JP2003511335A

JP2003511335A - 焼成体の改良製造方法

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Publication number: JP2003511335A
Application number: JP2001528450A
Authority: JP
Inventors: エムビール，ダグラス; チャラサーニ，デヴィ; エイマーケル，グレゴリー; エルペン，イン
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2003-03-25
Also published as: CN1382084A; EP1226026A2; CN1128058C; EP1226026A4; US6207101B1; WO2001025284A3; AU7083000A; WO2001025284A2; ZA200201262B

Abstract

(57)【要約】焼成体の製造方法は、粉末、結合剤、結合剤の溶媒、界面活性剤、および少なくとも結合剤と溶媒と粉末とに関する非溶媒を配合し、それと共にオルガノシリコン化合物を添加する工程を含む。非溶媒は、溶媒と組み合わされた結合剤よりも粘度が低く、溶媒の量は、非溶媒が存在しない場合に使用されるであろう量よりも少ない。上述した成分は、混合され、可塑化され、次いで、未焼成体に成形される。この未焼成体は焼成されて、製品物体を製造する。オルガノシリコン化合物は、他の利点の中でもとりわけ、他の非溶媒により与えられた未焼成体における剛性を増大させ、焼成体における強度を増大させ、亀裂を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野オルガノシリコン化合物は、結合剤、結合剤の溶媒、および結合剤とその溶媒
と粉末材料とがその中で不溶性である、非溶媒と称される成分を含有する成形可
能な可塑化粉末混合物中に含まれる。これらの混合物は、未焼成体に成形され、
次いで、焼成される。オルガノシリコン化合物は、非溶媒の一部であっても、ま
たは非溶媒とは別であっても差し支えなく、この化合物がどのように用いられる
かに応じて、多くの利点が得られる。その利点の中には、混合物および未焼成体
における剛性と湿潤強度の増加、形状の維持、特に焼成サイクルの限界低温周辺
域での少ない熱の発生、物体の外側から内側への小さい熱の差、および結合剤の
燃切りが生じる場合の焼成スケジュールの低温プロファイルによる物体の著しく
増加した強度がある。焼成の際に、オルガノシリコン化合物は、焼成製品の強度
および耐久性に貢献する無機結合剤に転化する。本発明の焼成体は、著しく減少
した亀裂を示す。

【０００２】発明の背景様々な形状の製品の成形に、セルロースエーテル結合剤を有する粉末混合物が
用いられている。例えば、セラミック粉末混合物が、触媒および吸着用途におけ
る基体として用いられるハニカムに成形される。混合物は、得られる物体が、サ
イズと形状における良好な一体性および均一な物理的特性を有するために、よく
ブレンドされ、均一でなければならない。混合物は、結合剤に加えて、有機添加
剤を有している。これらの添加剤は、界面活性剤、滑剤、および分散剤であって
差し支えなく、湿潤性を向上させる加工助剤として機能し、それによって、均一
なバッチを製造することができる。

【０００３】高充填粉末混合物からの物体、特に、ハニカムのようなマルチセルラ体の押出
しにおける主要かつ継続している必要性は、圧力を比例して増加させずに、より
固練りの物体を押し出すことである。この必要性は、より薄い壁のより高いセル
密度のセルラ構造体が様々な用途にとって需要が増えてきているので、次第に重
要になってきている。現在の技術による薄壁製品は、形状を歪めずに取り扱うの
が非常に難しい。

【０００４】速硬特徴はハニカム基体にとって重要である。ハニカムのセル壁を形成後すぐ
に固化させることができれば、未焼成部品の寸法は、その後の切断および取扱い
段階で変わらない。このことは特に、脆い薄壁のまたは複雑な形状の製品、もし
くは前方面積の広い製品にとって当てはまる。

【０００５】以前の急速剛化方法は、例えば、米国特許第5,568,652号に開示されているよ
うに、速硬ワックスを用いた時間遅延剛化を含む。これらの方法は、柔軟バッチ
の押出しを含む。歴史的に、高充填セラミック混合物に関しては、柔軟バッチに
より、良好な押出品質となっていた。現在のバッチ成分、すなわち、セルロース
エーテル結合剤を有するより剛性の高いセラミックバッチを押し出して、水およ
び／またはナトリウムタロウェートまたはステアリン酸ナトリウムのような添加
剤の量を減少させる試みは、より微細な粒子の衝突により生じるより高い押出圧
、および含まれる材料の摩耗性のために、あまりうまくいっていない。

【０００６】より薄いウェブ（1-2ミル(0.025-0.050mm)）／高密度のセルラ製品を押し出し
て成形する増加している必要性のために、バッチがダイから吐出されたまさにそ
のときに剛化する必要がある。

【０００７】ごく最近、上述した問題は、可塑化中に固練りバッチを調製し、バッチ中の結
合剤対溶媒の比を増加させることにより解決されてきた。このことは、溶媒をあ
る程度除去し、バッチに、流動性を与える、一般に有機である非溶媒を補うこと
により行われている。しかしながら、有機物は、未焼成体に亀裂を生じさせ、構
造を脆くし得る発熱反応のために、未焼成体の焼成中に問題を引き起こすことが
ある。このことは、ハニカムのようなマルチセルラ構造体に特に当てはまる。特
に、非常に薄い壁の構造体は、焼成中に特に亀裂が生じやすい。

【０００８】本発明により、薄壁ハニカムの押出しにとって特に有益な、バッチの瞬時の剛
化、およびバッチがダイから吐出された瞬間での押出物体の形状維持の必要が満
たされると同時に、焼成サイクル中の発熱反応が最小となり、焼成中の物体の強
度が増加し、亀裂が減少する。

【０００９】発明の概要本発明のある態様によれば、焼成体の製造方法であって、粉末、結合剤、結合
剤の水性溶媒、界面活性剤、および少なくとも結合剤と溶媒と粉末とに関する非
溶媒を配合すると共に、オルガノシリコン化合物を添加する工程を含む方法が提
供される。非溶媒は、溶媒と組み合わされた結合剤よりも粘度が低く、溶媒の量
は、非溶媒が存在しない場合に使用されるであろう量よりも少ない。上述した成
分は、混合され、可塑化され、次いで、未焼成体に成形される。この未焼成体は
焼成されて、製品物体を製造する。オルガノシリコン化合物は、他の利点の中で
もとりわけ、他の非溶媒により与えられた未焼成体における剛性を増大させ、焼
成体における強度を増大させ、亀裂を減少させる。

【００１０】本発明の別の態様によれば、上述した方法により製造された物体が提供される
。

【００１１】発明の詳細な説明本発明は、固練りの可塑化粉末混合物を調製し、その後焼成される未焼成体に
成形する方法に関する。この混合物は、結合剤、結合剤の溶媒、界面活性剤、お
よび少なくとも結合剤、その溶媒、および粉末材料がその中で実質的に不溶性で
ある成分を含有する。この最後の成分は非溶媒と称されるが、実際には、非溶媒
中には、結合剤および溶媒はある程度溶解性があっても差し支えない。非溶媒は
、混合物および最終的に形成される未焼成体の両方における剛性または湿潤未焼
成強度が増加するように選択される。さらに、湿潤未焼成強度は、成形圧または
混合トルクを比例して増加させずに上昇する。また、上述した混合物の押出しに
おいて、押出物または未焼成体の形状は、時間の遅延なく、ダイから吐出された
瞬間に維持される。

【００１２】本発明は、混合物の調製にオルガノシリコン化合物を使用する手法に関する。
オルガノシリコン化合物は、非溶媒の少なくとも一部として、または非溶媒とは
別に用いられたかにかかわらず、混合物中に非溶媒を有する結果として達成され
る剛性および供給量能力を向上させる。この材料により、焼成サイクル中にわず
かしか熱が生じず、そのために、有機物の急速な損失のために通常は生じるであ
ろう亀裂が、著しく減少し、存在する揮発性種の全容積がことによると減少する
。さらに、焼成製品は、粒子の無機結合剤として働くシリカへの、シリコン種の
転化のために、大きい強度を有する。

【００１３】従来のバッチ、すなわち、溶媒のより多い、非溶媒を含まない同様の組成のバ
ッチにおいて、所定の組成の混合物またはバッチは、液体を除去することにより
、固練りに作製することができる。しかし、そのような固練りバッチを押し出す
と、例えば、ふくれたまたは変形したウェブ（ハニカムにおける）のような流動
欠陥の増加を伴って、押出圧およびトルクが比例して増加してしまう。本発明の
方法では、圧力、トルク、および流動特性のような性能に悪影響を及ぼさずに、
固練りバッチの成形、例えば、押出しが可能になる。また、焼成の際に、亀裂の
ない物体が製造される。

【００１４】本発明の方法は、バッチを混合する可塑化段階中に同時に固練りバッチを調製
する工程を含む。固練りバッチは、バッチ中の結合剤対溶媒比を増加させること
により、可塑化中に調製される。このことは、従来のバッチ中に存在するであろ
う溶媒の量を減少させることにより行われる。溶媒はバッチに可塑性を与える。
バッチには、少なくとも結合剤、溶媒、および粉末材料がその中で実質的に不溶
性である、非溶媒と称される成分が補われる。この非溶媒は、バッチに可塑性を
与えない。非溶媒は失われる溶媒を補償する。非溶媒は、固練りバッチを維持し
ながら、成形に必要な流動性を与える。このことは、流動性を与えると共に、結
合剤がその中に溶解する媒体として機能し、これにより柔軟バッチが得られる溶
媒とは違っている。

【００１５】増加した剛性は、バッチおよび溶媒中の結合剤のゲル強度を増加させることに
よりもたらされる。ここで言うゲル化は、結合剤およびその溶媒が組み合わされ
たときに生じる増粘を意味する。結合剤のゲル強度は、バッチから、従来存在す
るであろう溶媒をある程度除去して、結合剤対溶媒の重量比を増加させることに
より増加される。

【００１６】非溶媒を含まない同様のバッチの溶媒含有量を減少させるべき場合には、結合
剤の完全な可塑化に必要な溶媒が結合剤およびバッチから奪われていたであろう
。この完全な可塑化は、溶媒およびバッチ中に非常に剛性の強い結合剤ゲルを形
成するのに必要である。溶媒中の結合剤の実効濃度がこのように増加することに
より、これらのバッチを成形するときの、圧力、トルク、および流動欠陥が比例
して増加するであろう。

【００１７】本発明において、溶媒の奪われた固練りバッチの成形性は、非溶媒を使用する
ことにより向上する。バッチの非溶媒成分により、溶媒中の結合剤ゲルの剛性が
維持されると共に、押出しに必要な流動性が与えられる。理論により拘束するこ
とを意図するものではいが、成形性は、以下の２つの重要な界面にある非溶媒に
より向上すると考えられる：(1)バッチと、成形装置の壁、例えば、押出しにお
いては、ダイ／押出機の壁、前方端部器材（スクリーンパック、均質化流動制御
装置）との間の界面、および(2)個々の粉末粒子の間の界面。

【００１８】高充填混合物とは、混合物中の高い固体対液体の含有量を意味する。例えば、
混合物中の粉末材料含有量は、一般に、少なくとも約45容積％、最も一般的に、
少なくとも約55容積％である。

【００１９】上述したように、高充填混合物またはバッチの成分は、(1)粉末または粉末の
混合物、(2)粒子を結合させるための結合剤、(3)可塑性を与える結合剤の溶媒（
結合剤が溶媒中に溶解して、可塑性が与えられる）、(4)少なくとも結合剤、溶
媒、および粉末粒子に関する非溶媒、および(5)可塑化混合物中に粉末を分散さ
せる滑剤／分散剤として機能する界面活性剤、並びに(6)非溶媒の少なくとも一
部を構成するまたは非溶媒とは別の成分であって差し支えないオルガノシリコン
化合物である。

【００２０】粉末材料典型的な粉末は、セラミック、ガラスセラミック、ガラス、モレキュラーシー
ブ、金属、またはこれらの組合せのような無機物である。

【００２１】本発明は、セラミックに、特に、コージエライトおよび／またはムライト形成
原料粉末に使用するのに特に適している。

【００２２】セラミック、ガラスセラミックおよびガラスセラミック粉末は、それらの材料
自体並びにそれらの予備焼成前駆体を意味する。組合せは、物理的または化学的
組合せ、例えば、混合物または複合体を意味する。これらの粉末材料の例として
は、コージエライト、ムライト、クレイ、タルク、ジルコン、ジルコニア、尖晶
石、アルミナとそれらの前駆体、シリカとそれらの前駆体、ケイ酸塩、アルミン
酸塩、アルミノケイ酸リチウム、長石、チタニア、溶融シリカ、窒化物、炭化物
、ホウ化物、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ソーダ石灰、アルミノケイ酸塩
、ホウケイ酸塩、ソーダバリウムボロシリケートおよびこれらの組合せ、並びに
他のものが挙げられる。

【００２３】特に適しているのは、焼成によりコージエライト、ムライト、またはこれらの
組合せを生成するもののような、セラミック材料であり、そのような混合物のい
くつかの例は、約2％から約60％のムライト、および約30％から約97％のコージ
エライトであり、残りは、一般に約10重量％までの他の相である。本発明を実施
するのに特に適したコージエライトを形成するためのセラミックバッチ材料組成
物のいくつかは、ここに引用する米国特許第3,885,977号に開示されたものであ
る。

【００２４】好ましい実施の形態によれば、焼成によりコージエライトを最終的に形成する
組成の１つは、本発明は以下に限定されるものではないが、重量パーセントで表
して、約33％から約41％、最も好ましくは、約34-40％の酸化アルミニウム、約4
6-53％、最も好ましくは、約48-52％のシリカ、および約11-17％、最も好ましく
は、約12-16％の酸化マグネシウムである。

【００２５】前記粉末は、酸化物、水酸化物等のような合成により製造された材料であって
も、またはクレイ、タルク、またはこれらの組合せのような天然に生じた材料で
あっても差し支えない。本発明は、粉末または原料の種類に制限されない。これ
らは、物体において望ましい特性に依存して選択することができる。

【００２６】粉末材料の典型的な種類のいくつかが以下に与えられている。粒径は、Sedigr
aph分析による中央粒径として与えられ、表面積はＮ₂ＢＥＴ表面積として与えら
れる。

【００２７】クレイの種類の例としては、Hydrite MP（登録商標）クレイ、またはHydrite
PX（登録商標）クレイのような非離層カオリナイト、KAOPAQUE-10（登録商標）(
K10)クレイのような離層カオリナイト、およびGlomax LLのようなか焼クレイが
挙げられる。上述した名称の材料の全てが、ジョージア州、ドライブランチのDr
y Blanch Kaolin社より販売されている。

【００２８】一般的なタルクの種類の例としては、MB 96-67の名称で、Barretts Minerals
社より市販されているもののような、約5-8ｍ²／ｇの表面積を有するものがある
。

【００２９】一般的なアルミナの例としては、粗いアルミナ、例えば、C-701（登録商標）
のようなAlcan C-700シリーズ、またはAlcoa社からのA-16SGのような微細アルミ
ナが挙げられる。

【００３０】オルガノシリコン化合物からのシリカは、粉末材料により与えられるであろう
シリカのいくらかを置き換える。したがって、粉末材料により与えられるシリカ
の量は、焼成製品について残留すると予測されるオルガノシリコン化合物により
与えられるシリカを考慮して調節される。典型的な種類のシリカの１つは、Unim
in Corporationにより市販されているIMSIL（登録商標）のような、約9-11マイ
クロメートルの粒径、および約4-6ｍ²／ｇの表面積を有するものである。

【００３１】ディーゼル微粒子フィルタにおけるようなフィルタ用途において、効率的な濾
過に必要とされる多孔度を後に得るのに効果的な量で混合物中に燃切り剤を含む
のが慣習である。燃切り剤は、焼成段階で未焼成体から燃え切る任意の粒状物質
（結合剤ではない）である。使用できる燃切り剤の例としては、本発明はそれら
に限定されるものではないが、室温で固体である非蝋状有機物、元素の炭素、お
よびこれらの組合せである。その例としては、グラファイト、セルロース、小麦
粉等が挙げられる。元素の粒状炭素が好ましい。グラファイトは、処理に与える
悪影響を最も少ないので特に好ましい。例えば、押出プロセスにおいて、混合物
のレオロジーは、グラファイトが用いられた場合に良好である。一般に、グラフ
ァイトの量は、粉末材料に基づいて、約10％から約30％まで、より一般的には、
約15％から約30％までである。

【００３２】本発明にしたがって、モレキュラーシーブを物体に成形することもできる。モ
レキュラーシーブは、分子を吸着するのに適したサイズの細孔を有する結晶性物
質である。モレキュラーシーブは、結晶化形態またはアンモニウム形態または水
素形態であっても差し支えなく、もしくは、陽イオンによりイオン交換されてい
るまたは陽イオンが含浸されていても差し支えない。モレキュラーシーブは、物
体に成形される前または製品物体が形成された後のいずれかに、イオン交換され
た形態で提供されても、または陽イオンが含浸されても差し支えない。イオン交
換法および含浸法は、よく知られたプロセスである。そのような処理は、本発明
の範囲内である。

【００３３】本発明を実施するのに好ましいモレキュラーシーブの例としては、炭素モレキ
ュラーシーブ、ゼオライト、メタロホスフェート、シリコアルミノホスフェート
、およびこれらの組合せが挙げられる。炭素モレキュラーシーブは、炭素材料か
ら作製された明確に定義された微小細孔を有する。

【００３４】本発明に特に適したモレキュラーシーブはゼオライトである。適切なゼオライ
トの例は、ＺＳＭ−５のようなペンタシル、超安定ＹのようなＹ、ベータ、モル
デンフツ石、１３ＸのようなＸ、またはそれらの混合物である。

【００３５】本発明を実施するのに、任意の焼結可能な金属または金属組成物を使用できる
。特に適しているのは、鉄族金属、クロム、およびアルミニウムの組成物であり
、好ましい鉄族金属は鉄である。特に好ましいのは、Ｆｅ、Ａｌ、およびＣｒで
ある。例えば、他の考えられる添加物を含む、Fe5-20Al5-40Cr、およびFe7-10Al
10-20Cr粉末が特に適している。金属粉末の一般的な組成物のいくつかが、ここ
に引用する、米国特許第4,992,233号、同第4,758,272号、および同第5,427,601
号に開示されている。米国特許第4,992,233号は、必要に応じて、Ｓｎ、Ｃｕ、
およびＣｒを含む、ＦｅおよびＡｌの金属粉末組成物から作製された多孔質焼結
体の製造方法に関する。米国特許第5,427,601号は、重量パーセントで、約5-40
％のクロム、約2-30％のアルミニウム、0-約5％の特定金属、0-約4％の希土類酸
化物添加剤および残りの量の鉄族金属、並びに例えば、ＭｎまたはＭｏのような
混入の避けられない不純物から実質的になる組成を有し、好ましい鉄族金属は鉄
である多孔質焼結体に関する。希土類酸化物が存在する場合には、この特定金属
は、Ｙ、ランタニド、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｓｉ、アルカリ土類金属、Ｂ、Ｃｕ、
およびＳｎの内の少なくとも１つである。希土類酸化物が存在しない場合には、
この特定金属は、Ｙ、ランタニド、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｓｉ、およびＢの内の少
なくとも１つであり、アルカリ土類、Ｃｕ、およびＳｎが必要に応じて添加され
る。

【００３６】一般に、粉末材料は微細粉末であり（粗い粒状材料と対照的に）、そのうちの
成分のいくつかは、クレイのように、例えば、水と混合されたときに可塑性を与
えるか、または有機結合剤と組み合わされたときに、可塑性に寄与することがで
きる。

【００３７】結合剤、溶媒、および非溶媒の重量パーセントは、以下の数式により非有機固
体に関して超過して加えられたものとして計算される：

【数１】結合剤結合剤の機能は、無機粉末を結合し、溶媒と混合されたときに、バッチに可塑
性を与えることにある。本発明に用いられる好ましい結合剤は、水性ベース、す
なわち、極性溶媒と水素結合である。結合剤の例としては、セルロース、デンプ
ン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルピロリドン）、グアールガム、キ
サンゴム、カラギーナン等のようなゴム、アルギン酸エステル、ポリエチレンオ
キシド、ポリアミド、および／またはポリアクリレートが挙げられる。結合剤と
架橋剤との組合せを、結合剤成分（例えば、ポリビニルアルコールとホウ砂、ポ
リアクリレートとポリ（ビニルアルコール））として用いても差し支えない。疎
水性に修飾された水性結合剤を用いても差し支えない。

【００３８】水性系には、セルロースエーテル結合剤が、本発明を実施する上で特に有用で
ある。

【００３９】本発明による典型的なセルロースエーテル結合剤の例としては、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、ナトリウムカルボキシメチルセル
ロース、およびその混合物が挙げられる。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が、本発明を実施する上の有機結合剤として特に適しており
、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
合せが好ましい。セルロースエーテルの好ましい供給源は、ダウケミカル社から
のメトセル(Methocel)Ａ４Ｍ、Ｆ４Ｍ、Ｆ２４０、およびＫ７５Ｍセルロース製
品である。メトセルＡ４Ｍセルロースは、メチルセルロースである。メトセルＦ
４Ｍ、Ｆ２４０、およびＫ７５Ｍセルロース製品は、ヒドロキシプロピルメチル
セルロースである。

【００４０】メチルセルロースのような好ましいセルロースエーテル結合剤の性質は、保水
性、水溶性、表面活性または湿潤性、混合物の増粘、未焼成体に湿潤および乾燥
未焼成強度を提供すること、熱ゲル化および水性環境中の疎水性会合である。非
溶媒との疎水性会合および溶媒との水素結合を促進させるセルロースエーテル結
合剤が望ましい。非溶媒との疎水性会合を提供する置換基の例としては、メトキ
シ基、プロポキシ基、およびブトキシ基が挙げられる。疎水性会合を与えるこれ
らの置換基は、結合剤のゲル強度にも寄与する。極性溶媒、例えば、水との水素
結合の相互作用を最大にする置換基としては、ヒドロキシプロピル基およびヒド
ロキシエチル基が挙げられ、程度は小さいが、ヒドロキシブチル基も挙げられる
。このような特性の組合せにより、結合剤は、溶媒と非溶媒との間に界面にいる
ことができる。

【００４１】特に良好な疎水性−親水性バランスを与えるセルロースエーテルは、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、ヒドロキシエチルまたはヒドロキシプロピルと、メチル、エ
チル、プロピル、およびブチルセルロースとの組合せである。

【００４２】重合体鎖に沿った置換基の分布（ランダム対ブロック）も、結合剤のゲル強度
の決定に重要な役割を果たす。ブロック置換は、ランダム置換と比較して、より
高いゲル強度に寄与する。

【００４３】ゲル強度は、溶媒中の結合剤の濃度が増加するにつれ増加する。溶媒中の結合
剤の濃度が増加すると、熱ゲル化温度が低くなる。

【００４４】有機結合剤は、典型的に粉末材料の約2-12重量％、より典型的に約2-4％を構
成する。

【００４５】溶媒溶媒は、結合剤をその中に溶解させ、したがって、バッチに可塑性を与え、粉
末を湿潤させる媒質を提供する。溶媒は、通常水または水混和性溶媒である、水
性ベース、または有機ベースであっても差し支えない。結合剤および粉末粒子の
水和を与える水性ベースの溶媒が最も有用である。

【００４６】非溶媒非溶媒は、少なくとも、前記結合剤、前記溶媒、および前記粉末材料にとって
の溶媒ではない。非溶媒は、結合剤と溶媒との組合せよりも粘度が低い。非溶媒
中へのセルロースエーテル結合剤の部分溶解度により、非溶媒の粘度が増大し、
固練りバッチを形成するのに必要な潤滑特性が失われる。このことにより、成形
圧およびトルクが増大してしまう。この非溶媒の機能は、溶媒中の結合剤の強度
を維持しながら、成形に必要な流動性を提供することにある。非溶媒は、界面活
性剤、二次結合剤、滑剤、および流動性能を向上させる添加剤を溶解できる。溶
解した物質の量は、混合物のレオロジーに悪影響を与えないような量であるべき
である。

【００４７】水性結合剤系の場合には、非溶媒は、溶媒、例えば、水の中の結合剤に対して
疎水性である。好ましい結合剤と溶剤との組合せの一つは、水中のセルロースエ
ーテルである。この組合せにおいて、この非溶媒は、この結合剤のメトキシ置換
基により疎水的に会合する。この組合せは、コージエライトおよび／またはムラ
イト形成原料粉末にとって特に有利である。

【００４８】水のような水性ベースの結合剤の溶媒に関して、非溶媒は、合成物質および天
然物質の両方から選択することができる。

【００４９】米国特許出願第09/115,929号、同第09/116,144号、同第09/320,938号、および
同第09/321,013号は、非溶媒を開示しており、ここに引用される。

【００５０】オルガノシリコン化合物オルガノシリコン化合物は、焼成製品の強度と耐久性に寄与する無機結合剤に
転化する。オルガノシリコン化合物は、焼成の際にシリカを生成する材料である
。この化合物は、非溶媒の少なくとも一部として、またはそれとは別の成分とし
て、すなわち、非溶媒組成物とは独立した成分として存在しても差し支えない。
非溶媒成分全体により、固練り混合物および未焼成物体が得られる限りは、オル
ガノシリコン化合物の様々な組合せを用いることができる。

【００５１】オルガノシリコン化合物は一般に、シロキサンと称される化合物の１つ以上の
群である。典型的に、これらのシロキサンは、アルキル、アリール、および／ま
たはヒドロキシ官能基を有する。これらの化合物は、好ましくは以下を有するポ
リシロキサンであって差し支えない：(1)ヒドロキシル官能基、ここで、化合物
は、例えば、シリコーン樹脂のようなシラノール末端シロキサンである；または
(2)官能基としてジメチル、ジフェニル、フェニル、メチル、および／またはフ
ェニルメチル、ここで、化合物は、例えば、ポリジメチルシロキサンである。

【００５２】ポリジメチルシロキサンは、シロキサン鎖の網状構造を形成する、ケイ素と酸
素の原子が交互になった高分子主鎖からなる。２つのメチル基が、各々のケイ素
原子に結合した側鎖として見られる。繰返し単位の数は、幅広い範囲の分子量を
与えるように1から数千までに亘ることができる。しかしながら、シロキサン鎖
の柔軟性により、これらの高分子は、この幅広い分子量範囲に亘り流体として存
在でき、粘度が分子量と共に増加する。微視的には、そのような流体の構造は、
メチル側基の間の低い分子間力、およびより低い表面エネルギーの特徴を示すシ
ロキサン主鎖の独特な柔軟性を与える。

【００５３】オルガノシリコン化合物は様々な形態で使用できる。例えば、ポリジメチルシ
ロキサンを使用する好ましい方法は、溶媒を用いずに、均一な分布、および高強
度が達成されるエマルションである。固体のシリコーン樹脂は、そのまま使用し
ても、または二塩基性エステルのような溶媒中に溶解させても、またはコロイド
状分散液を形成するために水および界面活性剤と、固体として混合しても差し支
えない。固体としてそのまま使用する場合には、組成物に混合することができる
。この形態は都合がよい。なぜならば、ある程度強度を犠牲にすることもあるが
、後に除去する必要のある溶媒がないので、その樹脂は容易に加工できるからで
ある。溶媒中に溶解する場合には、混合がより均一であり、物体の未焼成強度が
良好であることが利点となる。

【００５４】固体のオルガノシリコン材料は、そのままかまたはコロイド状分散液の形態か
にかかわらず、非溶媒とは別に使用するのに適している。溶媒中に溶解された固
体材料は、非溶媒の一部として使用できるが、他の非溶媒も存在する。

【００５５】非溶媒組成物とは独立して使用する場合には、約2,000から4,000の分子量を有
するシリコーン樹脂を使用することが都合よい。

【００５６】非溶媒の少なくとも一部として使用する場合には、オルガノシリコン化合物（
流体形態にある）は、典型的に、約40から350センチポアズの室温での粘度を有
する。この実施の形態において、好ましいオルガノシリコン化合物は、例えば、
約3,000から14,000までの比較的小さい分子量を有する、ポリジメチルシロキサ
ンである。

【００５７】非溶媒の少なくとも一部として使用する場合には、オルガノシリコン化合物は
、水性エマルションの形態で使用しても差し支えなく、疎水性部分が実際の非溶
媒の少なくとも一部であり、水性部分が溶媒の部分である。この後者の実施の形
態のいくつかの例は、(1)水性ポリジメチルシロキサンエマルション、ここで、
このポリジメチルシロキサンは約14,000から120,000までの分子量を有する；お
よび(2)シラノール末端のポリシロキサンの水性エマルション、ここで、このシ
ラノール末端のポリシロキサンは、約40,000から160,000までの分子量を有する
；である。

【００５８】オルガノシリコン化合物が非溶媒の少なくとも一部として含まれる場合、非溶
媒の他の成分として炭化水素を含有することが都合よい。有用な炭化水素の例と
しては、アルカン、アルケン、アルキン、脂環族、合成滑剤原料（工業、自動車
、農業）、ポリオレフィン、および芳香族が挙げられる。これらの種類の材料の
例としては、パラフィン油、例えば、鉱油、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
チレンが挙げられる。

【００５９】この実施の形態において、非溶媒は、好ましくは、アルキル、アリール、およ
び／またはヒドロキシ官能基を有するポリシロキサン、および直鎖および／また
は枝分れ鎖、飽和および／または不飽和であって差し支えない炭化水素、および
／または芳香族を含む環状炭化水素、および／または8から40までに亘る分布を
有する炭素鎖長を示すハロゲン化炭化水素から構成される。最も都合よくは、ポ
リジメチルシロキサンおよび炭化水素から構成される非溶媒であり、この炭化水
素は、軽鉱油（Ｃ₁₈−Ｃ₃₆）、イソパラフィン（例えば、Ｃ₉−Ｃ₁₂（無臭ミネ
ラルスピリット）、Ｃ₁₂−Ｃ₁₅、またはＣ₁₅−Ｃ₂₀）、および／またはポリアル
ファオレフィン（例えば、Ｃ₁₅−Ｃ₂₀、またはＣ₂₀−Ｃ₃₀）である。

【００６０】オルガノシリコン化合物と共に使用できる他の非溶媒の例としては、フッ素化
合物、リン酸エステル、エステル、液体ＣＯ₂、超臨界流体、例えば、超臨界Ｃ
Ｏ₂、および所定のセルロースエーテルについて熱ゲル化温度よりも高い温度で
の熱水、並びにこれらの組合せが挙げられる。非溶媒として熱水が用いられる場
合、少なくとも１つの他の非溶媒成分と組み合わされる。

【００６１】エステルの例としては、合成のモノエステルおよびジエステル、および天然の
脂肪酸エステル（グリセリド）が挙げられる。モノエステルおよびジエステルの
例としては、アジピン酸エステル、フタル酸エステル、トリメチロールプロパン
のようなポリオールエステルが挙げられる。脂肪酸エステルの例としては、大豆
油、ヒマワリ、ヤシ、トウモロコシ、ココヤシ、綿実、ひまし油、落花生油、精
油（バラ、ジャスミン、オレンジ、ライム等）、大豆脂肪酸、獣脂、ベーコング
リース、ラード、および魚油のような天然の植物および動物のグリセリドが挙げ
られる。

【００６２】非溶媒はまた、固体の融点以上で処理される限りは、固体であって差し支えな
い。例えば、22より大きい長い炭素鎖の脂肪酸および脂肪アルコールは、単独で
または他の非溶媒成分と組み合わせて用いても差し支えない。

【００６３】特に有用な非溶媒の例としては、炭化水素、鎖中に22より多い炭素原子を有す
る脂肪酸、鎖中に22より多い炭素原子を有する脂肪アルコール、鎖中に14以上の
炭素原子を有する天然エステル、合成エステル、およびこれらの組合せが挙げら
れる。

【００６４】結合剤の溶媒も、バッチ中に添加剤を使用することにより、結合剤の部分非溶
媒および部分溶媒として機能するように作製できる。例えば、水のような水性溶
媒およびセルロースエーテル結合剤の場合には、セルロースエーテル結合剤に関
するよりも水に関する親和性が大きい添加剤が、セルロースエーテルを脱水する
。この添加剤は、水の溶媒−非溶媒特性をシフトさせるのに用いることができる
。脱水の程度は、添加剤の濃度に依存する。水の溶媒／非溶媒のバランスは、グ
リセリン、コーンシロップ、メイプルシロップ、ショ糖、ソルビトールのような
添加剤、およびアルカリ金属とアルカリ土類金属の塩のような電解質の種類およ
び濃度について調節することができる。

【００６５】特に適切な非溶媒の組合せの例としては、シリコーン油および無臭ミネラルス
ピリットのような低分子量炭化水素が挙げられる。

【００６６】界面活性剤界面活性剤は、無機粉末間、無機物と有機物との間、および有機系の成分間の
界面特性を決定する上で重要な役割を果たす。界面活性剤には、結合剤のゲル強
度、結合剤ゲルの無機物への付着、および非溶媒の結合剤への付着を決定する上
で最も大きい影響がある。界面活性剤は、溶媒と非溶媒との間の乳濁化を促進さ
せる。好ましい界面活性剤は、溶媒と非溶媒との間の界面で結合剤と共存する。
調製された混合物において、界面活性剤は、溶媒および非溶媒の両方において少
なくとも部分的に混和性である。界面活性剤は、無機粉末を分散／湿潤させる。

【００６７】典型的に、界面活性剤は、他の物質がない状態でそれ自体、室温で溶媒中に不
溶性であれば適している。

【００６８】本発明を実施するのに使用できるある界面活性剤は、Ｃ₈からＣ₂₂までの脂肪
酸および／またはそれらの誘導体である。これらの脂肪酸と共に使用できる追加
の界面活性剤成分としては、Ｃ₈からＣ₂₂までの脂肪酸エステル、Ｃ₈からＣ₂₂ま
での脂肪アルコール、およびこれらの組合せが挙げられる。好ましい界面活性剤
は、ステアリン酸、ラウリン酸、オレイン酸、リノレン酸、パルミトレイン酸、
およびそれらの誘導体、ラウリル硫酸アンモニウムと組み合わされたステアリン
酸、並びにこれら全ての組合せである。最も好ましい界面活性剤は、ラウリン酸
、ステアリン酸、オレイン酸、およびこれらの組合せである。この後者の界面活
性剤の群と共に使用する特に好ましい非溶媒は、軽鉱油である。また、オルガノ
シリコン化合物は、混合物中の材料間の表面張力を減少させる能力のために、界
面活性剤としても機能できる。

【００６９】剛性に寄与する主要な相互作用は、結合剤の、(1)溶媒、(2)界面活性剤、(3)
界面活性剤−溶媒、(4)無機物−溶媒、および(5)無機物−界面活性剤−溶媒との
相互作用である。

【００７０】バッチ形成機構最良の結果のためには、様々なバッチ成分を添加する順序が重要である。バッ
チの調製は、成形工程の前に二段階で行うことが好ましい。

【００７１】バッチ調製の第１段階すなわち湿潤段階において、粉末粒子、界面活性剤、お
よび結合剤を乾燥混合し、リトルフォードミキサ等の中で溶媒を加える。この溶
媒は、バッチを可塑化するのに必要な量より少ない量で加えられる。溶媒として
水を使用する場合、水が結合剤および粉末粒子を水和させる。次いで、非溶媒を
この混合物に加えて、結合剤および粉末粒子を濡らす。非溶媒は一般に、水より
も小さい表面張力を有する。その結果、非溶媒が溶媒よりもずっと容易に粒子を
濡らしつくす。この段階で、粉末粒子は、界面活性剤、溶媒、および非溶媒によ
り被覆され、分散されている。オルガノシリコン化合物は、その物理的形態に依
存して、固体であれば、前記固体と共に加えても差し支えなく、またはエマルシ
ョン、流体、溶液、またはコロイド状分散液の場合には、溶媒の前または後に加
えても差し支えない。

【００７２】可塑化は第二段階で行うことが好ましい。この段階において、第一段階からの
湿潤混合物は、例えば、二軸スクリュー押出機／ミキサ、オーガーミキサ、マラ
ーミキサ、またはダブルアーム等のような、バッチが可塑化される任意の適切な
ミキサ中で剪断される。可塑化中に、結合剤は溶媒中に溶解し、ゲルが形成され
る。形成されたゲルは、その系には溶媒がかなり不足しているので、固練りであ
る。界面活性剤は、結合剤−ゲルを粉末粒子に付着させることができる。非溶媒
はある程度、粒子凝集体の外側（粒子間領域）およびバッチとバッチを含有する
容器の壁、例えば、ミキサ、または押出機、もしくはダイの壁との間の界面に浸
透する。この結果、その内部で固練りであり、その外部で潤滑されているバッチ
が得られる。

【００７３】したがって、バッチは、非溶媒および界面活性剤の膜によりさらに被覆される
結合剤ゲルにより結合／接着された溶媒／界面活性剤／非溶媒により分離された
粒子の系である。理論により拘束することを意図するものではないが、この系の
最も重要な役割は、結合剤／界面活性剤を、溶媒および非溶媒潤滑流体の間の界
面で共存させることであると考えられる。この界面での結合剤および界面活性剤
は、溶媒と水素結合し、非溶媒と疎水的に会合する。界面活性剤が界面から結合
剤を動かす場合、柔軟バッチまたは可塑化されていないバッチが得られる。

【００７４】次いで、得られた固練りバッチを、例えば、押出し、射出成形、スリップキャ
スティング、遠心鋳造、圧力鋳造、乾式成形等のような、可塑化混合物を成形す
る任意の既知の方法により未焼成体に成形する。本発明は、ダイを通しての押出
しにもっとうまく適している。

【００７５】押出操作は、油圧式ラム押出プレス、または二段脱気一軸オーガー押出機、も
しくは吐出端にダイアセンブリが取り付けられた二軸スクリューミキサを用いて
行うことができる。後者の場合、バッチ材料をダイに押し通すのに十分な圧力を
発生させるために、材料および他の加工条件にしたがって、適切なスクリュー部
材を選択する。押出しは、垂直でも水平でも差し支えない。

【００７６】固練りバッチは押出機およびダイに通されるときに、粒子間領域内およびバッ
チと押出機／ダイの壁との間の界面で潤滑液体の膜が、固練りバッチについての
全押出圧を低く維持するのに必要な潤滑を与える。第２段階すなわち可塑化段階
において混合プロセスが高剪断ではない場合、可塑化は、ダイを通る、例えば、
ハニカムを形成する際の、スロットおよび孔を通る高剪断のために、ダイを通る
押出し中に生じるであろう。

【００７７】非溶媒により与えられた潤滑は、固練りバッチをダイ／押出機の壁で滑らせる
ことができる。固練りバッチが押し出されるときに、ダイを通る高剪断の地点で
、非溶媒は、バッチとダイ／押出機の壁との間の界面に、バッチからある程度絞
り出される。非溶媒対溶媒の界面への優先浸透に関する駆動力は、(1)非溶媒の
粘度が、結合剤−溶媒ゲルまたは混合物の粘度よりも著しく低いこと、(2)非溶
媒が、溶媒と不相溶性である、すなわち、水性溶媒の場合にはそれに対して疎水
性であること、および(3)溶媒が、浸透自由な非溶媒とは対照的に、水和により
結合剤および無機物によって保持されていることによるものである。

【００７８】本発明の予期せぬ利点は、成形、例えば、押出しが、以前に可能であったより
も著しく低い温度、すなわち、少なくとも約25％低い温度で行えることである。
低温加工の利点の中でも、本発明の場合の低温では、従来のバッチに関するより
も大きい供給量（少なくとも2倍、一般的に、約2-2.5倍大きい）での押出しが可
能となる。観察された温度減少は、混合トルクが低いことによるためである。混
合トルクが低いのは、粒子間摩擦が小さいこと、およびバッチと押出機／ダイの
壁との摩擦が小さいことのためである。温度が低いことにより、セルロースエー
テル結合剤を、熱ゲル化温度よりもずっと低い温度で加工できる（少なくとも25
％低い）。本発明の予期せぬ利点は、セルロースエーテル結合剤（溶媒としての
水中において）がより大きい処理量でより高いゲル強度で加工できる方法が与え
られることである。このことは、より大きい処理量能力は、低いゲル強度のセル
ロースエーテルの使用により達成されていた従来のバッチとは直接反対である。
ゲル強度が低いと、誘電乾燥中に乾燥ふくれが生じてしまう。さらに、バッチの
加熱速度は、処理量が増加すると、従来のバッチよりも著しく低い。

【００７９】本発明の押出性の利点は、(1)成形体の周囲でのセルの直交性、および(2)滑ら
かな表皮である。

【００８０】本発明の固練りバッチは、ダイから排出された時点で良好な形状維持を示す。
マルチセルラ構造体の場合、表皮に近い部分の周囲でのセルの直交性が大いに改
善される。

【００８１】本発明は、一般的に、約2.54-12.7ｃｍ／秒（1-5インチ／秒）の速度でのハニ
カムのラムおよび二軸スクリュー押出しにとって特に都合よい。

【００８２】本発明の物体は、任意の都合のよいサイズおよび形状を有していても差し支え
なく、本発明は、可塑性粉末混合物が成形される全てのプロセスに適用できる。
本発明のプロセスは、ハニカムのようなセルラモノリス体の製造に特に適してい
る。セルラ体には、触媒、吸着、電気加熱触媒、ディーゼル粒状フィルタ、溶融
金属フィルタのようなフィルタ、熱交換器のコア等のような多くの用途への使用
が見出されている。

【００８３】一般的に、ハニカム密度は、約235セル／ｃｍ^２（1500セル／平方インチ）か
ら約15セル／ｃｍ^２（100セル／平方インチ）までに亘る。本発明のプロセスに
より製造されるハニカムの例としては、本発明が以下のようなものに限定される
ものと理解すべきではないが、各々約0.1ｍｍ（4ミル）の壁厚を有する、約94セ
ル／ｃｍ^２（約600セル／平方インチ）、または約62セル／ｃｍ^２（約400セル／
平方インチ）を有するものが挙げられる。典型的な壁厚は、約0.07ｍｍから約0.
6ｍｍ（約3ミルから約25ミル）までであるけれども、より良好な装置では約0.02
-0.048ｍｍ（1-2ミル）の厚さも可能である。この方法は、薄壁／高セル密度ハ
ニカムの押出しに特に適している。

【００８４】本発明の固有の材料の剛性または湿潤未焼成強度は、従来の混合物に関するよ
りも、典型的に約2-2.5倍大きい。

【００８５】前方面積の大きいハニカムにとって、剛化は重要である。例えば、典型的に約
12.7-22.9ｃｍ（5-9インチ）の直径と、より低いセル密度と、非常に薄い壁、例
えば、0.07-0.12ｍｍ（3-5ミル）のハニカムが、押出ダイから吐出されるときに
、より変形し易い。本発明によれば、周辺にはセルのひずみがなく、形状が著し
く改善される。したがって、本発明の急速剛化効果は、それらの種類の構造物に
とって特に有益である。

【００８６】バッチの剛性に加えて、本発明の別の重要な利点は、未焼成物品の形状の維持
が改善されていることである。形状の維持は、複雑な構造物の形成に特に有益で
ある。例えば、3-6ミル（0.07-0.14ｍｍ）以下の薄壁セルラ構造物の形状は、二
軸スクリュー押出しに関しては、2-2.5倍、ラム押出しに関しては、それより高
い押出速度で典型的に維持される。

【００８７】本発明の別の利点は、押出ダイ、およびスクリュー部材の摩耗を減少させ、し
たがって、それらの寿命を延長させることである。

【００８８】次いで、未焼成体は、乾燥時間が、この未焼成体中に水が少ないために短いこ
とを除いて、既知の技法にしたがって乾燥させ、焼成することができる。また、
従来のバッチに関するよりも、少ない乾燥エネルギーしか必要とされない。この
ことは、誘電乾燥操作において特に有益である。

【００８９】温度および時間の焼成条件は、その物品の組成、サイズおよび形状に依存し、
本発明は、特定の焼成温度および時間に制限されない。例えば、主にコージエラ
イトを形成するための組成において、温度は典型的に約1300℃から約1450℃まで
であり、これらの温度での保持時間は、約１時間から約６時間までである。主に
ムライトを形成するための混合物に関しては、前記温度は約1400℃から約1600℃
までであり、これらの温度での保持時間は約１時間から約６時間までである。以
前に記載したコージエライト−ムライト組成物を生じるコージエライト−ムライ
ト形成混合物に関しては、前記温度は約1375℃から約1425℃までである。焼成時
間は、材料の種類と量および装置の性質に依存するが、典型的な合計焼成時間は
約20時間から約80時間までである。金属物品に関しては、前記温度は、還元雰囲
気、好ましくは水素中で、約1000℃から約1400℃までである。焼成時間は、上述
した要因に依存するが、典型的に少なくとも２時間であり、典型的に約４時間で
ある。ゼオライト体に関しては、前記温度は空気中で約400℃から約1000℃まで
である。焼成時間は、上述したような要因に依存するが、典型的に約４時間であ
る。

【００９０】理論により拘束することを意図するものではないが、オルガノシリコン化合物
を使用することには以下の利点があると考えられている：(1)焼成中に無機Ｓｉ
Ｏ₂が形成されるために焼成の際に構造的再構成が少なく、損失重量が少ないた
めに亀裂の可能性が減少すること、(2)オルガノシリコン化合物が、焼成中のバ
ッチの有機成分の燃切りにより生じる発熱の強度を減少するように働くこと。こ
のために、物品中の熱勾配が減少することにより、亀裂レベルも減少するであろ
う；(3)オルガノシリコン化合物は、粒子間に強力な結合を形成する無機結合剤
系として働くことのできる、シリカへの転化により残されたシリカ網状構造の形
成のために、600℃以上まで、焼成スケジュールの結合剤除去段階の最中の物品
の強度を改善することが示された。これは、除去されるときに強度の小さい部分
を残す非シリコーン流体とは対照的である。

【００９１】本発明をより完全に説明するために、以下の非限定的実施例を提示する。全て
の部、部分、および百分率は、別記しない限り重量に基づくものである。

【００９２】実施例１：非溶媒の一部としてのシリコーン様々な組成が表１に示されている。いくつかの組成が、非溶媒の一部または全
てとして100センチストークスのシリコーン流体を含有している。直径0.64ｃｍ
（1/4インチ）のロッドを組成物から押し出し、8時間に亘り400℃で焼成した。4
00℃での強度は、物品の亀裂にとって重要であると考えられている。焼成スケジ
ュールの低温期間中、特に、メチルセルロース結合剤の燃切り中またはその後に
材料を強化することができれば、その材料は亀裂に対する耐性がより強いであろ
う。具体例1-1は非溶媒を含有しない組成を示している。具体例1-2は非溶媒とし
て9％の鉱油を有する組成を示している。鉱油を添加すると、ロッドにおける強
度がほぼ50％損失する（具体例1-1対1-2）のが分かる。しかしながら、非溶媒の
一部としてシリコーン流体により鉱油を置換またはある程度置換すると、焼成ス
ケジュールのこの期間中に強度が増加する。実際に、強度は、非溶媒を含有しな
いものを越えて増加する。

【００９３】

【表１】全ての表に関して、Ｃは比較例を示し、Ｉは本発明の具体例を示す。

【００９４】鉱油とシリコーン流体とのブレンドは、押出し後の剛性および低温強度の最良
の組合せを与えることが分かった。表２は、シリコーン流体／鉱油のブレンドに
ついての流動学データを示している。

【００９５】

【表２】Ｌ／Ｄは、組成の剛性の尺度である。ＰＬＤ比は、最終リボンの押出圧対荷重
／変形（Ｌ／Ｄ）の比として与えられる。ＰＬＤが低いほど、所定の押出圧での
バッチの剛性が高くなる。薄壁ハニカム構造体の押出しにとっての理想的な状況
は、高剛性と組み合わされた低押出圧である。したがって、低ＰＬＤ比が望まし
い。シリコーン流体を含有するバッチのＰＬＤ比は、鉱油のみに関して見られた
値に極めて近いのが表２から分かる。これらのバッチでは、シリコーン流体の鉱
油に対する比率が高くなると、剛性がわずかに減少する。

【００９６】シリコーン流体を有するものと有さない未焼成物品の示差熱分析データが表３
に示されている。バッチにシリコーン流体を添加すると、約150-500℃でバッチ
の有機成分の燃切りにより生じる発熱ピークの下の面積の減少により示されるよ
うに、発熱活性が減少するのが分かる。

【００９７】

【表３】バッチに油を添加すると、油を含まない組成物よりも発熱程度が増加するのが
分かる。しかしながら、少量のシリコーンの置換でさえ、発熱の程度を減少させ
られる。発熱は、物品の中で温度差を生じることがあり、これによって、収縮中
に内部応力が生じることがある。これらの応力は、かなり厳しい場合には、亀裂
につながることもある。したがって、発熱程度の減少は、焼成スケジュールのこ
の低温期間中の増加した強度と組み合わされたシリコーンの添加により、この温
度範囲における亀裂の傾向を減少させると予測される。

【００９８】実施例２：非溶媒の一部ではないシリコーン比較組成物および本発明の組成物をいくつか調製し、押し出し、強度および剛
性について測定した。最初の３つの組成は、比較例であり、最後の２つのものが
本発明を示す。最初の組成(4-1)は、ハニカム基体を形成するための原料の混合
物を示す。この組成は、非溶媒もシリコーンも含有しない。トルクは比較的高く
、剛性は比較的不足している。この組成は、高湿潤強度が重要である薄壁ハニカ
ムの押出しのような用途にとって都合悪いであろう。結合剤の燃切り後の強度は
、焼成中の寸法変化のために亀裂耐性にとって重要であると考えられている。

【００９９】組成4-2は、3:1の比で二塩基性エステル中に溶解されたある量のシリコーン樹
脂がバッチ材料に加えられた組成１に似た組成を示す比較例である。この組成は
、焼成スケジュールの低温領域において非常に高い強度を示す。しかしながら、
トルクは高く、剛性（Ｐ／Ｌ／Ｄにより示される）剛性は不十分であり、組成4-
1に見られた値と同様である。したがって、この組成も、薄壁ハニカム基体の押
出しにとって適切ではないであろう。

【０１００】組成4-3は、組成4-1の組成と似た組成を示す。主な差は、非溶媒の存在である
。主な差は、この組成に見られる低トルクおよび高剛性に見られ、これにより、
薄壁ハニカム基体の押出しには都合よい。しかしながら、非溶媒を含有しない試
料(4-1)と比較して、500℃での強度がずっと低い。この低強度のために、この組
成には、他の２つの比較例よりも高いレベルの焼成亀裂が生じる。

【０１０１】組成4-4および4-5は本発明の組成を示し、これらの組成は、低レベルの焼成亀
裂に関する、500℃での高強度と組み合わされた、低トルクおよび高剛性に関す
る非溶媒の利点を有する。この特性の新規の組合せは、二塩基性エステル中に溶
解されたか、または乾燥材料として他の乾燥成分に加えられたシリコーン樹脂を
使用し、原料を溶媒および非溶媒と互いに混合し、形成されたままの混合物を押
し出すことにより達成される。

【０１０２】

【表４】特定の実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はそれら
の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された特許請
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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者マーケル，グレゴリーエイアメリカ合衆国ニューヨーク州 14814 ビッグフラッツウッドランドドライヴ 20 (72)発明者ペン，インエルアメリカ合衆国ニューヨーク州 14814 ビッグフラッツデイヴンポートロード 165 Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA36 AA37 CA01 CA10 GA14 GA15 GA16 GA17 GA21 PA25 4G054 AA06 AB09 BD00 BD02 BD12 BD19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼成体を製造する方法において、 a) i) 粉末材料、 ii) 結合剤、 iii) 該結合剤の水性溶媒、 iv) 界面活性剤、および v) 少なくとも前記結合剤、前記溶媒、および前記粉末材料に関する非溶
媒、を含む成分を配合し、ここで、前記成分にオルガノシリコン化合物が含まれ、前記非溶媒が、前記溶媒と組み合わされた前記結合剤よりも粘度が低く、前記溶媒の量が、前記非溶媒の存在しない場合に用いられたであろう量よりも
少なく、前記成分が、以後に形成される混合物および未焼成体の剛性が改善されるよう
に選択される、 b) 前記成分を混合し、可塑化して、可塑化混合物を調製し、 c) 該可塑化混合物を成形して、未焼成体を形成し、 d) 該未焼成体を焼成して、焼成体を製造する、各工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】前記溶媒が水であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】前記結合剤がセルロースエーテルを含むことを特徴とする請
求項２記載の方法。
【請求項４】前記セルロースエーテルが、メチルセルロース、メチルセル
ロース誘導体、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３記載の方法。
【請求項５】前記オルガノシリコン化合物が１つ以上のシロキサンを含む
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】前記オルガノシリコン化合物が、アルキル、アリール、ヒド
ロキシ、およびそれらの組合せからなる群より選択される官能基を有するポリシ
ロキサンを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】前記オルガノシリコン化合物がヒドロキシ官能基を有するポ
リシロキサンを含み、該オルガノシリコン化合物がシラノール末端のシロキサン
であることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】前記オルガノシリコン化合物がシリコーン樹脂であることを
特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】前記オルガノシリコン化合物が、ジメチル、ジフェニル、フ
ェニル、メチル、フェニルメチル、およびそれらの組合せからなる群より選択さ
れる官能基を有するポリシロキサンを含むことを特徴とする請求項６記載の方法
。
【請求項１０】前記オルガノシリコン化合物がポリジメチルシロキサンで
あることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】前記オルガノシリコン化合物が、前記非溶媒の少なくとも
一部として前記成分と共に含まれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】前記オルガノシリコン化合物が、約40から350センチポア
ズの室温での粘度を有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】前記オルガノシリコン化合物が、約3,000から14,000まで
の分子量を有するポリジメチルシロキサンからなる群より選択されることを特徴
とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】前記オルガノシリコン化合物が、疎水性部分および水性部
分を有するエマルションの形態にあり、該エマルションの疎水性部分が前記非溶
媒の少なくとも一部として含まれ、前記水性部分が前記溶媒の少なくとも一部を
構成することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１５】前記オルガノシリコン化合物が、水性ポリジメチルシロキ
サンエマルションおよびシラノール末端のポリシロキサンの水性エマルションか
らなる群より選択され、前記ポリジメチルシロキサンが約14,000から120,000ま
での分子量を有し、前記シラノール末端のポリシロキサンが約40,000から160,00
0までの分子量を有することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】前記非溶媒が追加に炭化水素を含むことを特徴とする請求
項１１記載の方法。
【請求項１７】前記非溶媒が、アルキル、アリール、ヒドロキシ、および
それらの組合せからなる群より選択される官能基を有するポリシロキサン、およ
び8から40までに亘る分布を有する炭素鎖長を示す炭化水素から構成されること
を特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】前記非溶媒が、ポリジメチルシロキサンと、軽鉱油、イソ
パラフィン、ポリアルファオレフィン、およびそれらの組合せからなる群より選
択された炭化水素とから構成されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】前記オルガノシリコン化合物が前記非溶媒の一部ではない
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２０】前記非溶媒の一部ではない前記オルガノシリコン化合物が
、約2,000から4,000までの分子量を有するシリコーン樹脂であることを特徴とす
る請求項１９記載の方法。
【請求項２１】前記粉末材料がコージエライト形成原料であることを特徴
とする請求項１記載の方法。
【請求項２２】前記成形が、前記混合物を押出機に通し、次いで、ダイに
通して、未焼成押出物を形成することにより行われることを特徴とする請求項１
記載の方法。
【請求項２３】前記混合物が、二軸スクリュー押出機内で可塑化され、該
押出機から押し出されることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】前記混合物がハニカム構造体に押し出されることを特徴と
する請求項２２記載の方法。
【請求項２５】ハニカムの形態にある、請求項１記載の方法により製造さ
れた物体。