塞は、一般に、約５〜２０ｍｍの深さまでセルの端部でのみ行われるが、これは異なっても差し支えない。入口端の閉塞されたセルに対応しない出口端でセルの一部が閉塞される。したがって、各々のセルは、一方の端部でのみ閉塞されている。好ましい配列は、市松模様のように、所定の面のセルが１つおきに閉塞されたものである。
【００３３】
本発明のディーゼル微粒子フィルタには多くの利点があり、それらには、市販のＳｉＣ対抗品に匹敵する、エンジンに対する低い背圧およびフィルタの長さに亘る低い圧力降下がある。フィルタの圧力降下は、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。蓄積する煤の量が増えるにつれ、圧力降下により、排ガスがフィルタの壁および炭素煤層を流動する抵抗が次第に増加する。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、その抵抗によりエンジンに対する背圧が増加する。
【００３４】
好ましい用途はディーゼル微粒子フィルタのためであるが、本発明のセラミックは、自動車のフロー・スルー型基体としても同様に適していることに留意すべきである。
【００３５】
具体例
本発明をより詳しく説明するために、押出ハニカムの以下の非限定具体例を表２および３に提示する。全ての部、部分および百分率は、別記しない限り、全原料に基づくものである。
【００３６】
表２に示されている炭酸リチウム、石英、アルミナおよびカオリンの組合せを約３〜７部のメチルセルロースと一緒にブレンドした。ステアリン酸を滑剤として約０．５〜１部加えた。原料の粒子分布も表２に示されている。
【００３７】
その後、約２０〜３０部の脱イオン水を、マラー中の各々の粉末混合物に徐々に加えた。混練後、組合せた成分をダイに通して、約１５．５〜３１セル／ｃｍ２（約１００〜２００セル／平方インチ）のセル密度および約０．２５〜０．６２５ｍｍ（約０．０１０〜０．０２５インチ）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物体を、所望の長さに切断して、乾燥するまで、９５℃でオーブン中で加熱した。
【００３８】
試料を、表３に示したように、２８時間の期間に亘り、１３５０〜１４００℃の最高温度まで様々な温度間隔で２０℃／時間から１００℃／時間までに亘る速度で電気加熱炉内で焼成した。このときに、最終製品の構造体を形成するために、最高温度には約６〜１０時間に亘り保持した。その後、炉への電力を遮断することにより、試料を冷却した。
【００３９】
表３には、具体例について測定した物理的特性が報告されている。選択した試料の気孔率および孔径は、水銀圧入法により特徴付けた。全気孔率は容積パーセントで報告されており、孔径はマイクロメートルで報告されている。透過率は、上記のように測定し、１０−１２ｍ２で報告されている。２２〜８００℃までの平均熱膨張係数は、膨張計を用いて測定し、１０−７／℃で報告されている。
【００４０】
具体例１から７は、３５重量％（全物体の）ベータ・ユークリプタイトおよび６５重量％（全物体の）のスピネル型アルミン酸リチウムを有する。具体例８は、３０重量％（全物体の）ベータ・ユークリプタイトおよび７０重量％（全物体の）のスピネル型アルミン酸リチウムを有する。具体例８は、３０重量％のベータ・ユークリプタイトで、具体例８は、３０×１０−７／℃より大きい熱膨張係数を示しており、この値はディーゼル微粒子フィルタにおいては望ましくない。したがって、好ましくは、そのような用途にとって、ベータ・ユークリプタイトは、３２％のレベルにある。許容できないレベルの透過率、全気孔率およびメジアン孔径も示す。
【００４１】
具体例８に加えて、具体例１、２および３は、３０×１０−７／℃より大きい熱膨張係数を有するので、比較例である。これらの具体例における許容されない高い熱膨張係数は、１０〜５０マイクロメートルの範囲から外れた粒径分布を持つアルミナ形成供給源の使用により生じる。６０マイクロメートルのアルミナメジアン粒径を持つ具体例Ｃは、異常に大きい、６３．５×１０−７／℃のＣＴＥを示した。さらなる分析により、メジアン粒径は６０マイクロメートルであると決定されたが、その特定のアルミナ形成供給源のアルミナ粒子は約１マイクロメートルであることが分かった。実際に、個々のアルミナ粒子は、これら１マイクロメートルのアルミナ粒子の集塊であった。したがって、本発明において、アルミナ形成供給源が、１０〜５０マイクロメートル、好ましくは、約１５〜２５マイクロメートルの個々の粒である粒子を有することが重要である。
【００４２】
本発明の濾過構造体の利点は、自動車エンジン中の排ガスにより運ばれる金属酸化物「灰」粒子との反応が減少することである。金属酸化物「灰」粒子は、可燃性ではなく、したがって、再生中に除去されない。この工業界に存在する問題の１つは、再生プロセス中の温度が十分に高い値に到達したときに、灰がフィルタ材料と焼結したり、フィルタ材料と反応さえして、部分溶融が生じるかもしれないことである。
【００４３】
本発明の物体は、金属酸化物灰と接触させ、約１２００℃に加熱した。それには、明白な（観察できる）反応はなかった。反対に、同様の試験条件下の市販のコージエライトフィルタにおいて、これらの温度で焼結および溶融が生じた。
【００４４】
本発明を、説明のための特定の実施の形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明は、それらに制限されるものと考えるべきではなく、本発明の精神および添付した特許請求の範囲から逸脱せずに、他の様式で用いてもよいと理解すべきである。
【００４５】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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