JP6267690B2 - アルカリ土類炭酸塩を使用したチタン酸アルミニウムの収縮制御 - Google Patents

アルカリ土類炭酸塩を使用したチタン酸アルミニウムの収縮制御 Download PDF

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Description

優先権
本出願は、その内容が依拠され、ここにその全てが引用される、２０１２年５月３１日に出願された米国特許出願第１３／４８４６２９号の米国法典第３５編第１２０条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
本発明は、セラミックハニカムを製造する方法に関し、より詳しくは、改善された収縮制御により製造されたチタン酸アルミニウム製ハニカムに関する。
形状に押し出される（すなわち、最終寸法に機械加工されない）チタン酸アルミニウム製ハニカムを製造する能力は、焼結または焼成プロセス中にそのフィルタがどれだけ収縮（または増大）するかのばらつきの適切な制御に依存する。次第に厳しくなってきたディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）の外形仕様には、押し出された未焼成ハニカムの収縮の注意深い制御が必要である。
セラミックハニカムにおける収縮のばらつきの程度を制御する方法は、ハニカム構造に押し出す前に、バッチ原材料を規定の粒径分布にか焼および／またはミリング／粉砕する工程を含む。例えば、炭化ケイ素製ハニカムにおいて、ケイ素の含有量を変えると、収縮挙動に影響することが示されてきた。その全開示をここに引用する、非特許文献１は、収縮および細孔径分布は、同じ組成内で粗いアルミナと微細なアルミナを混合することによって、変更し、制御できることを示した。その全開示をここに引用する、非特許文献２は、細孔径分布（細孔半径）は、バッチ中のチタニアの変化を制御することにより変更できることを示したが、これでは最終的な化学量論が変わってしまう。その全開示をここに引用する、特許文献１および２には、収縮のばらつきは、それぞれ、グラファイトおよび／またはアルミナの粒径分布を制御することによって制御できることが開示されている。しかしながら、収縮のばらつきは、説明されていない部分がまだある。
米国特許出願公開第２０１０／００５２２００号明細書 米国特許出願公開第２０１１／００５３７５７号明細書
したがって、比較的厳しいフィルタの外形仕様が達成されるような、ハニカムの大規模生産における日々の収縮のばらつきを最小にする効果的な様式が望ましい。
第１の実施の形態によれば、チタン酸アルミニウム製ハニカムの収縮のばらつきを低減させる方法は、チタン酸アルミニウム形成バッチ材料を調製する工程を含む。このチタン酸アルミニウム形成バッチ材料は、粒径分布を有するアルカリ土類炭酸塩を少なくとも１種類含む無機バッチ成分を含む。この少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、チタン酸アルミニウム製ハニカムの焼結中に予測される収縮に基づいて選択される。
別の実施の形態は、多孔質セラミックハニカムを製造する方法を特徴とする。この方法は、粒径分布を有するアルカリ土類炭酸塩を少なくとも１種類含むチタン酸アルミニウム形成バッチ材料を調製する工程を含む。この方法は、そのバッチ材料から未焼成体を形成する工程およびその未焼成体を焼成してセラミック体を得る工程も含む。この少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、チタン酸アルミニウム製ハニカムの焼結中に予測される収縮に基づいて選択される。
本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者には容易に明白であるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された本発明を実施することによって認識されるであろう。
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、本発明の実施の形態を提示しており、特許請求の範囲に記載された本発明の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているのが理解されるであろう。添付図面は、本発明のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。これらの図面は、本発明の様々な実施の形態を図解しており、説明と共に、本発明の原理および作動を説明する働きをする。
添付図面は、特許請求の範囲に記載された本発明のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。これらの図面は、制限ではなく、むしろ例示の実施の形態を図解することが意図されており、説明と共に、特許請求の範囲に記載された本発明の原理および作動を説明する働きをする。
粗いか微細な粒径を有する炭酸ストロンチウムを含む、チタン酸アルミニウムバッチ組成物の膨張率測定曲線を示すグラフ 粗いか微細な粒径を有する炭酸ストロンチウムがバッチ成分として添加された、焼成済みチタン酸アルミニウム部品のテンプレートおよびチューブゲージ特徴を示すグラフ
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示かつ説明のみであり、特許請求の範囲に記載された発明を制限するものではないことが理解されよう。本発明の実施の形態は、ここに開示された明細書の検討から、当業者には明白となろう。明細書および実施例は、説明のみとして考えられることが意図されている。
ここに用いたように、単数形の使用は、「少なくとも１つ」を意味し、そうではないと明白に示されていない限り、「たった１つ」に制限されるべきではない。それゆえ、例えば、「アルカリ土類炭酸塩」または「アルカリ土類」の使用は、「少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩」を意味することが意図されている。同様に、「粒径分布」または「前記粒径分布」の使用は、「少なくとも１つの粒径分布」を意味することが意図されている。
本開示は、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩を含む無機バッチ成分を含むセラミック体形成バッチ材料に関する。
ここに用いたように、「チタン酸アルミニウム形成バッチ材料」、「バッチ材料」という用語およびその変形は、無機バッチ成分を含む実質的に均質な混合物を意味することが意図されている。本開示のバッチ材料は、主相材料としてチタン酸アルミニウムを含むセラミック体を製造するために使用できる。そのセラミック体は、必要に応じて、以下に限られないが、コージエライト相、ムライト相、アルカリおよびアルカリ土類長石相、並びに炭化ケイ素を含む、１種類以上の副相材料を含んでもよい。
前記無機バッチ成分は、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩を含む。アルカリ土類炭酸塩としては、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムおよび炭酸ストロンチウムからなる群、さらには、炭酸マグネシウムおよび炭酸ストロンチウムからなる群、さらにまた炭酸カルシウムおよび炭酸ストロンチウムからなる群などの、炭酸ベリリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、および炭酸バリウムからなる群より選択されるものが挙げられる。特定の例示の実施の形態において、アルカリ土類炭酸塩は炭酸ストロンチウムを含む。特定の例示の実施の形態において、アルカリ土類炭酸塩は炭酸カルシウムを含む。特定の例示の実施の形態において、アルカリ土類炭酸塩は炭酸マグネシウムを含む。
チタン酸アルミニウム製ハニカムＤＰＦを形成するためのバッチ材料の例が、その全開示をここに引用する、米国特許第７２５９１２０号明細書に開示されている。例えば、特定の実施の形態において、無機バッチは、バッチ中の無機固体成分の総質量に基づいて、４８から５２質量％のアルミナ、２８から３２質量％のチタニア、８から１２質量％のシリカ、７から１０質量％の炭酸ストロンチウム、１から３質量％の炭酸カルシウム、および０から１質量％の酸化ランタンを含有し得る。
前記セラミック形成バッチ材料は、一時的細孔形成剤をさらに含んでもよい。一時的細孔形成剤の例としては、炭素（例えば、黒鉛（天然または合成）、活性炭、石油コークス、およびカーボンブラック）、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、およびクルミ殻粉）、および高分子（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、およびポリエステル（ＰＥＴ））が挙げられる。少なくとも１つの実施の形態において、細孔形成剤はデンプンから選択してよい。例のみとして、細孔形成剤は、ジャガイモデンプンおよびエンドウ豆デンプンから選択されたデンプンであってよい。
一時的細孔形成剤の非限定的例としては、独国、キリタおよびエムリヒハイム所在のＥｍｓｌａｎｄ Ｓｔａｒｋｅ ＧｍｂＨ社から市販されているＮａｔｉｖｅ Ｐｏｔａｔｏ Ｓｔａｒｃｈおよび独国、エムリヒハイム所在のＥｍｓｌａｎｄ Ｓｔａｒｋｅ ＧｍｂＨ社から市販されているＮａｔｉｖｅ Ｐｅａ Ｓｔａｒｃｈが挙げられる。
様々な例示の実施の形態において、一時的細孔形成剤は、所望の結果を達成するために、いくらの量で存在するように選択されてもよい。例えば、一時的細孔形成剤は、上乗せ添加として加えられる、バッチ材料の少なくとも１質量％を占めてもよい（すなわち、無機成分がバッチ材料の１００％を占め、それゆえ、全バッチ材料は１０１％である）。例えば、一時的細孔形成剤は、上乗せ添加として加えられる、バッチ材料の少なくとも５質量％、少なくとも１０質量％、少なくとも１５質量％、少なくとも２０質量％、少なくとも３０質量％、少なくとも４０質量％、または少なくとも５０質量％を占めてもよい。さらに別の実施の形態において、一時的細孔形成剤は、上乗せ添加として、２０質量％未満など、さらに１５質量％未満など、さらにまた１０質量％未満などの、バッチ材料の２５質量％未満を占めてもよい。特定の実施の形態において、一時的細孔形成剤は、上乗せ添加としてバッチ材料の５％から１５％などの、バッチ材料の５％から２０％を占めてもよい。
ここに開示された方法により、チタン酸アルミニウム製ハニカムの収縮のばらつきを低減させることができ、ここで、チタン酸アルミニウム形成バッチ材料は、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩を含むバッチ成分から調製される。この少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、チタン酸アルミニウム製ハニカムの焼結中に予測される収縮に基づいて選択される。
チタン酸アルミニウム製ハニカムの焼結中に予測される収縮は、数多くの要因に基づき得る。例えば、予測される収縮は、例えば、その全開示をここに引用する、非特許文献１および特許文献２に開示されているように、チタン酸アルミニウム製ハニカムを製造するためのバッチ材料として使用される少なくとも１種類のアルミナ源の粒径分布と相関し得る。
予測される収縮は、例えば、その全開示をここに引用する、非特許文献２に開示されているように、チタン酸アルミニウム製ハニカムを製造するためのバッチ材料として使用される少なくとも１種類のチタニア源の粒径分布と相関し得る。
予測される収縮は、チタン酸アルミニウム製ハニカムの製造に使用される少なくとも１種類の一時的細孔形成源の粒径分布とも相関し得る。例えば、細孔形成源が黒鉛を含む場合、予測される収縮は、例えば、その全開示をここに引用する、特許文献１に開示されるように、黒鉛の粒径分布と相関し得る。
予測される収縮は、形成パラメータ、乾燥パラメータ、および／または焼成パラメータなどの、１つ以上の加工パラメータの関数でもあり得る。
先に論じた相関関係の１つ以上を、チタン酸アルミニウム製ハニカム体が、規定の組の条件下で焼結中に経る収縮量を予測するために使用できる、数学アルゴリズムなどの関係に入力して差し支えない。次いで、そのような予測される収縮は、ここに開示された方法を使用して、少なくとも一部は補償できる。
予測されることからの実際の収縮特徴の逸脱に関連するパラメータも計上できる。そのようにして、予測される収縮によって計上されない実際の収縮の量を特徴付けるまたは定量化することができる。次いで、そのような実際の収縮は、ここに開示された方法を使用して、少なくとも一部は補償できる。
例えば、予測されるまたは実際の収縮が所定の値を上回る場合、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、そのアルカリ土類炭酸塩の中央粒径が、予測される収縮がその所定の値以下である場合よりも高くなるように選択することができる。反対に、予測される収縮が所定の値を下回る場合、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、そのアルカリ土類炭酸塩の中央粒径が、予測される収縮がその所定の値以上である場合よりも低くなるように選択することができる。
例えば、特定の例示の実施の形態において、予測されるまたは実際の収縮が所定の値を上回る場合、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、予測されるまたは実際の収縮がその所定の値を０．１％上回る毎に０．５から２．０マイクロメートル大きいを含む、少なくとも１．０マイクロメートル大きいなど、さらに少なくとも１．５マイクロメートル大きいなどの、少なくとも０．５マイクロメートル大きい中央粒径を有するように選択することができる。反対に、特定の例示の実施の形態において、予測されるまたは実際の収縮が所定の値を下回る場合、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、予測されるまたは実際の収縮がその所定の値を０．１％下回る毎に０．５から２．０マイクロメートル小さいを含む、少なくとも１．０マイクロメートル小さいなど、さらに少なくとも１．５マイクロメートル小さいなどの、少なくとも０．５マイクロメートル小さい中央粒径を有するように選択することができる。
特定の例示の実施の形態において、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、バッチ中の無機固体成分の総質量に基づいて、３質量％から１５質量％など、さらに５質量％から１０質量％などの、１質量％から２０質量％に及ぶ量でバッチ組成物中に存在する。一般に、バッチ組成物中のアルカリ土類炭酸塩の割合が高いほど、収縮に対するアルカリ土類炭酸塩の中央粒径の影響が大きくなることがある。
例えば、一組の実施の形態において、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、５質量％から１０質量％に及ぶ量でバッチ組成物中に存在し、予測されるまたは実際の収縮が所定の値を上回る場合、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、予測されるまたは実際の収縮がその所定の値を０．１％上回る毎に、０．７から１．５マイクロメートル大きいなどの０．５から２．０マイクロメートル大きい中央粒径を有するように選択することができ、予測されるまたは実際の収縮が所定の値を下回る場合、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、予測されるまたは実際の収縮がその所定の値を０．１％下回る毎に、０．５から２．０マイクロメートル小さい中央粒径を有するように選択することができる。
様々な例示の実施の形態において、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、中央粒径（ｐｄ50）が０．５から１．５マイクロメートルの範囲などの０．２から２マイクロメートルの範囲にある、第１の粒径分布を有し、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、中央粒径（ｐｄ50）が２０マイクロメートルから２５マイクロメートルの範囲などの１５から３０マイクロメートルの範囲にある、第２の粒径分布を有する。
ここに用いたように、ｐｄ10という用語は、分布における粒子の９０％がそれより大きい粒径を有し、かつ分布における粒子の１０％がそれより小さい粒径を有する、粒径を称する。
ここに用いたように、ｐｄ90という用語は、分布における粒子の９０％がそれより小さい粒径を有し、かつ分布における粒子の１０％がそれより大きい粒径を有する、粒径を称する。
ここに用いたように、ｐｄ50という用語は、分布における粒子の５０％がそれより小さい粒径を有し、かつ分布における粒子の５０％がそれより大きい粒径を有する、粒径を称する。
ここに用いたように、ｐｄ因子（ｐｄf）という用語は、（ｐｄ50−ｐｄ10）／ｐｄ50と等しい。
ここに用いたように、ｐｄ幅（ｐｄ幅）という用語は、（ｐｄ90−ｐｄ10）／ｐｄ50と等しい。
様々な例示の実施の形態において、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、ｐｄ10が０．２５から０．７５マイクロメートルの範囲などの０．１から１マイクロメートルの範囲にある、第１の粒径分布を有し、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、ｐｄ10が１０から１５マイクロメートルの範囲などの８から１８マイクロメートルの範囲にある、第２の粒径分布を有する。
様々な例示の実施の形態において、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、ｐｄ90が１から２．５マイクロメートルの範囲などの０．５から３マイクロメートルの範囲にある、第１の粒径分布を有し、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、ｐｄ90が３０から６０マイクロメートルの範囲などの２５から７５マイクロメートルの範囲にある、第２の粒径分布を有する。
様々な例示の実施の形態において、前記第１の粒径分布は、０．２５から０．３５のｐｄfなどの、０．４未満のｐｄ因子（ｐｄf）を有し、前記第２の粒径分布は、０．３５から０．４５のｐｄfなどの、０．５未満のｐｄ因子（ｐｄf）を有する。
様々な例示の実施の形態において、第１の粒径分布は、１．３から１．７のｐｄ幅などの２未満のｐｄ幅を有し、第２の粒径分布は、１．３から１．７のｐｄ幅などの２未満のｐｄ幅を有する。
様々な例示の実施の形態において、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の少なくとも３５質量％など、さらに少なくとも５０質量％などの少なくとも２５質量％は、第１の粒径分布を有し、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の少なくとも３５質量％など、さらに少なくとも５０質量％などの少なくとも２５質量％は、第２の粒径分布を有する。
例えば、様々な例示の実施の形態において、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の２５質量％から７５質量％は第１の粒径分布を有し、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の２５質量％から７５質量％は第２の粒径分布を有する。
特定の例示の実施の形態において、第１の粒径分布を有する少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の、第２の粒径分布を有する少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩に対する質量比は、約１：１を含む、０．５：１から２：１など、さらには０．８：１から１．２：１などの０．２５：１から４：１に及び得る。
特定の例示の実施の形態において、予測されるまたは実際の収縮が所定の値を上回る場合、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、第１の粒径分布に含まれる粒子の、第２の粒径分布に含まれる粒子に対する質量比が、予測されるまたは実際の収縮がその所定の値以下である場合よりも低くなるように選択することができる。反対に、予測されるまたは実際の収縮が所定の値を下回る場合、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布は、第１の粒径分布に含まれる粒子の、第２の粒径分布に含まれる粒子に対する質量比が、予測されるまたは実際の収縮がその所定の値以上である場合よりも大きくなるように選択することができる。
特定の例示の実施の形態において、第１の粒径分布および第２の粒径分布を有する少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、炭酸ストロンチウムである。
特定の例示の実施の形態において、第１の粒径分布および第２の粒径分布を有する少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、炭酸カルシウムである。
特定の例示の実施の形態において、第１の粒径分布および第２の粒径分布を有する少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩は、炭酸マグネシウムである。
特定の例示の実施の形態において、前記少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の少なくとも３０質量％、さらに少なくとも３５質量％、さらに少なくとも４０質量％、さらに少なくとも４５質量％、さらにまた少なくとも５０質量％などの少なくとも２５質量％は、２．５マイクロメートル未満の粒径を有し、該少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の５質量％未満、さらに２質量％未満、さらにまた１質量％未満などの１０質量％未満は、２．５と１０マイクロメートルの間の粒径を有する。
例えば、特定の例示の実施の形態において、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の３０質量％から６０質量％などの２５質量％から７５質量％は、２．５マイクロメートル未満の粒径を有し、該少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の２質量％から８質量％などの１質量％から１０質量％は、２．５と１０マイクロメートルの間の粒径を有する。
様々な実施の形態において、ここに開示された方法は、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩を含む無機バッチ成分の粒径分布におけるばらつきを減少させる工程をさらに含んでもよい。ここに用いたように、「粒径分布におけるばらつきを減少させる」という用語は、その材料を特徴付ける様々な粒径パラメータが、その材料についての基準または仕様から、従来使用されているよりも小さくしか異ならないことを意味することが意図されている。例えば、本開示の様々な実施の形態において、アルカリ土類炭酸塩の粒径分布の中央粒径（ｐｄ50）は、約±２μｍ以下、または約±１μｍ以下などの、約±４μｍ以下異なってよい。他の実施の形態において、アルカリ土類炭酸塩の粒径分布のｐｄ10は、約±０．２５μｍ以下、または約±０．１２５μｍ以下などの、約±０．５μｍ以下異なってよい。そして、他の実施の形態において、アルカリ土類炭酸塩の粒径分布のｐｄ90は、約±５μｍ以下、または約±２．５μｍ以下などの、約±１０μｍ以下異なってよい。
少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布のばらつきを減少させる工程は、当業者に公知の方法により行うことができ、その例としては、微粉末化、ミリング、研削、および／または分類が挙げられる。例えば、微細な炭酸ストロンチウム（例えば、５マイクロメートル未満のｐｄ50を有する）は、凝集塊を含むことがあり、これは、ｐｄ50並びにその分布（例えば、ｐｄfおよびｐｄ幅）の両方を上昇させる。これらの凝集塊を微粉末化により、または他の手段により崩壊させることは、結果として生じる分布のｐｄ50を低下させ、またその分布自体のばらつきを減少させる働きをする。
実施例１
バッチ成分として添加されるアルカリ土類炭酸塩の収縮特徴と粒径特徴との間の関係を理解するために、約１０．１マイクロメートルの中央粒径を有する粗い炭酸ストロンチウムおよび約５．３マイクロメートルの中央粒径を有する微細な炭酸ストロンチウムを含有するバッチから製造したサンプルについて、膨張率測定曲線を集めた。バッチの全ては、他の点では、原材料の無機成分の同じ組合せ、すなわち、アルミナ、チタニア、シリカ、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、および酸化ランタンを含有し、これらは、米国特許第７２５９１２０号明細書を参照して先に述べられた質量百分率の範囲内で加えられた。原材料の無機成分の各々は、バッチの各々において同じ質量百分率で加えられ、それらのバッチの各々は、同じ質量百分率で加えられた同じ結合剤（メチルセルロース）および同じ水分量を有した。ハニカム形状体（５．６６インチの直径（約１４．１ｃｍ）および８．５インチ（約２１．６ｃｍ）長）への押出しおよび乾燥後、約１／４インチ（約０．６４ｃｍ）×１／４インチ（約０．６４ｃｍ）×１インチ（約２．５４ｃｍ）の寸法を有するサンプルを未焼成体から切断した。次いで、それらのサンプルを空気中において室温から１４２０℃まで毎分１℃の速度で加熱することによって、膨張率測定試験を行った。膨張率測定実験の結果が、図１に示されており、約９５０℃と約１０００℃の間の温度で粗い炭酸ストロンチウムと微細な炭酸ストロンチウムの使用の間に著しい差を示している。この温度では、炭酸ストロンチウムはＳｒＯとＣＯ2に分解している。粗い炭酸ストロンチウムは、ピンク色の曲線により示されるように、分解反応が比較的遅延し、成長が増加するようである。この温度では、物品は、非常に弱く、割れやすい。したがって、比較的微細な炭酸ストロンチウムを使用すると、焼成サイクルのこの段階で生じる寸法変化に関連する割れが減少するであろう。
この仮説を検証するために、平方インチ（約６．４５ｃｍ2）当たり３００個のセルおよび１３ミル（約０．３３ｍｍ）厚の壁を有し、米国特許第６６９６１３２号明細書に記載されたようなＡＣＴセル形状（直径が５．６６インチ（約１４．４ｃｍ）、長さが８．５インチ（約２１．６ｃｍ）の未焼成寸法）を有するサンプル部品を、上述したような粗い炭酸ストロンチウムと微細な炭酸ストロンチウム（それぞれ、約１０．１マイクロメートルおよび約５．３マイクロメートルの中央粒径）で変更された、上述したバッチ組成物を使用して製造した。その後、部品を焼成し、収縮および他の物理的性質について測定した。
比較的粗い炭酸ストロンチウムおよび比較的微細な炭酸ストロンチウムで変更した焼成部品の収縮に関連する寸法形状特徴（具体的には、テンプレートおよびチューブゲージ）が図２に示されている。図２から分かるように、比較的粗い炭酸ストロンチウムを使用すると、焼成寸法が約０．０２０インチ（約０．５１ｍｍ）大きく推移したほど収縮が減少した、詳しくは、約０．４％減少した。
図２に示されたデータを生成するのに使用したサンプルの平均の物理的性質が表１に示されている（ここで、±値は標準偏差を示す）。
Figure 0006267690
本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本発明に様々な改変および変更を行えることが当業者には明白であろう。それゆえ、本発明は、本発明の改変および変更を、それらが付随の特許請求の範囲およびそれらの同等物に入るという条件で包含することが意図されている。

Claims (1)

  1. チタン酸アルミニウム製ハニカムの収縮のばらつきを低減させる方法において、
    チタン酸アルミニウム製ハニカムの焼結中に予測される収縮を決定する工程、
    前記予測される収縮に基づいて、少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩について粒径分布を選択する工程、
    前記選択された粒径分布を有する前記少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩を含む無機バッチ成分を含むチタン酸アルミニウム形成バッチ材料を調製する工程、
    を有し、
    前記粒径分布が第１の粒径分布と第２の粒径分布を含み、
    (i)前記予測される収縮が所定の値を上回る場合、前記第１の粒径分布内に入る粒子の前記第２の粒径分布内に入る粒子に対する質量比が、前記予測される収縮が前記所定の値以下である場合よりも小さくなるように、前記少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布を選択するか、あるいは、
    (ii)前記予測される収縮が所定の値を下回る場合、前記第１の粒径分布内に入る粒子の前記第２の粒径分布内に入る粒子に対する重量比が、前記予測される収縮が前記所定の値以上である場合よりも大きくなるように、前記少なくとも１種類のアルカリ土類炭酸塩の粒径分布を選択する、
    方法。
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