JP5330242B2 - 狭い気孔径分布のコージエライトセラミックハニカム物品およびその製造方法 - Google Patents
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Description
P10は以下の式により定義づけされる。
なおここで、タルク源の中央粒径の加重平均は、35μm以下であり、シリカ形成源の中央粒径の加重平均は35μm以下である。
Pc=1.872(HR2)−0.00128(HR2)(Tmax)−0.00230(HR2)(重量%カオリン)+0.0197(重量%カオリン)(d50カオリン)−0.0939(保持時間)+0.0420(重量%α−アルミナ)(d50α−アルミナ)+0.0103(重量%アルミナ水和物)(d50アルミナ水和物)+0.207(重量%気孔形成剤)−0.00146(%気孔形成剤)(d50気孔形成剤) 式8
式8において、「HR2」は、℃/時単位で1300〜1360℃の加熱速度であり;「Tmax」は、℃単位の最高焼成温度(「浸漬温度」)であり;「保持時間」は、時間単位の最高温度に保持された時間であり;「重量%α−アルミナ」は、コランダムとしても知られているα−アルミナの、無機バッチ組成物中の重量百分率であり;「重量%カオリン」は、全てのカオリンおよびか焼カオリン源を含み;「重量%アルミナ水和物」は、全ての水酸化アルミニウムおよび遷移アルミナ源、例えばAl(OH)3(ギブサイト)、ベーマイト、ダイアスポア、および遷移アルミナ例えばガンマアルミナおよびローアルミナを含み、全ての粒子サイズはミクロン単位である。
I−比=I(110)/[I(110)+I(002)] 式9
式中、I(110)およびI(002)は、XRDピークの六角形指標付け(hexagonal indexing)に基づく、コージエライト結晶格子内の(110)および(002)平面からのXRD反射のピーク高さである。I比は、軸方向横断面(チャネルの長さに直交)または横方向表面(ハニカム壁の焼成済み状態の表面)のいずれかの上での銅のKα放射線を用いたX線回折法により測定される。I比は、その負の熱膨張C軸がハニカム壁の平面に対して平行な状態でハニカム物品の中のコージエライト晶子が配向される度合の定量的尺度を提供する。かかる配向度が高いと、軸方向(チャネルの長さに対して平行な、壁の平面内)および半径方向(チャネルの長さに対して直交する、壁の平面内)の両方においてハニカム物品のCTEが低減することから、望ましい。ランダムに配向されたコージエライト結晶については、IAおよびITは両方共、およそ0.65に等しい。0.65より大きいITの値および0.65より低いIAの値は、コージエライト結晶が好ましくは、そのC軸が壁の平面に対して平行な状態に配向されている、ということを表わす。コージエライト結晶の全てが、そのC軸が壁の平面内にある状態で存在しなければならないとすると、ITの値は1.0となり、IAの値は0.0となると考えられる。
Claims (2)
- セラミックハニカム物品の製造方法において、
・タルク源、アルミナ形成源、カオリン源、およびシリカ形成源から選択される無機バッチ構成要素と、
・任意の気孔形成剤と、
・液体ビヒクルと、
・結合剤と
を含有する可塑化コージエライト前駆体バッチ組成物を提供するステップと、
前記可塑化コージエライト前駆体バッチ組成物からハニカム素地を形成するステップと、
前記ハニカム素地を、多孔質セラミックコージエライト組成物を含むセラミックハニカム物品へと転化する条件の下で、前記ハニカム素地を焼成するステップと
を含む製造方法であって、
前記多孔質セラミックコージエライト組成物が、%P<54である全多孔率(%P)と;d 10 ≧8μm(式中、d 10 は、全多孔率の10%がd 10 よりも小さい直径をもつ気孔で構成されている孔径である)と、d 90 ≦35μm(式中、d 90 は全多孔率の90%がd 90 よりも小さい直径をもつ気孔で構成されている孔径である)と、d f ≦0.50(式中、d f =(d 50 −d 10 )/d 50 である)とを示す気孔径分布とを含み、前記多孔質セラミックコージエライト組成物が、25℃〜800℃の温度範囲にわたり8.0×10 −7 /℃以下の熱膨張率係数を示し、
前記ハニカム素地を焼成するステップの焼成条件に、1360℃以上の最高温度で前記ハニカム素地を焼成することが含まれ、P 10 ≧18.5という関係が満たされる方法であって、式中、
P 10 =3.503[log 10 (HR 1 )]+3.106[log 10 (HR 2 )]+0.00446[(タルク源重量%)(タルク源d 50 )]+0.00497[(シリカ形成源重量%)(シリカ形成源d 50 )]+0.00857[(アルミナ形成源重量%)(アルミナ形成源d 50 )]−0.062(カオリン源重量%)+0.264(気孔形成剤重量%)−0.0147[(カオリン源重量%)(気孔形成剤重量%)]であり、かつ
HR 1 は、1200℃から1300℃までの第1の温度範囲にわたる℃/時単位の加熱速度として定義され、HR 2 は、1300℃から1360℃までの第2の温度範囲にわたる℃/時単位の加熱速度として定義され、ここでタルク源の中央粒径が35μm以下であり、シリカ形成源の中央粒径が35μm以下であることを特徴とする、製造方法。 - セラミックハニカム物品の製造方法において、
・タルク源、アルミナ形成源、カオリン源、およびシリカ形成源から選択される無機バッチ構成要素と、
・任意の気孔形成剤と、
・液体ビヒクルと、
・結合剤と
を含有する可塑化コージエライト前駆体バッチ組成物を提供するステップと、
前記可塑化コージエライト前駆体バッチ組成物からハニカム素地を形成するステップと、
前記ハニカム素地を、多孔質セラミックコージエライト組成物を含むセラミックハニカム物品へと転化する条件の下で、前記ハニカム素地を焼成するステップと
を含む製造方法であって、
前記多孔質セラミックコージエライト組成物が、%P<54である全多孔率(%P)と;d 10 ≧8μm(式中、d 10 は、全多孔率の10%がd 10 よりも小さい直径をもつ気孔で構成されている孔径である)と、d 90 ≦35μm(式中、d 90 は全多孔率の90%がd 90 よりも小さい直径をもつ気孔で構成されている孔径である)と、d f ≦0.50(式中、d f =(d 50 −d 10 )/d 50 である)とを示す気孔径分布とを含み、前記多孔質セラミックコージエライト組成物が、25℃〜800℃の温度範囲にわたり8.0×10 −7 /℃以下の熱膨張率係数を示し、
前記バッチ組成物に、20〜30μmの中央粒径および少なくとも0.85のタルク形態指数を有する、38〜42重量%のタルクまたはか焼タルク;2〜5μmの中央粒径を有する、6〜18重量%のカオリンまたはか焼カオリン;5〜8μmの中央粒径を有する12〜20重量%のαアルミナ;10〜15μmの中央粒径を有する12〜20重量%の水酸化アルミニウム;20〜30μmの中央粒径を有する10〜20重量%のシリカ形成源;20〜60μmの中央粒径を有する5〜20重量%の黒鉛気孔形成剤;および、0〜7重量%のベーマイトが含まれていること、及び、
前記ハニカム物品が、1200から1300℃まで少なくとも40℃/時の速度で、1300℃から1360℃まで少なくとも40℃/時の速度で焼成され、1410〜1430℃の最高温度で10〜30時間保持されること
を特徴とする、製造方法。
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