(57)【要約】  実施の形態によれば、バッチ混合物は、無機成分、非極性炭素鎖潤滑剤、及び極性頭部を有する有機界面活性剤を含む。非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤は、以下の関係式を満たす濃度で存在する：Ｂ（Ｃ１（ｄ＋ｄ０）＋Ｃ２（ｆ＋ｆ０））＝ＳＣ、ここで、ｄ０＋ｄは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の量であり；ｆ０＋ｆは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の量であり；Ｂはスケール因子であり；Ｃ１は、非極性炭素鎖潤滑剤の濃度のスケール因子であり；Ｃ２は、有機界面活性剤の濃度のスケール因子である。実施の形態は、３．６＜ＳＣ＜１４を提供する。
2018516216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出体に押し出すためのバッチ混合物であって、
セラミック材料、無機セラミック形成材料、及びそれらの組合せからなる群より選択される無機成分；
非極性炭素鎖潤滑剤；及び
極性頭部を有する有機界面活性剤
を含み、前記非極性炭素鎖潤滑剤及び前記有機界面活性剤が、以下の関係式を満たす濃度で存在する
【数１】
2018516216.tif 000020
ここで、
ｄ０は、上乗せ添加で、前記無機成分の質量％における前記非極性炭素鎖潤滑剤の最低量であり、ｄ０は約３であり；
ｄは、上乗せ添加で、前記無機成分の質量％における前記非極性炭素鎖潤滑剤の追加量であり、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０であり；
ｆ０は、上乗せ添加で、前記無機成分の質量％における前記有機界面活性剤の最低量であり、ｆ０は約０．３であり； 
ｆは、上乗せ添加で、前記無機成分の質量％における前記有機界面活性剤の追加量であり、１≦（ｆ＋ｆ０）≦１０であり；
Ｃ１は、前記非極性炭素鎖潤滑剤の濃度のスケール因子であり、０．５≦Ｃ１≦１．５であり；
Ｃ２は、前記有機界面活性剤の濃度のスケール因子であり、０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１であり；
Ｂは、スケール因子であり、０．４≦Ｂ≦２であり；かつ
３．６≦ＳＣ≦１４である、
ことを特徴とするバッチ混合物。
【請求項２】
前記非極性炭素鎖潤滑剤が、鉱油、ＰＡＯ、ポリアルファオレフィン、又はそれらの組合せを含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッチ混合物。
【請求項３】
前記有機界面活性剤が、脂肪酸を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッチ混合物。
【請求項４】
無機セラミック形成材料；
少なくとも１つの鉱油；及び
少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤
を含み、前記鉱油及び前記脂肪酸界面活性剤が、以下の関係式を満たす濃度で存在する
【数２】
2018516216.tif 000021
ここで、
ｄ０は、上乗せ添加で、前記無機セラミック形成材料の質量％における前記鉱油の最低量であり、ｄ０は約３であり；
ｄは、上乗せ添加で、前記無機セラミック形成材料の質量％における前記鉱油の追加量であり、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０であり；
ｆ０は、上乗せ添加で、前記無機セラミック形成材料の質量％における前記脂肪酸界面活性剤の最低量であり、ｆ０は約０．３であり； 
ｆは、上乗せ添加で、前記無機セラミック形成材料の質量％における前記脂肪酸界面活性剤の追加量であり、０．３≦（ｆ＋ｆ０）≦１であり；
Ｃ１は、前記鉱油の濃度のスケール因子であり、０．５≦Ｃ１≦１．５であり；
Ｃ２は、前記脂肪酸界面活性剤の濃度のスケール因子であり、０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１であり；
Ｂは、スケール因子であり、０．４≦Ｂ≦２であり；かつ
３．６≦ＳＣ≦１４である、
ことを特徴とするセラミック前駆体バッチ。
【請求項５】
未焼成の押出体を作製する方法であって、
少なくとも１つのポリアルファオレフィン及び少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤を、１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料に加える工程；
前記少なくとも１つのポリアルファオレフィン、前記少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤、及び前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料を混合し、バッチ混合物を形成する工程；及び
前記バッチ混合物を、成形ダイを通して押し出し、未焼成体を形成する、工程
を含み、
前記ポリアルファオレフィン及び前記脂肪酸界面活性剤が、以下の関係式を満たす濃度で存在する
【数３】
2018516216.tif 000022
ここで、
ｄ０は、上乗せ添加で、前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料の質量％における前記ポリアルファオレフィンの最低量であり、ｄ０は約３であり；
ｄは、上乗せ添加で、前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料の質量％における前記ポリアルファオレフィンの追加量であり、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０であり；
ｆ０は、上乗せ添加で、前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料の質量％における前記脂肪酸界面活性剤の最低量であり、ｆ０は約０．３であり； 
ｆは、上乗せ添加で、前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料の質量％における前記脂肪酸界面活性剤の追加量であり、１≦（ｆ＋ｆ０）≦１０であり；
Ｃ１は、前記ポリアルファオレフィンの濃度のスケール因子であり、０．５≦Ｃ１≦１．５であり；
Ｃ２は、前記脂肪酸界面活性剤の濃度のスケール因子であり、０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１であり；
Ｂは、スケール因子であり、０．４≦Ｂ≦２であり；かつ
５．５≦ＳＣ≦９．５である、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１５年３月３０日出願の米国仮特許出願第１４／６７３２４０号の米国法典第３５編特許法１２０条に基づく優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、概して、セラミックバッチ混合物に関し、より詳細には、非極性炭素鎖潤滑剤及び極性頭部を有する有機界面活性剤を含む、低減された壁面抗力を有するセラミックバッチ混合物に関する。
【背景技術】
【０００３】
セラミックハニカムモノリスの処理安定性は、製造設備及び押出ダイを通るバッチのバッチフロー特性に依存する。バッチフロー特性は、少なくとも部分的に、セラミックバッチから形成されるセラミックペーストの剛性及び壁面抗力特性により特定されうる。セラミックペーストの剛性は、押出成形物が押出後に乾燥されるまでその形状を維持し、同時に、セラミックペーストが適当な圧力下で押出ダイを通して変形できるようなものでなければならない。セラミックペーストの壁面抗力は、セラミックペーストが適当な圧力で製造設備及び押出ダイを通って移動するようなものでなければならない。しかしながら、壁面抗力を低下させるために使用される液体は、生じた押出成形物が剛性を失う又は引張強さが低下するような量で加えるべきではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、押出成形法に適切であり低い壁面抗力を有する代替的なセラミックバッチ混合物が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある態様によれば、押出体に押し出すためのバッチ混合物は、無機成分、非極性炭素鎖潤滑剤、及び極性頭部を有する有機界面活性剤を含んでもよい。無機成分は、セラミック材料、無機セラミック形成材料、及びそれらの組合せからなる群より選択される。非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤は、以下の関係式を満たす濃度で存在してもよい：
【０００６】
【数１】
2018516216.tif 000003
【０００７】
ここで、ｄ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の最低量であり；ｄは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の追加量であり；ｆ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の最低量であり；ｆは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の追加量であり；Ｃ１は、非極性炭素鎖潤滑剤の濃度のスケール因子であり；Ｃ２は、有機界面活性剤の濃度のスケール因子であり；Ｂは、他の押出ファクタに基づくスケール因子である。この態様において、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０及び０．３≦（ｆ＋ｆ０）≦１０である。さらに、この態様において、０．５≦Ｃ１≦１．５及び０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１である。変数ＳＣは、壁面スリップを表し、３．６≦ＳＣ≦１４である。
【０００８】
別の態様によれば、セラミック前駆体バッチは、無機セラミック形成材料、少なくとも１つのポリアルファオレフィン、及び少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤を含んでもよい。ポリアルファオレフィン及び脂肪酸界面活性剤は、以下の関係式を満たす濃度で存在してもよい：
【０００９】
【数２】
2018516216.tif 000004
【００１０】
ここで、ｄ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の最低量であり；ｄは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の追加量であり；ｆ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の最低量であり；ｆは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の追加量であり；Ｃ１は、非極性炭素鎖潤滑剤の濃度のスケール因子であり；Ｃ２は、有機界面活性剤の濃度のスケール因子であり；Ｂは、他の押出ファクタに基づくスケール因子である。この態様において、３．５≦（ｄ＋ｄ０）≦１０及び０．７≦（ｆ＋ｆ０）≦５である。さらに、この態様において、０．５≦Ｃ１≦１．５及び０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１である。変数ＳＣは、壁面スリップを表し、３．６≦ＳＣ≦１４である。
【００１１】
さらに別の態様によれば、未焼成の押出体を作製する方法が提供される。この方法は、以下の工程を含みうる：少なくとも１つのポリアルファオレフィン及び少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤を、１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料に加える工程；少なくとも１つのポリアルファオレフィン、少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤、及び１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料を混合し、バッチ混合物を形成する工程；及び、成形ダイを通してバッチ混合物を押し出し、未焼成体を形成する工程。ポリアルファオレフィン及び脂肪酸界面活性剤は、以下の関係式を満たす濃度で存在してもよい：
【００１２】
【数３】
2018516216.tif 000005
【００１３】
ここで、ｄ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の最低量であり；ｄは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の追加量であり；ｆ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の最低量であり；ｆは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の追加量であり；Ｃ１は、非極性炭素鎖潤滑剤の濃度のスケール因子であり；Ｃ２は、有機界面活性剤の濃度のスケール因子であり；Ｂは、他の押出ファクタに基づくスケール因子である。この態様において、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０及び０．３≦（ｆ＋ｆ０）≦１０である。さらに、この態様において、０．５≦Ｃ１≦１．５及び０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１である。変数ＳＣは、壁面スリップを表し、３．６≦ＳＣ≦１４である。
【００１４】
追加の特徴及び利点が、以下の詳細な説明に記載され、一部は、詳細な説明から当業者に明らかであろう、又は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含む本明細書に記載される実施の形態を実施することにより認識されるであろう。
【００１５】
前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、さまざまな態様及び実施の形態を提示しており、特許請求される主題の本質及び特性を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されているものと理解されるべきである。添付の図面は、さまざまな実施の形態のさらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、ここに記載されるさまざまな実施の形態を例証しており、その説明とともに、特許請求される主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図２】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、別の例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図３Ａ】バッチ中のポリアルファオレフィン（ｙ軸）及びトール油（ｘ軸）の濃度の関数としてバッチ特性をグラフにより示す図
【図３Ｂ】非極性炭素鎖潤滑剤の濃度（ｙ軸）及び有機界面活性剤の濃度（ｘ軸）の関係におけるスケール因子Ｃ２の異なる数値の効果をグラフにより示す図
【図３Ｃ】非極性炭素鎖潤滑剤の濃度（ｙ軸）及び有機界面活性剤の濃度（ｘ軸）の関係におけるスケール因子Ｂの異なる数値の効果をグラフにより示す図
【図４】さまざまな実施の形態が壁面抗力を低減する相互作用の仮説を概略的に示す図
【図５】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、４％のポリアルファオレフィン及び１．５％のステアリン酸を含む例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図６】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、５．５％のポリアルファオレフィン及び１．５％のステアリン酸を含む例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図７】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、４％のポリアルファオレフィン及び２％のステアリン酸を含む例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図８】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、４％のポリアルファオレフィン及び３％のステアリン酸を含む例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図９】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、４．７５％のポリアルファオレフィン及び２％のステアリン酸を含む例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１０】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、５．５％のポリアルファオレフィン及び２％のステアリン酸を含む例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１１】押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、５．５％のポリアルファオレフィン及び３％のステアリン酸を含む例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１２】１０℃において押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、さまざまな非極性炭素鎖潤滑剤を有する例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１３】１８℃において押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、さまざまな非極性炭素鎖潤滑剤を有する例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１４】２６℃において押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、さまざまな非極性炭素鎖潤滑剤を有する例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１５】１８℃において押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、さまざまな有機界面活性剤を有する例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１６】２６℃において押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、さまざまな有機界面活性剤を有する例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１７】３４℃において押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、さまざまな有機界面活性剤を有する例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１８】３０℃において押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、さまざまな有機界面活性剤を有する例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【図１９】４０℃において押出ダイを通るセラミックペーストの速度（ｘ軸）の関数として、さまざまな有機界面活性剤を有する例示的なバッチ混合物の壁剪断応力（ｙ軸）をグラフにより示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
これより、セラミック前駆体バッチ及びこれを使用して未焼成セラミック体を形成する方法のさまざまな実施の形態が詳細に参照される。できるかぎり、同一又は同様の部分についての参照には、図面全体を通じて同一の参照番号が用いられる。バッチ混合物の成分は、概して、セラミック材料又は無機セラミック形成材料のような無機成分、非極性炭素鎖潤滑剤、及び極性頭部を有する有機界面活性剤を含みうる。バッチ混合物は、非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の相乗量に依存して、さまざまな温度及び押出速度で低減された壁面抗力を提供する。したがって、バッチ混合物が押出ダイを通して押し出されると、これは低い壁面抗力を有し、次いで処理安定性を提供する。バッチ混合物及びこれを使用して未焼成の押出体を形成する方法のさまざまな実施の形態が、添付の図面を参照して以下に説明される。
【００１８】
ここで用いたように、「未焼成の押出体」、「未焼成体」、「未焼成セラミック体」又は「セラミック未焼成体」なる用語は、他に明示されない限り、焼結されていない本体、部品、又は焼成前のウェアを称する。「バッチ混合物」、「セラミック前駆体バッチ」、「未焼成組成物」、及び「未焼成バッチ材料」なる用語は、他に明示されない限り、押出により未焼成体を形成するために使用される材料の混合物を称する。未焼成の押出体及びバッチ混合物は、水のような媒体を含有し、典型的には、無機成分を含み、結合剤、細孔形成剤、安定化剤、可塑剤、などのような他の材料を含んでもよい。ここで用いたように、「焼成」なる用語は、セラミック材料又はセラミック体を形成するための高温における未焼成体の熱処理を称する。
【００１９】
ここで用いたように、無機又は有機成分の「質量％」又は「質量パーセント（weight percent又はpercent by weight）」とは、そうでないことが明示されない限り、成分が含まれる無機物全体の総重量に基づく。有機成分は、使用される無機成分の１００％に基づく上乗せ添加としてここに特定される。
【００２０】
成分、材料、添加物、反応物質、定数、スケール因子、同様の態様、及びそれらの範囲について開示される特定の及び好ましい数値は、説明のためのみのものである。これらは、他の定められる数値又は定められる範囲内の他の数値を除外するものではない。本開示の組成物、装置、及び方法は、ここに記載される任意の数値又はこの数値、特定の数値、又はその範囲の組合せを含む。
【００２１】
未焼成の押出体が形成されるバッチ混合物は、少なくとも１つの無機成分を含む。無機成分は、１つ以上のセラミック材料、１つ以上の無機セラミック形成材料、及び／又はそれらの組合せでありうる。セラミック材料は、例えば、コージエライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素、ムライト、アルミナなどでもよい。無機セラミック形成材料は、コージエライト形成原料、チタン酸アルミニウム形成原料、炭化ケイ素形成原料、酸化アルミニウム形成原料、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、アルミニウム含有材料、シリコン含有材料、チタン含有材料などでもよい。
【００２２】
コージエライトは、化学式２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２を有する。コージエライト形成原料は、少なくとも１つのマグネシウム供給源、少なくとも１つのアルミナ供給源、少なくとも１つのシリカ供給源、及び少なくとも１つの水和粘土を含んでもよい。ここに記載される実施の形態において、マグネシウムの供給源は、酸化マグネシウム、又は、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＣＯ３、及びそれらの組合せのような、焼成されるとＭｇＯに変化する低い水溶性を有する他の材料を含むが、これらに限定されない。例えば、マグネシウムの供給源は、か焼及び／又は未か焼タルク、及び粗い及び／又は微細なタルクを含む、タルク（Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）でもよい。さまざまな実施の形態において、少なくとも１つのマグネシウム供給源は、酸化物基準で、コージエライト形成原料全体の約５質量％〜約２５質量％の量で存在してもよい。他の実施の形態において、少なくとも１つのマグネシウム供給源は、酸化物基準で、コージエライト形成原料の約１０質量％〜約２０質量％の量で存在してもよい。さらなる実施の形態において、少なくとも１つのマグネシウム供給源は、約１１質量％〜約１７質量％の量で存在してもよい。
【００２３】
アルミナの供給源は、他の原料の不存在下で十分高温に加熱されると実質的に純粋な酸化アルミニウムを生じる粉末を含むが、これに限定されない。適切なアルミナ供給源の例には、アルファ−アルミナ、ガンマ−アルミナ又はロー−アルミナのような遷移アルミナ、水和アルミナ又はアルミナ三水和物、ギブサイト、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）、ベーマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））、擬ベーマイト、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、オキシ水酸化アルミニウム、及びそれらの混合物が含まれてもよい。ある実施の形態において、少なくとも１つのアルミナ供給源は、カオリン粘土であり、別の実施の形態において、少なくとも１つのアルミナ供給源は、カオリン粘土ではない。少なくとも１つのアルミナ供給源は、例えば、酸化物基準で、コージエライト形成原料全体の約２５質量％〜約４５質量％の量で存在してもよい。別の実施の形態において、少なくとも１つのアルミナ供給源は、酸化物基準で、コージエライト形成原料の約３０質量％〜約４０質量％の量で存在してもよい。さらなる実施の形態において、少なくとも１つのアルミナ供給源は、酸化物基準で、コージエライト形成原料の約３２質量％〜約３８質量％の量で存在してもよい。
【００２４】
シリカは、α−石英又は溶融シリカのような純粋な化学的状態で存在してもよい。シリカの供給源は、溶融シリカ又はゾル−ゲルシリカのような非晶質シリカ、シリコン樹脂、低アルミナの実質的にアルカリを含まないゼオライト、珪藻土シリカ、カオリン、石英又はクリストバライトのような結晶性シリカを含んでもよいがこれらに限定されない。さらに、シリカの供給源は、加熱されると遊離シリカを形成する化合物を含むシリカ形成供給源をさらに含んでもよいがこれらに限定されない。例えば、ケイ酸又はシリコン有機金属化合物は、加熱されると遊離シリカを形成しうる。少なくとも１つのシリカ供給源は、酸化物基準で、コージエライト形成原料全体の約４０質量％〜約６０質量％の量で存在してもよい。いくつかの実施の形態において、少なくとも１つのシリカ供給源は、酸化物基準で、コージエライト形成原料の約４５質量％〜約５５質量％の量で存在してもよい。さらなる実施の形態において、少なくとも１つのシリカ供給源は、約４８質量％〜約５４質量％の量で存在してもよい。
【００２５】
コージエライト形成原料において使用される水和粘土は、例として限定するものではなく、カオリナイト（Ａｌ２（Ｓｉ２Ｏ５）（ＯＨ）４）、ハロイサイト（Ａｌ２（Ｓｉ２Ｏ５）（ＯＨ）４・Ｈ２Ｏ）、葉蝋石（Ａｌ２（Ｓｉ２Ｏ５）（ＯＨ）２）、それらの組合せ又は混合物などを含んでもよい。いくつかの実施の形態において、少なくとも１つのアルミナ供給源及び少なくとも１つのシリカ供給源は、カオリン粘土ではない。他の実施の形態において、原料のまたはか焼されたカオリン粘土は、３０質量％未満又は２０質量％未満のコージエライト原料を含んでもよい。未焼成体はまた、例えば、ＣａＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＦｅ２Ｏ３のような不純物を含んでもよい。
【００２６】
いくつかの実施の形態において、コージエライト形成原料は、酸化物基準の質量％で、５〜２５質量％のＭｇＯ、４０〜６０質量％のＳｉ２Ｏ、及び２５〜４５質量％のＡｌ２Ｏ３を含む全体組成物を有する。他の実施の形態において、コージエライト形成原料は、酸化物基準の質量％で、１１〜１７質量％のＭｇＯ、４８〜５４質量％のＳｉ２Ｏ、及び３２〜３８質量％のＡｌ２Ｏ３を含む全体組成物を有する。
【００２７】
無機セラミック形成材料がチタン酸アルミニウムセラミックを形成する実施の形態において、無機セラミック形成成分は、アルミナ供給源、シリカ供給源、及びチタニア供給源を含んでもよい。チタニア供給源は、ある態様において、ルチル型チタニア、アナタース型チタニア、又はそれらの組合せのような二酸化チタン組成物でもよい。アルミナ供給源及びシリカ供給源は、上記に説明されるアルミナ及びシリカの供給源から選択されてもよい。無機セラミック形成材料の量は、酸化物の質量％基準で特徴付けて、約８〜約１５質量％のＳｉＯ２、約４５〜約５３質量％のＡｌ２Ｏ３、及び約２７〜約３３質量％のＴｉＯ２を含む、焼結相のチタン酸アルミニウムセラミック組成物を提供するのに適切である。例えば、例示的な無機チタン酸アルミニウム前駆体粉末バッチ組成物は、約１０％の石英；約４７％のアルミナ；約３０％のチタニア；及び約１３％の追加の無機添加剤を含んでもよい。チタン酸アルミニウムを形成するのに適切な追加の例示的で非限定的な無機バッチ成分混合物は、それぞれここに参照することにより組み込まれる、米国特許第４，４８３，９４４号明細書；同第４，８５５，２６５号明細書；同第５，２９０，７３９号明細書；同第６，６２０，７５１号明細書；同第６，９４２，７１３号明細書；同第６，８４９，１８１号明細書；同第７，００１，８６１号明細書；及び同第７，２９４，１６４号明細書に開示されるものを含む。
【００２８】
無機成分が炭化ケイ素セラミックを形成する実施の形態において、無機セラミック形成材料は、最終バッチの質量で、約１０〜４０％、好ましくは約１５〜３０％の微粉状の金属ケイ素を含んでもよい。シリコン粉末は、例えば約０．２マイクロメートル〜５０マイクロメートル、好ましくは１〜３０マイクロメートルの小さい平均粒子径を示す。いくつかの例において、シリコン粉末の表面積は、粒子径よりも記述的であってもよく、約０．５〜１０ｍ２／ｇ、好ましくは約１．０〜５．０ｍ２／ｇの範囲である。さまざまな実施の形態において、シリコン粉末は、結晶性シリコン粉末である。
【００２９】
炭化ケイ素セラミック形成バッチ混合物はまた、炭素前駆体の約１０〜４０質量％で、例えば、約１０００センチポアズ（ｃｐ）未満の粘度を有する水溶性架橋熱硬化性樹脂を含む。使用される熱硬化性樹脂は、バッチ混合物中で生じた炭素対シリコンの割合、すなわち炭化ケイ素の形成に必要なＳｉ−Ｃの二段燃焼率が、重量で約１２：２８となるような量の高炭素収率樹脂でもよい。
【００３０】
最大６０質量％の量の粉末ケイ素含有充填剤もまた、炭化ケイ素セラミック形成バッチ混合物中に含まれてもよい。これらの充填剤の主な作用は、炭化及び反応性圧密化／焼結工程中に未焼成体の過度の収縮を防止することである。適切なケイ素含有充填剤には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ムライト又は他の耐熱材料が含まれる。炭化ケイ素を形成するのに適切な追加の例示的で非限定的な無機バッチ成分混合物には、それぞれここに参照することによって組み込まれる、米国特許第６，５５５，０３１号明細書及び同第６，６９９，４２９号明細書に開示されるものが含まれる。
【００３１】
無機成分が酸化アルミニウムセラミックを形成する実施の形態において、無機成分は、Ａｌ２Ｏ３及び／又は酸化アルミニウム形成材料を含んでもよい。
【００３２】
無機成分に加えて、各バッチ組成物は、少なくとも非極性炭素鎖潤滑剤及び極性頭部を有する有機界面活性剤を含む有機物パッケージを含む。さまざまな実施の形態において、有機物パッケージはまた、１つ以上の結合剤、及び／又は１つ以上の細孔形成材料を含む。ここで用いたように、「有機物パッケージ」なる用語は、さまざまなバッチ組成物中に含まれる、水のような溶媒の量を排除しない。有機物パッケージは、比較的高い配合のセラミック物質を有する流動性分散を形成するために使用される。非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤は、無機成分と化学的に相容性であり、未焼成の押出体の処理を可能とするのに十分な強度及び剛性を提供する。さらに、有機物パッケージは、セラミック体を変形又は破損せずに焼成中に未焼成の押出体から除去できる。実施の形態において、バッチ混合物は、上乗せ添加で、無機成分の質量％で、約１％〜約２５％又は約２％〜約２０％の有機物パッケージを有してもよい。いくつかの実施の形態において、バッチ混合物は、上乗せ添加で、無機成分の質量％で、約５％〜約１５％、約７％〜約１２％、又はさらに約９％〜約１０％の有機物パッケージを有してもよい。いくつかの実施の形態において、バッチ混合物は、上乗せ添加で、無機成分の質量％で、約５％〜約１１％、又は約７％の有機物パッケージを有してもよい。
【００３３】
いくつかの実施の形態において、有機物パッケージは、結合剤及び少なくとも１つの細孔形成物質を含んでもよい。結合剤は、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、カルボキシルメチルセルロースナトリウム、及びそれらの混合物のようなセルロース含有成分を含んでもよいが、これらに限定されない。メチルセルロース及び／又はヒドロキシプロピルメチルセルロースのようなメチルセルロース誘導体は、有機結合剤として特に適切である。
【００３４】
細孔形成物質には、例えば、デンプン（例えば、トウモロコシ、大麦、豆、ジャガイモ、米、タピオカ、エンドウ豆、サゴヤシ、小麦、カンナ、及びクルミ殻粉）、ポリマー（例えば、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリエチレン（好ましくはビーズ）、ポリプロピレン（好ましくはビーズ）、ポリスチレン、ポリアミド（ナイロン）、エポキシ、ＡＢＳ、アクリル、及びポリエステル（ＰＥＴ））、過酸化水素、及び／又はフェノール樹脂のような樹脂が含まれてもよい。いくつかの実施の形態において、有機物質は、少なくとも１つの細孔形成物質を含んでもよい。他の実施の形態において、有機物質は、少なくとも２つの細孔形成物質を含んでもよい。さらなる実施の形態において、有機物質は、少なくとも３つの細孔形成物質を含んでもよい。例えば、実施の形態において、ポリマー及びデンプンの組合せを、細孔形成剤として使用してもよい。
【００３５】
非極性炭素鎖潤滑剤は、成形（すなわち押出）工程中にバッチが十分な剛性を維持することを可能としながら、セラミック前駆体バッチに流動性を与え、かつセラミック前駆体バッチの成形に役立つ。非極性炭素鎖潤滑剤には、例えば、石油から蒸留される鉱油、グループＩＩ及びグループＩＩＩパラフィン系基油を含む合成又は半合成基油、ポリアルファオレフィン、アルファオレフィンなどが含まれてもよい。さまざまな実施の形態において、非極性炭素鎖潤滑剤は、ポリアルファオレフィンである。使用に適切な例示的なポリアルファオレフィンには、ＩＮＥＯＳ  Ｇｒｏｕｐ  ＡＧ（スイス）から販売される、ＤＵＲＡＳＹＮ（登録商標）１６２及びＤＵＲＡＳＹＮ１６４を含むがこれらに限定されないＤＵＲＡＳＹＮ、及び、ＳＩＬＫＦＬＯ（登録商標）３６２を含むがこれに限定されないＳＩＬＫＦＬＯの商標名の下で販売されるものが含まれる。使用に適切な他の例示的な潤滑剤には、ＮＥＸＢＡＳＥ（登録商標）３０２０（Ｎｅｓｔｅ  Ｏｉｌ、フィンランド）を含むがこれに限定されないＮＥＸＢＡＳＥ、及び、ＰＡＲＡＦＬＥＸ（商標）ＨＴ５（Ｐｅｔｒｏ−Ｃａｎａｄａ、カナダ）を含むがこれに限定されないＰＡＲＡＦＬＥＸの商標名の下で販売されるものが含まれる。さまざまな実施の形態において、非極性炭素鎖潤滑剤は、上乗せ添加で、無機成分の少なくとも３質量％の量で存在する。
【００３６】
以下により詳細に説明されるように、極性頭部を有する有機界面活性剤は、無機粒子に吸着し、無機粒子を懸濁液中に保持し、凝集を防ぎ、かつ、移動経路を生成しうる。有機界面活性剤は、例えば、ステアリン酸、ラウリン酸、リノール酸、オレイン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、及びパルミトレイン酸のようなＣ８−Ｃ２２脂肪酸及び／又はそのエステル又はアルコール誘導体、大豆レクチン、及びそれらの混合物を含んでもよい。さまざまな実施の形態において、有機界面活性剤は、上乗せ添加で、無機成分の少なくとも０．３質量％の量で存在する。
【００３７】
さまざまな実施の形態において、溶媒をバッチ混合物に加えて、未焼成の押出体が形成されるセラミックペースト（前駆体又はその他）を生成してもよい。実施の形態において、溶媒は、水又は水混和性溶媒のような水性ベースの溶媒を含んでもよい。いくつかの実施の形態において、溶媒は水である。セラミック前駆体バッチ中に存在する水性溶媒の量は、約２０質量％〜約５０質量％の範囲でもよい。
【００３８】
さまざまな実施の形態によれば、セラミック体を作製する方法は、有機物パッケージ（少なくとも非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤を含む）を、少なくとも１つの無機成分に加える工程を含む。無機成分及び有機物質を混合してバッチ混合物を形成しうる。バッチ混合物は、従来の技術により作製してもよい。例として、無機成分は、粉末材料として化合され、密接に混合されて実質的に均質なバッチを形成しうる。有機物質及び／又は溶媒は、個々に、任意の順序で、又は同時に無機成分と混合されて、実質的に均質なバッチを形成しうる。もちろん、無機成分及び有機物質を同時に化合及び／又は混合して実質的に均質なバッチを生成するための他の適切な工程及び条件を使用してもよい。例えば、無機成分及び有機物質を、混錬方法によって混合し、実質的に均質なバッチ混合物を形成してもよい。
【００３９】
さまざまな実施の形態において、バッチ混合物は、モールディング、加圧成形、鋳造、押出などのような従来の形成手段を使用してある構造に成形又は形成される。さまざまな実施の形態によれば、バッチ混合物は押し出されて未焼成体を形成する。押出は、押出機の放出端に取り付けられたダイアセンブリと共に、水圧ラム押出プレス、二段階脱気単一オーガー（auger）押出機、又は二軸混合機を使用して達成できる。バッチ混合物は、所定の温度及び速度で押し出されてもよい。さまざまな実施の形態によれば、以下により詳細に説明されるように、押出の温度及び速度は、壁面抗力が押出中に比較的低く維持されるように選択される。
【００４０】
さまざまな実施の形態において、バッチ混合物は、ハニカム構造に形成される。ハニカム構造は、セル壁により分離される複数のセルを有するウェブ構造を含んでもよい。いくつかの実施の形態において、各セル壁は、約０．０１２７ｃｍ（約０．００５インチ）の厚さを有する。そのような薄い壁のハニカム構造は、とりわけ、押出ダイを通るバッチ混合物の差動剪断又は流量及び／又は押出ダイとバッチ物質との間の相互作用から生じる変形を受けやすいかもしれない。
【００４１】
成形後、次いで、適切な雰囲気下で選択された温度で、かつ、未焼成体の組成、サイズ及びデザインに依存する時間、未焼成の押出体が焼成されて、焼成された多孔性セラミック体を生じる。焼成の時間及び温度は、未焼成体中の物質の組成及び量のような因子及び未焼成体を焼成するのに使用される設備の種類に依存する。コージエライトを形成するための焼成温度は、約１３００℃〜約１４５０℃の範囲でもよく、ピーク温度での保持時間は約１時間〜約８時間の範囲であり、合計の焼成時間は約２０時間〜約８５時間でもよい。適切な焼成工程は、ここに参照することによりその内容が完全に取り込まれる、米国特許第８，１８７，５２５号明細書、同第６，２８７，５０９号明細書、同第６，０９９，７９３号明細書、又は同第６，５３７，４８１号明細書に記載されるものを含んでもよい。セラミック体を形成するために焼成されると、ハニカム構造は、例えば内燃システムにおける粒子フィルタとして使用できる。
【００４２】
バッチフロー特性は、少なくとも一部は、バッチから形成されるセラミックペーストの剛性及び壁面抗力特性により特定されうる。セラミックペーストの壁面抗力は、適当な圧力で及びダイを通る均一な流量で製造設備及び押出ダイ中をセラミックペーストが移動するように十分低くなければならない。しかしながら、壁面抗力を低下させるために使用される液体は、生じた押出物が剛性を失う（例えばスランプ（slump））又は引張強度が低下するような量で加えてはならない。ここに記載される実施の形態において、バッチ混合物の有機物パッケージは、スランピング（slumping）を防ぎ、引張強度を維持し、かつ押出に使用される圧力を低減しながら、壁面抗力を最小限にするよう制御される。低減された壁面抗力は、製品及び品質利便、工程利便、及び製造コストの低減を提供しうる。例えば、バッチ混合物について壁面抗力を変えられることにより、ダイの寿命を増加しエネルギーコストを低減しながら、そりを最小化しスランプを低減しうる。したがって、さまざまな実施の形態のバッチ混合物は、良好な引張強度を維持し良好な焼成特性を維持しながら、壁面抗力を低減するのに十分な濃度の非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤を含む。
【００４３】
バッチ混合物の組成物はまた、押出機を通るバッチの流量に影響を与えうる。例えば、バッチ混合物の組成物の流量は、結合剤の種類、バッチ中に含まれる粒子の粒径及び配向などにより影響されうる。さらに、バッチの流量は、バッチ中に含まれる非極性炭素鎖潤滑剤の量及び極性頭部を有する有機界面活性剤の量により影響を受けることが見出された。
【００４４】
さまざまな実施の形態において、Ｂｅｎｂｏｗ−Ｂｒｉｄｇｗａｔｅｒ方程式を修正することにより、システムの全圧を以下の関係式により表すことができる：
【００４５】
【数４】
2018516216.tif 000006
【００４６】
ここで、Ｔｙは降伏応力であり；ｋは一致指数であり；Ｖは壁面における押出成形物速度であり；ｄは毛管直径であり；Ｌは毛管長さであり；βは壁面抗力、又はスリップ、の係数であり；ｍは壁面抗力べき法則指数であり；ｆ及びｇはデザインの項である。壁面における圧力であるＰｗは、以下の関係式により表すことができる：
【００４７】
【数５】
2018516216.tif 000007
【００４８】
壁剪断応力Ｔｗは、以下の関係式により表すことができる：
【００４９】
【数６】
2018516216.tif 000008
【００５０】
したがって、壁面抗力βは、以下の関係式により表すことができる：
【００５１】
【数７】
2018516216.tif 000009
【００５２】
さまざまな実施の形態において、バッチ中に含まれる非極性炭素鎖潤滑剤及び極性頭部を有する有機界面活性剤の量は、βの値が約８未満になるように選択される。
【００５３】
ここに記載される実施の形態において、壁面抗力は、「速度掃引試験（rate sweep test）」を使用して測定することができ、ここでバッチ混合物は、毛管レオメータ中の２つのダイを通して同時に押し出される。さまざまな実施の形態によれば、両方のダイは１ｍｍの環状開口を有する。しかしながら、２つのダイの間の圧力の違いが壁面抗力に寄与するように、第１のダイは０．２５ｍｍの長さを有してもよく、第２のダイは１６ｍｍの長さを有してもよい。
【００５４】
速度掃引試験のさまざまな実施の形態において、壁面抗力、又は圧力は、複数のバッチ速度及び温度において測定されてもよく、０．２５ｍｍダイ及び１６ｍｍダイにおける圧力の違いを、図１及び２に示されるようにバッチ速度の関数としてプロットする。さまざまな実施の形態において、毛管レオメータを所望の温度に設定し、押出工程中に生じるバッチ速度に対応する０．０２５４ｃｍ／秒〜１０．１６ｃｍ／秒（０．０１インチ／秒から４インチ／秒）の一連の速度でバッチを押し出す。約３分間の時間の後、バッチが定常状態に達するようにバッチ速度を変える。バッチ速度は、例えば、押出ピストンが押される速度を制御するプログラミングユニットを使用して変えてもよい。速度変化の間の時間は、特定の実施の形態に依存して変わりうるが、速度の変化後に圧力を安定させるように十分長くなければならない。所望のバッチ速度のそれぞれにおいて圧力を測定した後、温度を変化させ、試験を再度行いバッチについての温度に対する壁面抗力の反応を特定する。
【００５５】
図１は、０．７％ステアリン酸及び６％ポリアルファオレフィンを含むバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１に示されるように、壁剪断応力Ｔｗは、所定のバッチ混合物についての押出速度に関して変化する。特に、図１は、約１．２７ｃｍ／秒（約０．５０インチ／秒）未満の速度について比較的低い壁面抗力、及び約１．９０５ｃｍ／秒（約０．７５インチ／秒）超の速度について比較的高い壁面抗力を有するレオロジー曲線を示す。
【００５６】
図１において、曲線１００は、約０．０２５４ｃｍ／秒〜約６．３５ｃｍ／秒（約０．０１インチ／秒から約２．５インチ／秒）の速度に亘って行われる速度掃引試験に対応する。図１に示されるように、曲線１００は、以下に説明されるように、低い壁面抗力（曲線１０２）及び高い壁面抗力（曲線１０４）の両方についてべき法則に適合しうる。曲線１００は、約１．２７ｃｍ／秒〜約２．５４ｃｍ／秒（約０．５インチ／秒から約１．０インチ／秒）の速度で「壁面抗力クリフ」を示す。ここで用いたように、壁面抗力クリフは、低いベータべき法則適合から高いベータべき法則適合への曲線１００の遷移に対応する。壁面抗力クリフの左側の速度について、壁剪断応力Ｔｗは、低い壁面抗力べき法則から得られてもよく、壁面抗力クリフの右側の速度について、壁剪断応力Ｔｗは、高い壁面抗力べき法則から得られてもよい。曲線１００に異なるべき法則を適合させることにより、例えば上記の方程式を用いてベータ値を求め、特定の温度及び速度におけるバッチの壁面抗力を特定できる。
【００５７】
一方、図２は、ここに記載される実施の形態によるバッチ混合物について、約１７℃で行われる速度掃引試験に対応する曲線２００、及び約３８℃で行われる速度掃引試験に対応する曲線２０２を含む。図２に示されるように、曲線２００及び２０２は、最大６．３５ｃｍ／秒（２．５インチ／秒）の速度について壁面抗力クリフを示さず、測定された壁面抗力は８ｐｓｉ（約５５ｋＰａ）未満のままであり、ベータ値は両方の温度で示される速度の範囲に亘って約８未満であり、これは、バッチ混合物が試験された速度の範囲に亘って比較的低い壁面抗力を有することを示す。したがって、バッチ混合物は、より低い変形を有する未焼成体を生じ得、より低い押出圧力を必要とし得、ここに記載されるように押出未焼成体を形成するために使用されると従来のバッチ混合物と比較して省エネとなり得る。
【００５８】
バッチ混合物中に含まれる非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の量は、所望の範囲の速度及び温度に亘って壁面抗力を制御するために変えられることが見出された。例えば、バッチ混合物中の非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の量は、バッチ混合物が特定のセラミック体を製造するのに所望である速度及び温度の範囲に亘って低い壁面抗力を有するように選択されてもよい。
【００５９】
図３Ａは、さまざまな実施の形態によるバッチ混合物のレオロジーにおける、非極性炭素鎖潤滑剤の濃度（ｙ軸上に表される）及び有機界面活性剤の濃度（ｘ軸上に表される）の影響を要約するグラフである。非極性炭素鎖潤滑剤は、例えば、ポリアルファオレフィンでもよく、有機界面活性剤は、例えば、トール油でもよい。図３Ａに示されるように、領域３００内の非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の組合せは、高い壁面抗力を生じるが、領域３０２内の非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の組合せは、不十分な剛性のような負の形成効果をバッチに生じ、焼成に不適切となる。さらに、領域３０４における界面活性剤の濃度と組み合わせた潤滑剤の濃度により、引張強度が乏しい未焼成押出体が生じる。しかしながら、領域３０６内に存在する非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の組合せにより、剛性、引張強度、及び焼成特性のような他の適切な形成特性と組み合わせた適度に低い壁面抗力を有するセラミックバッチを生じ、これは、押出により未焼成セラミック体を効率的に形成するのに使用できる。
【００６０】
さまざまな実施の形態において、「低い壁面抗力」は、バッチについて対応する圧力曲線に適合するべき法則について約８未満のベータ値に対応する。さまざまな実施の形態において、「低い壁面抗力」は、約１０ｐｓｉ（約６９ｋＰａ）未満の測定された壁面抗力である。ある実施の形態において、壁面抗力は約８ｐｓｉ（約５５ｋＰａ）未満でもよい。いくつかの他の実施の形態において、壁面抗力は、約６ｐｓｉ（約４１ｋＰａ）未満でもよく、又はさらに約４ｐｓｉ（約２１ｋＰａ）未満でもよい。いくつかの実施の形態によれば、バッチ混合物中の非極性炭素鎖潤滑剤の量及び有機界面活性剤の量は、バッチ混合物が、約１０℃〜約４５℃の温度で約０．２５４ｃｍ／秒〜約６．３５ｃｍ／秒（約０．１インチ／秒から約２．５インチ／秒）の速度の範囲に亘って約１０ｐｓｉ（約６９ｋＰａ）未満の測定された壁剪断応力を有するように選択される。いくつかの実施の形態において、バッチ混合物中の非極性炭素鎖潤滑剤の量及び有機界面活性剤の量は、バッチ混合物が、約２４℃〜約４５℃の温度で約０．２５４ｃｍ／秒〜約６．３５ｃｍ／秒（約０．１インチ／秒から約２．５インチ／秒）の速度の範囲に亘って約８ｐｓｉ（約５５ｋＰａ）未満の測定された壁剪断応力を有するように選択される。さらに他の実施の形態において、バッチ混合物中の非極性炭素鎖潤滑剤の量及び有機界面活性剤の量は、バッチ混合物が、約３１℃〜約４５℃の温度で約０．２５４ｃｍ／秒〜約６．３５ｃｍ／秒（約０．１インチ／秒から約２．５インチ／秒）の速度の範囲に亘って約６ｐｓｉ（約４１ｋＰａ）未満の測定された壁剪断応力を有するように選択される。いくつかの実施の形態は、バッチ混合物が、約２４℃〜約４５℃の温度で約０．２５４ｃｍ／秒〜約６．３５ｃｍ／秒（約０．１インチ／秒から約２．５インチ／秒）の速度の範囲に亘って約６ｐｓｉ（約４１ｋＰａ）未満、又は、約２４℃〜約４５℃の温度で約０．２５４ｃｍ／秒〜約６．３５ｃｍ／秒（約０．１インチ／秒から約２．５インチ／秒）の速度の範囲に亘って約４ｐｓｉ（約２１ｋＰａ未満の測定された壁剪断応力を有するように、バッチ混合物中の非極性炭素鎖潤滑剤の量及び有機界面活性剤の量が選択されることを提供する。
【００６１】
さまざまな実施の形態によれば、非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤は、以下の関係式を満たす濃度でバッチ混合物中に存在する：
【００６２】
【数８】
2018516216.tif 000010
【００６３】
ここで、ｄ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の最低量であり；ｄは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の追加量であり；ｆ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の最低量であり；ｆは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の追加量であり；Ｃ１は、非極性炭素鎖潤滑剤の濃度のスケール因子であり；Ｃ２は、有機界面活性剤の濃度のスケール因子であり；Ｂは、他の押出ファクタに基づくスケール因子である。
【００６４】
さまざまな実施の形態において、非極性炭素鎖潤滑剤は、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０となるような濃度で存在する。しかしながら、いくつの実施の形態において、３≦（ｄ＋ｄ０）≦５．５である。いくつかの実施の形態において、３．５≦（ｄ＋ｄ０）≦６である。他の実施の形態において、４≦（ｄ＋ｄ０）≦５．５である。さらに他の実施の形態において、４．７５≦（ｄ＋ｄ０）≦５．５である。さまざまな実施の形態は、ｄ０が約３であることを提供する。
【００６５】
さまざまな実施の形態において、有機界面活性剤は、０．３≦（ｆ＋ｆ０）≦１０となるような濃度で存在する。しかしながら、いくつの実施の形態において、０．３≦（ｆ＋ｆ０）≦３である。他の実施の形態において、１≦（ｆ＋ｆ０）≦２．５である。他の実施の形態において、１≦（ｆ＋ｆ０）≦３である。さらに他の実施の形態において、１．５≦（ｆ＋ｆ０）≦３である。他の実施の形態によれば、１．７５≦（ｆ＋ｆ０）≦２．５である。いくつかの実施の形態において、１．０≦（ｆ＋ｆ０）≦２．０である。さらに他の実施の形態において、０．４≦（ｆ＋ｆ０）≦０．７である。さまざまな実施の形態は、ｆ０が約０．３であることを提供する。
【００６６】
ここに記載される実施の形態において、スケール因子Ｃ１及びＣ２は、０．５≦Ｃ１≦１．５及び０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１となるようなものである。いくつかの実施の形態によれば、Ｃ１は約１に等しく、Ｃ２は約２に等しい。他の実施の形態において、Ｃ１は、約０．５、０．７５、１．２５、又は１．５でもよい。いくつかの実施の形態において、Ｃ２は、約０．５、１、１．５、１．７５、２、２．２５、２．５、３、３．５、又は４でもよい。
【００６７】
変数Ｂは、特定の実施の形態に依存して変化してもよく、壁面スリップに影響しうる押出工程中の他の因子の原因となる。例えば、Ｂは、無機物特性、混合エネルギー、表面処理などに依存して変化してもよい。さまざまな実施の形態において、０．４≦Ｂ≦２である。いくつかの実施の形態において、Ｂは、約０．５、０．６２５、０．７５、１、又は１．２５に等しい。
【００６８】
変数ＳＣは壁面スリップを表し、さまざまな実施の形態において、３．６≦ＳＣ≦１４である。いくつかの実施の形態において、５．５≦ＳＣ≦９．５である。いくつかの実施の形態において、６．５≦ＳＣ≦８．５である。いくつかの実施の形態において、７≦ＳＣ≦１１．５である。いくつかの実施の形態によれば、ＳＣは約７に等しい。他の実施の形態において、ＳＣは、約５、６、６．５、７．５、８、８．５、９、１０、１０．５、１１、１１．５、又は１２に等しくてもよい。
【００６９】
これらの関係式における変数についての数値は特定の実施の形態に依存して変化しうるが、さまざまな実施の形態のバッチ混合物は、セラミックバッチ中で良好な引張強度を維持し良好な焼成特性を維持しながら、壁面抗力を低減するのに十分な濃度の非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤を含む。
【００７０】
所定の温度及び速度で所望のレベルの壁面抗力を達成するのに十分な非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の特定の濃度は、他の因子に依存して上記の範囲内で変化しうる。これらの因子には、粒径分布、水の量、無機表面化学、バッチ中に存在する他の有機成分、バッチ混合物に伝えられる作業の量（例えば混合中）、原材料のグレードなどが含まれる。例えば、粒径分布を低下させることにより壁面抗力クリフはグラフの右側に移動しうるのに対し、混合エネルギーを増加させることにより壁面抗力クリフはグラフの左側に移動しうる。さまざまな実施の形態において、非極性炭素鎖潤滑剤及び／又は有機界面活性剤の濃度を、さまざまな押出ダイ、ライン、及び／又は設備、並びにバッチ中のさまざまな無機セラミック形成材料について所望の壁面抗力応答を生じるよう調整できる。例として、Ｂの値は、大量の混合エネルギーがバッチ混合物に与えられる又はより大きい粒子がバッチ混合物中に存在する上記の範囲の上限により近くてもよく、微細アルミナ粒子が除去される又はより少ない混合エネルギーがバッチ混合物に与えられる上記の範囲の下限により近くてもよい。
【００７１】
例として、図３Ｂ及び３Ｃは、７．５のＳＣについて有機界面活性剤の濃度（ｘ軸）の関数としての非極性炭素鎖潤滑剤の濃度（ｙ軸）のプロットである。図３Ｂ及び図３Ｃは、Ｃ２及びＢの両方により表されるように、有機界面活性剤の指数（power）を示す。ここで用いたように、界面活性剤の「指数」とは、界面活性剤のイオン強度を称する。高い指数を有する界面活性剤は、より強いイオン強度を有する界面活性剤であり、これは、バッチ混合物内で粒子を分散しバッチの分散特性を維持する能力の増加に対応する。図３Ｂにおいて、スケール因子Ｂは、０．５（直線Ａに対応する）、０．６２５（直線Ｂに対応する）、０．７５（直線Ｃに対応する）、１（直線Ｄに対応する）、及び１．２５（直線Ｅに対応する）の数値を有する。全体に亘って、スケール因子Ｃ２は、０．５、１、２、３、及び４の数値を有する。図３Ｂに示されるように、スケール因子Ｃ２が増加すると（すなわちより強い脂肪酸が使用されると）、直線がより近くに集まり、各直線の勾配が増加する（すなわち、直線がより垂直になる）。言い換えれば、より強い有機界面活性剤によって直線が集められ（より少ない有機界面活性剤が必要とされる）、より弱い有機界面活性剤によって直線がバラバラに広げられる（より多くの有機界面活性剤が同じ結果を達成するために必要とされる）。図３Ｃにおいて、スケール因子Ｂは、０．５（直線Ａに対応する）、１（直線Ｂに対応する）、２（直線Ｃに対応する）、３（直線Ｄに対応する）、及び４（直線Ｅに対応する）の数値を有する。全体に亘って、スケール因子Ｂは、０．５、０．６２５、０．７５、１、及び１．２５の数値を有する。図３Ｃに示されるように、スケール因子Ｂが増加すると（より強い有機界面活性剤を表す）、直線がより近くに集まり、各直線の勾配が低下する（すなわち、直線がより水平になる）。
【００７２】
次に図４を参照すると、理論に縛られるものではないが、適当量の界面活性剤及び潤滑剤を選択することにより、図４に示されるとおり、有機界面活性剤４００の極性頭部が、バッチをそれ自身から及びバッチがその上を移動する金属表面４０２のような表面（例えば押出ダイの表面）から離すと考えられる。したがって、有機界面活性剤４００は、「チャネル」４０４を形成し、これを通って非極性炭素鎖潤滑剤４０６及び他の油が、バッチ４０８の内側から金属表面４０２へ移動し、ここで潤滑剤層４１０が形成される。高い壁面抗力から低い壁面抗力への移行は、押出工程により非極性炭素鎖潤滑剤４０６が剥ぎ取られる速度を超える速度で、非極性炭素鎖潤滑剤４０６が表面４０２に容易に達する転換点である。言い換えれば、壁面抗力クリフは、安定した潤滑剤層（例えば低い壁面抗力）から不安定な潤滑剤層（例えば高い壁面抗力）への移行がある閾値速度を表す。
【００７３】
さまざまな実施の形態によれば、未焼成の押出体を作製する方法は、有機物パッケージ（少なくとも非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤を含む）を無機成分（例えば１つ以上のセラミック材料及び／又は無機セラミック形成材料）に加える工程、材料を混合してバッチ混合物を形成する工程、及び成形ダイを通してバッチ混合物を押し出して未焼成体を形成する工程、を含む。
【実施例】
【００７４】
上記のさまざまな実施の形態は、以下の実施例によりさらに明らかになると考えられる。
【００７５】
実施例１
異なる濃度のポリアルファオレフィン及びステアリン酸を有する一連の７つのバッチ混合物を調製し、上記の掃引速度試験を用いて試験した。各バッチ混合物は、酸化物基準で、５〜２５質量％のＭｇＯ、４０〜６０質量％のＳｉＯ２、及び２５〜４５質量％のＡｌ２Ｏ３及びさまざまな有機物パッケージを含む全体組成物を有するコージエライト形成原料の形態で、同じ無機成分を含んだ。各バッチ混合物についての有機物パッケージが、表１に要約される。壁剪断応力を、各バッチ混合物について、０．０２５４ｃｍ／秒〜６．３５ｃｍ／秒（０．０１インチ／秒〜２．５インチ／秒）の範囲の速度及び１０℃（曲線Ａにより示される）、１７℃（曲線Ｂにより示される）、２４℃（曲線Ｃにより示される）の温度で測定した。３１℃（曲線Ｄにより示される）、３８℃（曲線Ｅにより示される）、及び４５℃（曲線Ｆにより示される）の温度で測定した。ポリアルファオレフィンの濃度は４％〜５．５％であり、ステアリン酸の濃度は１．５％〜３％であった。結果は図５〜１１に示される。
【００７６】
【表１】
2018516216.tif 000011
【００７７】
特に、図５は、４％の濃度でポリアルファオレフィンを及び１．５％の濃度でステアリン酸を有するセラミック前駆体バッチ（試料１）について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。バッチ混合物は、４５℃において（曲線Ｆ）低い壁面抗力を有するが、バッチは、他の温度についてそれぞれ０．６３５ｃｍ／秒〜５．０８ｃｍ／秒（０．２５インチ／秒〜２インチ／秒）の速度で壁面抗力クリフを有する。これらの温度において壁面抗力クリフがあることは、バッチ混合物が、押出工程の少なくともいくつかにおいて高い壁面抗力を有し、押出により大きい圧力を必要とし得、かつ変形した未焼成の押出体を生じうる、ということを示す。したがって、さまざまな実施の形態において、押出工程は、所望の範囲内で行うことができるように特定のバッチ混合物に依存して押出工程を変えてもよい。
【００７８】
図６は、５．５％の濃度でポリアルファオレフィンを及び１．５％の濃度でステアリン酸を有するバッチ混合物（試料２）について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図５との図６の比較により、さまざまな温度及び速度での壁面抗力における非極性炭素鎖潤滑剤（例えばポリアルファオレフィン）の濃度の増加の効果が示される。特に、図面は、非極性炭素鎖潤滑剤の増加により、試験された全ての温度について壁面抗力クリフが右側にシフトされることを示す。
【００７９】
図７及び８は、４％の濃度でポリアルファオレフィンをかつ２％及び３％の濃度でステアリン酸を有するバッチ混合物（それぞれ試料３及び４）について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図５、７、及び８の比較により、さまざまな温度及び速度での壁面抗力における有機界面活性剤（例えばステアリン酸）の濃度の増加の効果が示される。特に、図面は、有機界面活性剤の増加により、試験された全ての温度について壁面抗力クリフが右側にシフトされ、３％のステアリン酸を含む組成物においては、試験された速度の範囲に亘ってほとんどの温度で低い壁面抗力が生じることを示す。したがって、図８のバッチ混合物は、最も広い範囲の速度に亘る及び最大数の温度における低い壁面抗力の理由で、押出のために４％のポリアルファオレフィンを有するバッチの最も適切なものでありうる。
【００８０】
図９は、４．７５％の濃度でポリアルファオレフィンを及び２％の濃度でステアリン酸を有するバッチ混合物（試料５）について１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図９の図７との比較により、非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の濃度の増加の総合効果が示され、有機界面活性剤の濃度のみが増加する場合よりもさらに右側に壁面抗力クリフをシフトする。しかしながら、図９の図８との比較により、より多くのステアリン酸及びより少ないポリアルファオレフィンを含むバッチ混合物（例えば図８のバッチ混合物）は、最大数の温度での速度の範囲に亘る低い壁面抗力のために好ましいと思われることが示される。
【００８１】
図１０は、５．５％の濃度でポリアルファオレフィンを及び２％の濃度でステアリン酸を有するバッチ混合物（試料６）について１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１０の図７及び９との比較により、ポリアルファオレフィンの濃度の増加の影響がさらに示される。特に、ポリアルファオレフィンの濃度の増加により、試験された全ての温度における速度の範囲に亘る壁面抗力の低下が生じる。さらに、図１０の図６との比較により、ポリアルファオレフィンの量の増加と組み合わせたステアリン酸の量の増加の効果が示される。より詳細には、ポリアルファオレフィンの量の増加と組み合わせたステアリン酸の量の増加により、試験された速度の範囲に亘るほとんどの温度で低い壁面抗力が生じ、速度クリフの右側へのシフトが生じる。
【００８２】
図１１は、５．５％の濃度でポリアルファオレフィンを及び３％の濃度でステアリン酸を有するバッチ混合物（試料７）について１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１１に示されるように、ステアリン酸及びポリアルファオレフィンの両方の濃度の増加により、１０℃、１７℃、２４℃、３１℃、３８℃、及び４５℃の温度で０．０２５４ｃｍ／秒〜６．３５ｃｍ／秒（０．０１インチ／秒〜２．５インチ／秒）の速度について約６ｐｓｉ（約４１ｋＰａ）より低い壁面抗力が生じる。試験された速度及び温度の全範囲に亘る低い壁面抗力のために、図１１のバッチ混合物はさまざまな実施の形態について最も適切かもしれない。したがって、図１１の図５との比較により、低い壁面抗力を有するバッチ混合物を生じるためのステアリン酸及びポリアルファオレフィンの両方の濃度の増加の相乗効果が示される。
【００８３】
実施例２
有機界面活性剤としてステアリン酸を含み、異なる非極性炭素鎖潤滑剤を含む、一連の３つのバッチを調製し、上記の掃引速度試験を用いて試験した。各バッチ混合物は、酸化物基準で、５〜２５質量％のＭｇＯ、４０〜６０質量％のＳｉＯ２、及び２５〜４５質量％のＡｌ２Ｏ３及びさまざまな有機物パッケージを含む全体組成物を有するコージエライト形成原料の形態で、同じ無機成分を含んだ。各バッチ混合物についての有機物パッケージが、表２に要約される。壁剪断応力を、各バッチ混合物について、０．０２５４ｃｍ／秒〜６．３５ｃｍ／秒（０．０１インチ／秒〜２．５インチ／秒）の範囲の速度及び１０℃（図１２）、１８℃（図１３）、２６℃（図１４）の温度で測定した。掃引速度試験の結果が、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットとして、図１２〜１４にグラフにより示される。
【００８４】
【表２】
2018516216.tif 000012
【００８５】
図１２は、１０℃で、０．７％のステアリン酸、及び６％のポリアルファオレフィン（曲線Ａにより表される；試料８）、商標名ＮＥＸＢＡＳＥ  ３０２０の下で市販される６％の基油（曲線Ｂにより表される；試料９）、及び商標名ＰＡＲＡＦＬＥＸ  ＨＴ５の下で市販される６％の基油（曲線Ｃにより表される；試料１０）を有するバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１３は、１８℃で、０．７％のステアリン酸、及び６％のポリアルファオレフィン（曲線Ａにより表される；試料８）、商標名ＮＥＸＢＡＳＥ  ３０２０の下で市販される６％の基油（曲線Ｂにより表される；試料９）、及び商標名ＰＡＲＡＦＬＥＸ  ＨＴ５の下で市販される６％の基油（曲線Ｃにより表される；試料１０）を有するバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１４は、２６℃で、０．７％のステアリン酸、及び６％のポリアルファオレフィン（曲線Ａにより表される；試料８）、商標名ＮＥＸＢＡＳＥ  ３０２０の下で市販される６％の基油（曲線Ｂにより表される；試料９）、及び商標名ＰＡＲＡＦＬＥＸ  ＨＴ５の下で市販される６％の基油（曲線Ｃにより表される；試料１０）を有するバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。
【００８６】
図１２〜１４の比較が示すように、非極性炭素鎖潤滑剤の各々によって経時によりシステムの圧力が低減され、ポリアルファオレフィンに加えて非極性炭素鎖潤滑剤がここに記載されるさまざまな実施の形態に適切であることが確認される。
【００８７】
実施例３
６％の非極性炭素鎖潤滑剤及び異なる有機界面活性剤を有する一連の７つのバッチ混合物を調製し、上記の掃引速度試験を用いて試験した。各バッチ混合物は、酸化物基準で、５〜２５質量％のＭｇＯ、４０〜６０質量％のＳｉＯ２、及び２５〜４５質量％のＡｌ２Ｏ３及びさまざまな有機物パッケージを含む全体組成物を有するコージエライト形成原材料の形態で同じ無機成分を含んだ。各バッチ混合物についての有機物パッケージが、表３に要約される。バッチ混合物について、０．０２５４ｃｍ／秒〜６．３５ｃｍ／秒（０．０１インチ／秒〜２．５インチ／秒）の範囲の速度及びさまざまな温度で圧力を測定した。図１５は、１８℃において、０．４％のリノール酸、及び０．３％のステアリン酸（曲線Ａにより表される；試料１１）、０．７％の大豆レクチン（曲線Ｂにより表される；試料１２）、及び１．８％の大豆レクチン（曲線Ｃにより表される；試料１３）を有するバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。
【００８８】
【表３】
2018516216.tif 000013
【００８９】
図１６は、２６℃において、０．４％のリノール酸、及び０．３％のステアリン酸（曲線Ａにより表される；試料１１）、０．７％の大豆レクチン（曲線Ｂにより表される；試料１２）、及び１．８％の大豆レクチン（曲線Ｃにより表される；試料１３）を有するバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１７は、３４℃において、０．４％のリノール酸、及び０．３％のステアリン酸（曲線Ａにより表される；試料１１）、０．７％の大豆レクチン（曲線Ｂにより表される；試料１２）、及び１．８％の大豆レクチン（曲線Ｃにより表される；試料１３）を有するバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１５、１６、及び１７の比較により、ステアリン酸のみを含有するバッチ混合物の場合と同様に、各バッチ混合物の温度が上昇すると、壁面抗力が減少し、速度曲線が右側にシフトすることが確認される。
【００９０】
図１８は、３０℃において、０．７％のラウリン酸（曲線Ｄにより表される；試料１４）、０．７％のミリスチン酸（曲線Ｅにより表される；試料１５）、０．７％のパルミチン酸（曲線Ｆにより表される；試料１６）、及び０．７％のステアリン酸（曲線Ｇにより表される；試料１７）を有するバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１９は、４０℃において、０．７％のラウリン酸（曲線Ｄにより表される；試料１４）、０．７％のミリスチン酸（曲線Ｅにより表される；試料１５）、０．７％のパルミチン酸（曲線Ｆにより表される；試料１６）、及び０．７％のステアリン酸（曲線Ｇにより表される；試料１７）を有するバッチ混合物について、１ｍｍの直径を有する毛管ダイからの押出成形物の流出速度ｖの関数としての壁剪断応力Ｔｗのプロットである。図１８及び１９は、いくつかの有機界面活性剤は、特定の速度及び温度においてステアリン酸よりも低い壁面抗力を生じうることを示す。図１８及び１９に示される結果を使用して、例えば、特定の速度又は温度についてバッチ混合物を選択してもよい。
【００９１】
データは、ここに記載される１つ以上の実施の形態に従う使用のための、非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤のさまざまな組合せの適合性を示す。特に、ある範囲の非極性炭素鎖潤滑剤及び有機界面活性剤の両方を、以下の関係式に従い組み合わせてもよい：
【００９２】
【数９】
2018516216.tif 000014
【００９３】
ここで、ｄ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の最低量であり；ｄは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における非極性炭素鎖潤滑剤の追加量であり；ｆ０は、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の最低量であり；ｆは、上乗せ添加で、無機成分の質量％における有機界面活性剤の追加量であり；Ｃ１は、非極性炭素鎖潤滑剤の濃度のスケール因子であり；Ｃ２は、有機界面活性剤の濃度のスケール因子であり；Ｂは、特定の速度及び温度について低い壁面抗力を有するセラミック前駆体バッチを生じるための他の押出ファクタに基づくスケール因子である。壁面抗力の減少により、押出のための圧力（かつ、従って、システムに加えられるエネルギー）を低減し、ダイの寿命を伸ばすことにより製造コストを低減しながら、より少ない形状変形及びよりタイトなウェブを有する未焼成の押出体を生じることができる。
【００９４】
本開示の実施の形態により、セラミック前駆体バッチについての有機物パッケージを、低い壁面抗力を有するように特に選択できることが今や理解される。壁面抗力の低下により、製品及び品質の利点、製法の利点、及び製造コストの低下が提供できる。例えば、セラミック前駆体バッチについて壁面抗力を変えられることにより、ダイの寿命を増加しエネルギーコストを低減しながら、そりを最小限にしスランプを低減しうる。さらに、さまざまな実施の形態により、バッチ混合物を、工程中で使用されるダイ又は他の機械と無関係に同じ壁面抗力を有するように変更できる。他の利点が当業者により理解されるであろう。
【００９５】
特許請求の主題の精神及び範囲から逸脱せずに、ここに記載される実施の形態にさまざまな修正及び変更がなされうることが、当業者に明らかであろう。したがって、本明細書は、そのような修正及び変更が添付の請求項及びその等価物の範囲内である限り、ここに記載されるさまざまな実施の形態の修正及び変更に及ぶことが意図される。
【００９６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９７】
実施形態１
押出体に押し出すためのバッチ混合物であって、
セラミック材料、無機セラミック形成材料、及びそれらの組合せからなる群より選択される無機成分；
非極性炭素鎖潤滑剤；及び
極性頭部を有する有機界面活性剤
を含み、前記非極性炭素鎖潤滑剤及び前記有機界面活性剤が、以下の関係式を満たす濃度で存在する
【００９８】
【数１０】
2018516216.tif 000015
【００９９】
ここで、
ｄ０は、上乗せ添加で、前記無機成分の質量％における前記非極性炭素鎖潤滑剤の最低量であり、ｄ０は約３であり；
ｄは、上乗せ添加で、前記無機成分の質量％における前記非極性炭素鎖潤滑剤の追加量であり、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０であり；
ｆ０は、上乗せ添加で、前記無機成分の質量％における前記有機界面活性剤の最低量であり、ｆ０は約０．３であり； 
ｆは、上乗せ添加で、前記無機成分の質量％における前記有機界面活性剤の追加量であり、１≦（ｆ＋ｆ０）≦１０であり；
Ｃ１は、前記非極性炭素鎖潤滑剤の濃度のスケール因子であり、０．５≦Ｃ１≦１．５であり；
Ｃ２は、前記有機界面活性剤の濃度のスケール因子であり、０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１であり；
Ｂは、スケール因子であり、０．４≦Ｂ≦２であり；かつ
３．６≦ＳＣ≦１４である、
ことを特徴とするバッチ混合物。
【０１００】
実施形態２
前記非極性炭素鎖潤滑剤が、鉱油、ＰＡＯ、ポリアルファオレフィン、又はそれらの組合せを含むことを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１０１】
実施形態３
前記有機界面活性剤が、脂肪酸を含むことを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１０２】
実施形態４
前記脂肪酸が、ステアリン酸、オレイン酸、トール油、リノール酸、又はそれらの組合せを含むことを特徴とする、実施形態３に記載のバッチ混合物。
【０１０３】
実施形態５
５≦ＳＣ≦９．５であることを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１０４】
実施形態６
Ｂが約１であることを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１０５】
実施形態７
Ｃ１が約１であることを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１０６】
実施形態８
Ｃ２が約２であることを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１０７】
実施形態９
４≦（ｄ＋ｄ０）≦５．５かつ１．０≦ｆ＋ｆ０≦３．０であることを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１０８】
実施形態１０
前記非極性炭素鎖潤滑剤及び前記有機界面活性剤が、以下の関係式を満たす濃度で存在する
【０１０９】
【数１１】
2018516216.tif 000016
【０１１０】
ここで、
５．５≦ＳＣ≦９．５である
ことを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１１１】
実施形態１１
前記無機成分が、コージエライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素、ムライト、アルミナ、及びそれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１つのセラミック材料を含むことを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１１２】
実施形態１２
前記無機成分が、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、アルミニウム含有材料、シリコン含有材料、チタン含有材料、及びそれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１つのセラミック形成材料を含むことを特徴とする、実施形態１に記載のバッチ混合物。
【０１１３】
実施形態１３
無機セラミック形成材料；
少なくとも１つの鉱油；及び
少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤
を含み、前記鉱油及び前記脂肪酸界面活性剤が、以下の関係式を満たす濃度で存在する
【０１１４】
【数１２】
2018516216.tif 000017
【０１１５】
ここで、
ｄ０は、上乗せ添加で、前記無機セラミック形成材料の質量％における前記鉱油の最低量であり、ｄ０は約３であり；
ｄは、上乗せ添加で、前記無機セラミック形成材料の質量％における前記鉱油の追加量であり、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０であり；
ｆ０は、上乗せ添加で、前記無機セラミック形成材料の質量％における前記脂肪酸界面活性剤の最低量であり、ｆ０は約０．３であり； 
ｆは、上乗せ添加で、前記無機セラミック形成材料の質量％における前記脂肪酸界面活性剤の追加量であり、０．３≦（ｆ＋ｆ０）≦１であり；
Ｃ１は、前記鉱油の濃度のスケール因子であり、０．５≦Ｃ１≦１．５であり；
Ｃ２は、前記脂肪酸界面活性剤の濃度のスケール因子であり、０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１であり；
Ｂは、スケール因子であり、０．４≦Ｂ≦２であり；かつ
３．６≦ＳＣ≦１４である、
ことを特徴とするセラミック前駆体バッチ。
【０１１６】
実施形態１４
前記鉱油及び前記脂肪酸界面活性剤が、以下の関係式を満たす濃度で存在する
【０１１７】
【数１３】
2018516216.tif 000018
【０１１８】
ここで、
５．５≦ＳＣ≦９．５である
ことを特徴とする、実施形態１３に記載のセラミック前駆体バッチ。
【０１１９】
実施形態１５
前記脂肪酸が、ステアリン酸、オレイン酸、トール油、リノール酸、又はそれらの組合せを含むことを特徴とする、実施形態１３に記載のセラミック前駆体バッチ。
【０１２０】
実施形態１６
未焼成の押出体を作製する方法であって、
少なくとも１つのポリアルファオレフィン及び少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤を、１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料に加える工程；
前記少なくとも１つのポリアルファオレフィン、前記少なくとも１つの脂肪酸界面活性剤、及び前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料を混合し、バッチ混合物を形成する工程；及び
前記バッチ混合物を、成形ダイを通して押し出し、未焼成体を形成する、工程
を含み、
前記ポリアルファオレフィン及び前記脂肪酸界面活性剤が、以下の関係式を満たす濃度で存在する
【０１２１】
【数１４】
2018516216.tif 000019
【０１２２】
ここで、
ｄ０は、上乗せ添加で、前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料の質量％における前記ポリアルファオレフィンの最低量であり、ｄ０は約３であり；
ｄは、上乗せ添加で、前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料の質量％における前記ポリアルファオレフィンの追加量であり、３≦（ｄ＋ｄ０）≦１０であり；
ｆ０は、上乗せ添加で、前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料の質量％における前記脂肪酸界面活性剤の最低量であり、ｆ０は約０．３であり； 
ｆは、上乗せ添加で、前記１つ以上のセラミック材料又は無機セラミック形成材料の質量％における前記脂肪酸界面活性剤の追加量であり、１≦（ｆ＋ｆ０）≦１０であり；
Ｃ１は、前記ポリアルファオレフィンの濃度のスケール因子であり、０．５≦Ｃ１≦１．５であり；
Ｃ２は、前記脂肪酸界面活性剤の濃度のスケール因子であり、０．５Ｃ１≦Ｃ２≦４Ｃ１であり；
Ｂは、スケール因子であり、０．４≦Ｂ≦２であり；かつ
５．５≦ＳＣ≦９．５である、
ことを特徴とする方法。
【０１２３】
実施形態１７
前記脂肪酸が、ステアリン酸、オレイン酸、トール油、リノール酸、又はそれらの組合せを含むことを特徴とする、実施形態１６に記載の方法。
【０１２４】
実施形態１８
１．０≦ｆ＋ｆ０≦３．０であることを特徴とする、実施形態１６に記載の方法。
【０１２５】
実施形態１９
前記押し出す工程が、約２４℃〜約４５℃の温度において０．２５４ｃｍ／秒〜６．３５ｃｍ／秒（０．１インチ／秒〜２．５インチ／秒）の速度で、前記バッチ混合物を、前記成形ダイを通して押し出す工程を含むことを特徴とする、実施形態１６に記載の方法。
【０１２６】
実施形態２０
多孔性セラミック体を形成するのに十分な温度及び処理時間において、請求項１６に記載の前記未焼成体を焼成する工程を含む、セラミック体を形成する方法。
【図１】
2018516216.tif 000023
【図２】
2018516216.tif 000024
【図３Ａ】
2018516216.tif 000025
【図３Ｂ】
2018516216.tif 000026
【図３Ｃ】
2018516216.tif 000027
【図４】
2018516216.tif 000028
【図５】
2018516216.tif 000029
【図６】
2018516216.tif 000030
【図７】
2018516216.tif 000031
【図８】
2018516216.tif 000032
【図９】
2018516216.tif 000033
【図１０】
2018516216.tif 000034
【図１１】
2018516216.tif 000035
【図１２】
2018516216.tif 000036
【図１３】
2018516216.tif 000037
【図１４】
2018516216.tif 000038
【図１５】
2018516216.tif 000039
【図１６】
2018516216.tif 000040
【図１７】
2018516216.tif 000041
【図１８】
2018516216.tif 000042
【図１９】
2018516216.tif 000043
【国際調査報告】
2018516216.tif 000044
2018516216.tif 000045
2018516216.tif 000046