JPH1192214A - 焼成時間の速いコージエライト体の製造方法 - Google Patents
焼成時間の速いコージエライト体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コージエライト体の製造において、焼成を速
く行う。 【解決手段】 所定の方程式により定義された数量Ｒが
約1.207未満となるように選択された、タルク、か焼タ
ルク、ＭｇＯ形成成分、アルミン酸マグネシウム尖晶
石、ＳｉＯ2形成成分、Ａｌ2Ｏ3形成成分、カオリン、
か焼カオリン、ムライトおよびこれらの組合せからなる
群より選択されるコージエライト形成原料を提供する。
原料を効果的な量のビヒクルおよび成形助剤とよく混合
して、塑性混合物を形成し、これより生の物体を成形
し、乾燥させる。生の物体を、室温から約1360℃より14
35℃までの最高温度に、少なくとも約70℃／時間の平均
加熱速度で加熱して、最高温度で約0.05時間から約18時
間に亘り保持する。これにより、少なくとも一つの方向
において、約９×10-7℃-1未満の平均ＣＴＥを有するコ
ージエライト体を製造する。
く行う。 【解決手段】 所定の方程式により定義された数量Ｒが
約1.207未満となるように選択された、タルク、か焼タ
ルク、ＭｇＯ形成成分、アルミン酸マグネシウム尖晶
石、ＳｉＯ2形成成分、Ａｌ2Ｏ3形成成分、カオリン、
か焼カオリン、ムライトおよびこれらの組合せからなる
群より選択されるコージエライト形成原料を提供する。
原料を効果的な量のビヒクルおよび成形助剤とよく混合
して、塑性混合物を形成し、これより生の物体を成形
し、乾燥させる。生の物体を、室温から約1360℃より14
35℃までの最高温度に、少なくとも約70℃／時間の平均
加熱速度で加熱して、最高温度で約0.05時間から約18時
間に亘り保持する。これにより、少なくとも一つの方向
において、約９×10-7℃-1未満の平均ＣＴＥを有するコ
ージエライト体を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低膨張体を製造す
るのに必要な焼成時間が減少したコージエライト体を製
造する方法に関するものである。より詳しくは、その物
体は押出しにより形成される。さらにより詳しくは、こ
の物体はハニカム構造を有している。
るのに必要な焼成時間が減少したコージエライト体を製
造する方法に関するものである。より詳しくは、その物
体は押出しにより形成される。さらにより詳しくは、こ
の物体はハニカム構造を有している。
【０００２】
【従来の技術】ハニカム構造を有するコージエライト体
は、以下に限定されるものではないが、例えば、自動車
の排気ガスを転化する触媒用の基体として、またはディ
ーゼル微粒子のフィルタとして、または熱交換器のコア
として使用するのに特に適している。コージエライトを
これらの用途に用いることが、その耐熱衝撃性が良好で
あるために好ましい。耐熱衝撃性は、熱膨張係数（ＣＴ
Ｅ）に逆比例する。すなわち、低熱膨張のハニカムは、
耐熱衝撃性が良好であり、使用中に遭遇する幅広い温度
の変動にも耐えることができる。
は、以下に限定されるものではないが、例えば、自動車
の排気ガスを転化する触媒用の基体として、またはディ
ーゼル微粒子のフィルタとして、または熱交換器のコア
として使用するのに特に適している。コージエライトを
これらの用途に用いることが、その耐熱衝撃性が良好で
あるために好ましい。耐熱衝撃性は、熱膨張係数（ＣＴ
Ｅ）に逆比例する。すなわち、低熱膨張のハニカムは、
耐熱衝撃性が良好であり、使用中に遭遇する幅広い温度
の変動にも耐えることができる。
【０００３】鉱物のコージエライトは本質的に低いＣＴ
Ｅ（約17×10-7℃-1（25−800℃））を有しているけれ
ども、ある単純なまたは複雑な天然もしくは合成の原料
（例えば、カオリン＋タルク＋アルミナ；マグネシア＋
アルミナ＋シリカ；尖晶石＋シリカ）の反応により形成
されるコージエライトセラミックは、ずっと低いＣＴＥ
を示すことがある。これらの低膨張の達成は、核形成お
よびコージエライトの成長に関係する三つの微細構造的
特性：微小亀裂、結晶の配向、および残留相に依存す
る。微小亀裂は、その結晶軸に沿ったコージエライトの
熱膨張における異方性に依存する。焼成後の冷却中に生
じる熱応力により微小亀裂が形成される。再加熱中に、
セラミック体の熱膨張は、微小亀裂が再度閉じられるこ
とによりある程度適合され、セラミックのバルクＣＴＥ
が減少する。セラミック体内に微小亀裂が存在すること
は、このセラミック体の熱膨張曲線におけるヒステリシ
スにより証明される。
Ｅ（約17×10-7℃-1（25−800℃））を有しているけれ
ども、ある単純なまたは複雑な天然もしくは合成の原料
（例えば、カオリン＋タルク＋アルミナ；マグネシア＋
アルミナ＋シリカ；尖晶石＋シリカ）の反応により形成
されるコージエライトセラミックは、ずっと低いＣＴＥ
を示すことがある。これらの低膨張の達成は、核形成お
よびコージエライトの成長に関係する三つの微細構造的
特性：微小亀裂、結晶の配向、および残留相に依存す
る。微小亀裂は、その結晶軸に沿ったコージエライトの
熱膨張における異方性に依存する。焼成後の冷却中に生
じる熱応力により微小亀裂が形成される。再加熱中に、
セラミック体の熱膨張は、微小亀裂が再度閉じられるこ
とによりある程度適合され、セラミックのバルクＣＴＥ
が減少する。セラミック体内に微小亀裂が存在すること
は、このセラミック体の熱膨張曲線におけるヒステリシ
スにより証明される。
【０００４】焼結中にコージエライト結晶の非ランダム
配向が発達することもまた、熱膨張に影響を及ぼす。コ
ージエライト形成バッチのセルラー体の押出しにより、
管状および板状原料がアライメントまたはへき開され、
このことにより、コージエライト結晶の負の膨張のｃ軸
がハニカム壁の平面内にある傾向にあるコージエライト
結晶が成長する。この微細構造特性はさらに、ハニカム
の軸および半径の寸法両方におけるＣＴＥが減少するこ
とに寄与する。コージエライト結晶がハニカムのセル壁
の平面にあるｃ軸の方向に配向される程度が、その壁の
焼成されたままの表面のｘ線回折測定（ＸＲＤ）により
測定される。特に、コージエライト結晶からの(110)お
よび(002)反射のＸＲＤ強度（六角インデキシングに基
づく）が、セル壁の焼成されたままの表面について測定
される。(110)反射の強度I(110)は、壁の平面にあるｃ
軸の方向に横たわる結晶の分画に比例し、(002)反射の
強度I(002)は、セル壁に対して直角に成長する結晶の分
画に比例する。「Ｉ比」は、以下の関係により定義され
る：
配向が発達することもまた、熱膨張に影響を及ぼす。コ
ージエライト形成バッチのセルラー体の押出しにより、
管状および板状原料がアライメントまたはへき開され、
このことにより、コージエライト結晶の負の膨張のｃ軸
がハニカム壁の平面内にある傾向にあるコージエライト
結晶が成長する。この微細構造特性はさらに、ハニカム
の軸および半径の寸法両方におけるＣＴＥが減少するこ
とに寄与する。コージエライト結晶がハニカムのセル壁
の平面にあるｃ軸の方向に配向される程度が、その壁の
焼成されたままの表面のｘ線回折測定（ＸＲＤ）により
測定される。特に、コージエライト結晶からの(110)お
よび(002)反射のＸＲＤ強度（六角インデキシングに基
づく）が、セル壁の焼成されたままの表面について測定
される。(110)反射の強度I(110)は、壁の平面にあるｃ
軸の方向に横たわる結晶の分画に比例し、(002)反射の
強度I(002)は、セル壁に対して直角に成長する結晶の分
画に比例する。「Ｉ比」は、以下の関係により定義され
る：
【０００５】
【数１】
【０００６】Ｉ比は、全てのコージエライト結晶がセル
壁に対して垂直なｃ軸の方向に配向されている物体に関
する0.0から、全ての結晶が壁の平面内にあるｃ軸の方
向に横たわっている物体の1.00までに亘る。コージエラ
イト結晶が無作為に配向されている物体が、約0.655と
等しいＩ比を示すことが実験的に分かった。
壁に対して垂直なｃ軸の方向に配向されている物体に関
する0.0から、全ての結晶が壁の平面内にあるｃ軸の方
向に横たわっている物体の1.00までに亘る。コージエラ
イト結晶が無作為に配向されている物体が、約0.655と
等しいＩ比を示すことが実験的に分かった。
【０００７】最後に、コージエライト体において低ＣＴ
Ｅを達成するために、ガラス、クリストバライト、ムラ
イト、アルミナ、尖晶石、およびサファイアのような高
膨張の残留相が焼結後に物体内に最小限に存在するよう
に、コージエライトを形成する原料の反応が実質的に完
全に進行することが必要である。
Ｅを達成するために、ガラス、クリストバライト、ムラ
イト、アルミナ、尖晶石、およびサファイアのような高
膨張の残留相が焼結後に物体内に最小限に存在するよう
に、コージエライトを形成する原料の反応が実質的に完
全に進行することが必要である。
【０００８】したがって、低熱膨張のコージエライト体
の形成は、コージエライト原料の核形成および続いての
成長に依存する。焼成スケジュールと原料の性質との間
には、長いスケジュールで焼成されたときに低ＣＴＥセ
ラミックを生じるバッチは、短いスケジュールでは高膨
張となり、その逆も同様となるような相互作用が存在す
る。特に、スケジュールを短縮することにより、バッチ
の反応が不完全となり、高膨張の残留相が存在すること
により、ＣＴＥが増大するものもあるかもしれない。あ
るいは、焼成速度を速くし、スケジュールを短縮させる
と、微小亀裂の量が増加することにより、他のバッチの
膨張が減少することもある（コージエライトを形成する
反応がほぼ完全であるとすると）。
の形成は、コージエライト原料の核形成および続いての
成長に依存する。焼成スケジュールと原料の性質との間
には、長いスケジュールで焼成されたときに低ＣＴＥセ
ラミックを生じるバッチは、短いスケジュールでは高膨
張となり、その逆も同様となるような相互作用が存在す
る。特に、スケジュールを短縮することにより、バッチ
の反応が不完全となり、高膨張の残留相が存在すること
により、ＣＴＥが増大するものもあるかもしれない。あ
るいは、焼成速度を速くし、スケジュールを短縮させる
と、微小亀裂の量が増加することにより、他のバッチの
膨張が減少することもある（コージエライトを形成する
反応がほぼ完全であるとすると）。
【０００９】現在、コージエライト形成セルラーセラミ
ックは、特定の期間では約10℃／時間から200℃／時間
までの加熱速度で焼成されており、平均加熱速度は、25
℃から最高温度までの範囲に亘り、約30℃／時間から約
70℃／時間までである。最高温度での均熱時間は約６時
間から約12時間までの範囲に亘り、全焼成サイクルは、
約25時間よりも長い。
ックは、特定の期間では約10℃／時間から200℃／時間
までの加熱速度で焼成されており、平均加熱速度は、25
℃から最高温度までの範囲に亘り、約30℃／時間から約
70℃／時間までである。最高温度での均熱時間は約６時
間から約12時間までの範囲に亘り、全焼成サイクルは、
約25時間よりも長い。
【００１０】全焼成時間が20時間未満、好ましくは10時
間未満である、低熱膨張のコージエライト体を製造する
方法には、いくつかの利点がある。その利点の中でも、
エネルギー消費が少なくて、生産性が高い設備を使用す
ることがより効率的である。
間未満である、低熱膨張のコージエライト体を製造する
方法には、いくつかの利点がある。その利点の中でも、
エネルギー消費が少なくて、生産性が高い設備を使用す
ることがより効率的である。
【００１１】
【発明の構成】本発明のある形態によれば、コージエラ
イト体を製造する方法であって、数量Ｒが約1.207未満
となるように、タルク、か焼タルク、ＭｇＯ形成成分、
アルミン酸マグネシウム尖晶石、ＳｉＯ2形成成分、Ａ
ｌ2Ｏ3形成成分、カオリン、か焼カオリン、および／ま
たはムライトのようなコージエライト形成原料を含む方
法を提供する。Ｒは以下のように定義される： 0.253（ムライト粉末の重量％）＋0.278（ＳｉＯ2粉末
の重量％）＋0.00590（ＳｉＯ2粉末の重量％）（尖晶石
粉末の重量％）−0.0193（ＳｉＯ2粉末の重量％）（最
高温度での加熱時間）−0.348（最高温度での加熱時
間）−0.00237（25℃から1275℃までの平均加熱速度）
＋0.0736（アルファＡｌ2Ｏ3粉末の重量％）（アルファ
Ａｌ2Ｏ3粉末の平均粒径）＋0.0892（Ａｌ（ＯＨ）3粉
末の重量％）（Ａｌ（ＯＨ）3粉末の平均粒径）−0.215
（分散性高表面積Ａｌ2Ｏ3形成成分の重量％）＋2.392
（ｌｏｇ10（１＋（ＭｇＯ形成成分の重量％）（か焼カ
オリンの重量％））） 原料を効果的な量のビヒクルおよび成形助剤とよく混合
して、塑性混合物を形成する。生の物体を形成し、これ
を乾燥させ、１時間当たり少なくとも約70℃の平均加熱
速度で、室温から、約1360℃から約1435℃までの最高温
度に加熱して、約0.05時間から約18時間までに亘り最高
温度に保持する。室温から、最高温度で保持した終わり
までの全加熱時間は、約4.5時間から約20時間までであ
る。形成された物体は主に、少なくとも一つの方向にお
いて、約９×10-7℃-1未満の、約25℃から約800℃まで
の平均熱膨張係数を有するコージエライトである。
イト体を製造する方法であって、数量Ｒが約1.207未満
となるように、タルク、か焼タルク、ＭｇＯ形成成分、
アルミン酸マグネシウム尖晶石、ＳｉＯ2形成成分、Ａ
ｌ2Ｏ3形成成分、カオリン、か焼カオリン、および／ま
たはムライトのようなコージエライト形成原料を含む方
法を提供する。Ｒは以下のように定義される： 0.253（ムライト粉末の重量％）＋0.278（ＳｉＯ2粉末
の重量％）＋0.00590（ＳｉＯ2粉末の重量％）（尖晶石
粉末の重量％）−0.0193（ＳｉＯ2粉末の重量％）（最
高温度での加熱時間）−0.348（最高温度での加熱時
間）−0.00237（25℃から1275℃までの平均加熱速度）
＋0.0736（アルファＡｌ2Ｏ3粉末の重量％）（アルファ
Ａｌ2Ｏ3粉末の平均粒径）＋0.0892（Ａｌ（ＯＨ）3粉
末の重量％）（Ａｌ（ＯＨ）3粉末の平均粒径）−0.215
（分散性高表面積Ａｌ2Ｏ3形成成分の重量％）＋2.392
（ｌｏｇ10（１＋（ＭｇＯ形成成分の重量％）（か焼カ
オリンの重量％））） 原料を効果的な量のビヒクルおよび成形助剤とよく混合
して、塑性混合物を形成する。生の物体を形成し、これ
を乾燥させ、１時間当たり少なくとも約70℃の平均加熱
速度で、室温から、約1360℃から約1435℃までの最高温
度に加熱して、約0.05時間から約18時間までに亘り最高
温度に保持する。室温から、最高温度で保持した終わり
までの全加熱時間は、約4.5時間から約20時間までであ
る。形成された物体は主に、少なくとも一つの方向にお
いて、約９×10-7℃-1未満の、約25℃から約800℃まで
の平均熱膨張係数を有するコージエライトである。
【００１２】本発明は、三つの直交方向のうちの少なく
とも一つにおいて、約９×10-7℃-1以下の、25℃から80
0℃までの平均熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコージエ
ライト体を製造する方法であって、マグネシウム、アル
ミニウム、およびケイ素を含有するある原料を互いに混
合し、押出しのような手法により生の物体を製造し、こ
の生の物体を、１時間当たり少なくとも約70℃の平均加
熱速度で、室温から、約1360℃から約1435℃までの最高
温度（ＴMax）まで焼成して、室温から、最高温度での
均熱の終わりまでの全時間が約4.5時間から約20時間ま
でとなるように、約0.05時間から約18時間までに亘り最
高温度で保持または均熱する各工程からなる方法に関す
るものである。。
とも一つにおいて、約９×10-7℃-1以下の、25℃から80
0℃までの平均熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するコージエ
ライト体を製造する方法であって、マグネシウム、アル
ミニウム、およびケイ素を含有するある原料を互いに混
合し、押出しのような手法により生の物体を製造し、こ
の生の物体を、１時間当たり少なくとも約70℃の平均加
熱速度で、室温から、約1360℃から約1435℃までの最高
温度（ＴMax）まで焼成して、室温から、最高温度での
均熱の終わりまでの全時間が約4.5時間から約20時間ま
でとなるように、約0.05時間から約18時間までに亘り最
高温度で保持または均熱する各工程からなる方法に関す
るものである。。
【００１３】全ての粒径は、沈降技術により測定した平
均粒径である。
均粒径である。
【００１４】別記しない限り、全てのパーセントは重量
に基づくものである。
に基づくものである。
【００１５】原 料 焼成の際の互いの反応によりコージエライトを形成する
原料を選択する。そのような原料の例としては、タル
ク、か焼タルク、ＭｇＯ形成成分、アルミン酸マグネシ
ウム尖晶石、ＳｉＯ2形成成分、Ａｌ2Ｏ3形成成分、カ
オリン、か焼カオリン、およびムライトが挙げられる。
原料を選択する。そのような原料の例としては、タル
ク、か焼タルク、ＭｇＯ形成成分、アルミン酸マグネシ
ウム尖晶石、ＳｉＯ2形成成分、Ａｌ2Ｏ3形成成分、カ
オリン、か焼カオリン、およびムライトが挙げられる。
【００１６】Ａｌ2Ｏ3形成成分は、様々な形態のＡｌ2
Ｏ3または焼成されたときにＡｌ2Ｏ3を形成する化学種
のいずれであっても差し支えない。Ａｌ2Ｏ3形成成分の
例としては、アルファアルミナ、ガンマアルミナ、デル
タアルミナ、Ａｌ（ＯＨ）3、ベーマイト、擬ベーマイ
ト、および／または他の遷移アルミナ等が挙げられる。
Ｏ3または焼成されたときにＡｌ2Ｏ3を形成する化学種
のいずれであっても差し支えない。Ａｌ2Ｏ3形成成分の
例としては、アルファアルミナ、ガンマアルミナ、デル
タアルミナ、Ａｌ（ＯＨ）3、ベーマイト、擬ベーマイ
ト、および／または他の遷移アルミナ等が挙げられる。
【００１７】ＭｇＯ形成成分は、ＭｇＯ自体、または焼
成されたときにＭｇＯに転化させる、Ｍｇ（ＯＨ）2、
ＭｇＣＯ3、またはこれらの組合せ等のような水溶性の
低い他の材料を意味する。
成されたときにＭｇＯに転化させる、Ｍｇ（ＯＨ）2、
ＭｇＣＯ3、またはこれらの組合せ等のような水溶性の
低い他の材料を意味する。
【００１８】シリカ形成成分は、例えば、石英、溶融シ
リカ、コロイドシリカ粉末またはゾル、および／または
ケイ素有機金属化合物であって差し支えない。
リカ、コロイドシリカ粉末またはゾル、および／または
ケイ素有機金属化合物であって差し支えない。
【００１９】本発明に用いられる組成は好ましくは、公
称で、約12％から16％までの酸化マグネシウム、約33％
から38％までの酸化アルミニウム、および約49％から54
％までのシリカから実質的になる。最も好ましい組成
は、公称で、約12.5％から15.5％までの酸化マグネシウ
ム、約33.5％から37.5％までの酸化アルミニウム、およ
び約49.5％から53.5％までのシリカから実質的になる。
称で、約12％から16％までの酸化マグネシウム、約33％
から38％までの酸化アルミニウム、および約49％から54
％までのシリカから実質的になる。最も好ましい組成
は、公称で、約12.5％から15.5％までの酸化マグネシウ
ム、約33.5％から37.5％までの酸化アルミニウム、およ
び約49.5％から53.5％までのシリカから実質的になる。
【００２０】加熱時間がより長いこと、約1275℃未満の
加熱速度が速いこと、アルファアルミナまたは水酸化ア
ルミニウムの原料の含有量が少ないこと、アルファアル
ミナまたは水酸化アルミニウムが存在する場合に、その
粒径が微細であること、並びにシリカ粉末の量が最小で
あることにより、ＣＴＥが低くなる。そのような加工条
件および原料の特性により、所望のコージエライト相を
形成する原料の反応が促進される。原料として遊離シリ
カが存在する場合、尖晶石原料の量は好ましくは少な
い。しかしながら、遊離シリカが少ないかまたは含まれ
ていないときに、尖晶石でアルファアルミナまたは水酸
化アルミニウムを置き換える場合には、原料としての尖
晶石は、ＣＴＥを低下させる上で好ましい。シリカ粉末
を用いる場合、および／またはアルファアルミナまたは
水酸化アルミニウムの粒径が粗い場合、均熱時間が長い
ことおよび／または均熱温度が高いことが特に効果的で
ある。ムライト粉末は、コージエライトの好ましい配向
を減少させ、微小亀裂の程度も減少させるので、Ａｌお
よびＳｉの供給源としてムライト粉末を少なく使用する
ことが好ましい。藍晶石またはケイ線石（両者ともＡｌ
2ＳｉＯ5）が、ＣＴＥを上昇させる上で、ムライト（Ａ
ｌ6Ｓｉ2Ｏ13）と同様に挙動することが予測されてい
る。しかしながら、これらのアルミノケイ酸塩原料はお
そらく、バッチ中のカオリンと置換された場合、亀裂を
減少させるのに役立つであろう。ＭｇＯ形成成分および
か焼カオリンを組み合わせて使用することは、この組合
せのために、結晶配向および微小亀裂が減少することに
よりＣＴＥが上昇するので、好ましくは最小限とする。
加熱速度が速いこと、アルファアルミナまたは水酸化ア
ルミニウムの原料の含有量が少ないこと、アルファアル
ミナまたは水酸化アルミニウムが存在する場合に、その
粒径が微細であること、並びにシリカ粉末の量が最小で
あることにより、ＣＴＥが低くなる。そのような加工条
件および原料の特性により、所望のコージエライト相を
形成する原料の反応が促進される。原料として遊離シリ
カが存在する場合、尖晶石原料の量は好ましくは少な
い。しかしながら、遊離シリカが少ないかまたは含まれ
ていないときに、尖晶石でアルファアルミナまたは水酸
化アルミニウムを置き換える場合には、原料としての尖
晶石は、ＣＴＥを低下させる上で好ましい。シリカ粉末
を用いる場合、および／またはアルファアルミナまたは
水酸化アルミニウムの粒径が粗い場合、均熱時間が長い
ことおよび／または均熱温度が高いことが特に効果的で
ある。ムライト粉末は、コージエライトの好ましい配向
を減少させ、微小亀裂の程度も減少させるので、Ａｌお
よびＳｉの供給源としてムライト粉末を少なく使用する
ことが好ましい。藍晶石またはケイ線石（両者ともＡｌ
2ＳｉＯ5）が、ＣＴＥを上昇させる上で、ムライト（Ａ
ｌ6Ｓｉ2Ｏ13）と同様に挙動することが予測されてい
る。しかしながら、これらのアルミノケイ酸塩原料はお
そらく、バッチ中のカオリンと置換された場合、亀裂を
減少させるのに役立つであろう。ＭｇＯ形成成分および
か焼カオリンを組み合わせて使用することは、この組合
せのために、結晶配向および微小亀裂が減少することに
よりＣＴＥが上昇するので、好ましくは最小限とする。
【００２１】分散性高表面積Ａｌ2Ｏ3形成成分を使用す
ることは、ＣＴＥを減少させるうえで有益である。分散
性高表面積Ａｌ2Ｏ3形成成分または供給源は、Ａｌ2Ｏ3
形成成分の特定の種類である。分散性は、非常に微細な
粒子の凝集物が壊れて、成分粒子に分散できることを意
味する。高表面積は、約10ｍ2／ｇより大きい、好まし
くは約40ｍ2／ｇより大きい表面積を意味する。この成
分は、粉末またはゾルとして提供しても差し支えない。
そのような粉末の例としては、ベーマイト、擬ベーマイ
ト、ガンマ相アルミナ、デルタ相アルミナ、および／ま
たは他のいわゆる遷移アルミナが挙げられる。
ることは、ＣＴＥを減少させるうえで有益である。分散
性高表面積Ａｌ2Ｏ3形成成分または供給源は、Ａｌ2Ｏ3
形成成分の特定の種類である。分散性は、非常に微細な
粒子の凝集物が壊れて、成分粒子に分散できることを意
味する。高表面積は、約10ｍ2／ｇより大きい、好まし
くは約40ｍ2／ｇより大きい表面積を意味する。この成
分は、粉末またはゾルとして提供しても差し支えない。
そのような粉末の例としては、ベーマイト、擬ベーマイ
ト、ガンマ相アルミナ、デルタ相アルミナ、および／ま
たは他のいわゆる遷移アルミナが挙げられる。
【００２２】本発明を実施する際に、様々なコージエラ
イト形成原料を使用しても差し支えないが、数量Ｒは、
Ｒが、 0.253（ムライト粉末の重量％）＋0.278（ＳｉＯ2粉末
の重量％）＋0.00590（ＳｉＯ2粉末の重量％）（尖晶石
粉末の重量％）−0.0193（ＳｉＯ2粉末の重量％）（最
高温度での加熱時間）−0.348（最高温度での加熱時
間）−0.00237（25℃から1275℃までの平均加熱速度）
＋0.0736（アルファＡｌ2Ｏ3粉末の重量％）（アルファ
Ａｌ2Ｏ3粉末の平均粒径）＋0.0892（Ａｌ（ＯＨ）3粉
末の重量％）（Ａｌ（ＯＨ）3粉末の平均粒径）−0.215
（分散性高表面積Ａｌ2Ｏ3形成成分の重量％）＋2.392
（ｌｏｇ10（１＋（ＭｇＯ形成成分の重量％）（か焼カ
オリンの重量％））） として定義される場合に、約1.207未満でなければなら
ない。ＣＴＥの焼成サイクルおよび原料に対する関係
を、表１から３に示した実施例および図１を参照して評
価する。
イト形成原料を使用しても差し支えないが、数量Ｒは、
Ｒが、 0.253（ムライト粉末の重量％）＋0.278（ＳｉＯ2粉末
の重量％）＋0.00590（ＳｉＯ2粉末の重量％）（尖晶石
粉末の重量％）−0.0193（ＳｉＯ2粉末の重量％）（最
高温度での加熱時間）−0.348（最高温度での加熱時
間）−0.00237（25℃から1275℃までの平均加熱速度）
＋0.0736（アルファＡｌ2Ｏ3粉末の重量％）（アルファ
Ａｌ2Ｏ3粉末の平均粒径）＋0.0892（Ａｌ（ＯＨ）3粉
末の重量％）（Ａｌ（ＯＨ）3粉末の平均粒径）−0.215
（分散性高表面積Ａｌ2Ｏ3形成成分の重量％）＋2.392
（ｌｏｇ10（１＋（ＭｇＯ形成成分の重量％）（か焼カ
オリンの重量％））） として定義される場合に、約1.207未満でなければなら
ない。ＣＴＥの焼成サイクルおよび原料に対する関係
を、表１から３に示した実施例および図１を参照して評
価する。
【００２３】約５％未満のムライトおよび約５％未満の
シリカ粉末を用いて、短い焼成時間で低ＣＴＥを達成す
るために、特に低いＣＴＥおよび短い焼成サイクル（数
量Ｒが上述したように定義されている）に関して、以下
の６種類のバッチが好ましい：(1)タルク＋ＭｇＯ形成
成分＋カオリン、(2)タルク＋尖晶石＋カオリン、(3)タ
ルク＋尖晶石＋カオリン＋か焼カオリン、(4)タルク＋
カオリン＋約3.0マイクロメートル以下の平均粒径およ
び／または約３ｍ2／ｇ以上の比表面積を有するＡｌ2Ｏ
3形成成分、(5)タルク＋カオリン＋約3.0マイクロメー
トル以下の平均粒径および／または約３ｍ2／ｇ以上の
比表面積を有するＡｌ2Ｏ3形成成分＋か焼カオリン、並
びに(6)タルク＋ＭｇＯ形成成分＋カオリン＋約3.0マイ
クロメートル以下の平均粒径および／または約３ｍ2／
ｇ以上の比表面積を有するＡｌ2Ｏ3形成成分。
シリカ粉末を用いて、短い焼成時間で低ＣＴＥを達成す
るために、特に低いＣＴＥおよび短い焼成サイクル（数
量Ｒが上述したように定義されている）に関して、以下
の６種類のバッチが好ましい：(1)タルク＋ＭｇＯ形成
成分＋カオリン、(2)タルク＋尖晶石＋カオリン、(3)タ
ルク＋尖晶石＋カオリン＋か焼カオリン、(4)タルク＋
カオリン＋約3.0マイクロメートル以下の平均粒径およ
び／または約３ｍ2／ｇ以上の比表面積を有するＡｌ2Ｏ
3形成成分、(5)タルク＋カオリン＋約3.0マイクロメー
トル以下の平均粒径および／または約３ｍ2／ｇ以上の
比表面積を有するＡｌ2Ｏ3形成成分＋か焼カオリン、並
びに(6)タルク＋ＭｇＯ形成成分＋カオリン＋約3.0マイ
クロメートル以下の平均粒径および／または約３ｍ2／
ｇ以上の比表面積を有するＡｌ2Ｏ3形成成分。
【００２４】第二と第四の組合せに関して、カオリンは
好ましくは、多孔率のパーセントを増大させるために、
少なくとも約３マイクロメートルの粒径を有する。しか
しながら、カオリンは、より低い多孔率が望ましい場合
には、３マイクロメートル未満の粒径を有していても差
し支えない。
好ましくは、多孔率のパーセントを増大させるために、
少なくとも約３マイクロメートルの粒径を有する。しか
しながら、カオリンは、より低い多孔率が望ましい場合
には、３マイクロメートル未満の粒径を有していても差
し支えない。
【００２５】第五の組合せは、乾燥および焼成中の耐亀
裂性のために、並びにこれらの原料の利用性が高く、コ
ストが安いことのために、特に好ましい。
裂性のために、並びにこれらの原料の利用性が高く、コ
ストが安いことのために、特に好ましい。
【００２６】第五の組合せに関して、か焼カオリンは好
ましくは、少なくとも約１％のムライト微結晶を有す
る。これは、コージエライトの配向が乏しく、不完全に
仮称されたカオリンに関連する高いＣＴＥの問題が確実
に生じないようにするために、十分なか焼を行った結果
である。また、Ａｌ2Ｏ3形成成分の粒径は好ましくは、
約1.5マイクロメートル以下であるおよび／またはその
比表面積は約５ｍ2／ｇ以上である。タルクの平均粒径
は好ましくは、約４マイクロメートル以下、より好まし
くは、約2.5マイクロメートル以下である。タルクがよ
り微細であると、多孔率のパーセントが増大し、水銀多
孔率測定法により測定した、約0.5マイクロメートルと
約5.0マイクロメートルとの間の直径を有する細孔の分
画が大きくなる。これらの特性は、ウォッシュコートの
付着量および付着性に有益である。カオリンの粒径は好
ましくは、約２マイクロメートル以下である。
ましくは、少なくとも約１％のムライト微結晶を有す
る。これは、コージエライトの配向が乏しく、不完全に
仮称されたカオリンに関連する高いＣＴＥの問題が確実
に生じないようにするために、十分なか焼を行った結果
である。また、Ａｌ2Ｏ3形成成分の粒径は好ましくは、
約1.5マイクロメートル以下であるおよび／またはその
比表面積は約５ｍ2／ｇ以上である。タルクの平均粒径
は好ましくは、約４マイクロメートル以下、より好まし
くは、約2.5マイクロメートル以下である。タルクがよ
り微細であると、多孔率のパーセントが増大し、水銀多
孔率測定法により測定した、約0.5マイクロメートルと
約5.0マイクロメートルとの間の直径を有する細孔の分
画が大きくなる。これらの特性は、ウォッシュコートの
付着量および付着性に有益である。カオリンの粒径は好
ましくは、約２マイクロメートル以下である。
【００２７】第三の組合せに関して、か焼カオリンは少
なくとも約１重量％のムライト微結晶を有することが好
ましい。
なくとも約１重量％のムライト微結晶を有することが好
ましい。
【００２８】カオリンを含有し、ＭｇＯ形成成分を含有
しない原料混合物において、カオリンの一部または全て
をか焼カオリンと置き換えて、生の物体が焼成中に砕け
る傾向を減少させてもよい。か焼カオリンを使用する場
合、か焼カオリンは、好ましくは平板状形態学を有する
粒子から主になり、好ましくは、以前の粘土粒子内であ
る程度ムライトを形成するのに十分に高い温度でか焼さ
れる。か焼カオリン粒子内のムライトは、原料混合物内
に微粒子ムライトが存在する場合とは反対に、ＣＴＥを
増大させない。
しない原料混合物において、カオリンの一部または全て
をか焼カオリンと置き換えて、生の物体が焼成中に砕け
る傾向を減少させてもよい。か焼カオリンを使用する場
合、か焼カオリンは、好ましくは平板状形態学を有する
粒子から主になり、好ましくは、以前の粘土粒子内であ
る程度ムライトを形成するのに十分に高い温度でか焼さ
れる。か焼カオリン粒子内のムライトは、原料混合物内
に微粒子ムライトが存在する場合とは反対に、ＣＴＥを
増大させない。
【００２９】原料は、Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋ＣａＯの合計が
約0.5％未満となるように選択される。
約0.5％未満となるように選択される。
【００３０】原料は、物体に成形されたときに原料に塑
性成形適性および生強度を付与するビヒクルおよび成形
助剤と混合される。成形を押出しにより行う場合には、
押出助剤は、最も典型的に、セルロースエーテル有機結
合剤であり、潤滑剤は、ステアリン酸ジグリコールまた
はナトリウムアンモニウムであるが、本発明はこれらに
限定されるものではない。
性成形適性および生強度を付与するビヒクルおよび成形
助剤と混合される。成形を押出しにより行う場合には、
押出助剤は、最も典型的に、セルロースエーテル有機結
合剤であり、潤滑剤は、ステアリン酸ジグリコールまた
はナトリウムアンモニウムであるが、本発明はこれらに
限定されるものではない。
【００３１】有機結合剤 有機結合剤は、物体に成形するための、混合物の塑性に
寄与する。本発明による可塑化有機結合剤は、セルロー
スエーテル結合剤を称する。本発明による典型的な有機
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、およびこれらの混合物が
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
社から得られるメトセルＡ４Ｍ、Ｆ４Ｍ、Ｆ２４０、お
よびＫ７５Ｍである。メトセルＡ４Ｍはメチルセルロー
スであるが、メトセルＦ４Ｍ、Ｆ２４０、およびＫ７５
Ｍはヒドロキシプロピルメチルセルロースである。
寄与する。本発明による可塑化有機結合剤は、セルロー
スエーテル結合剤を称する。本発明による典型的な有機
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、およびこれらの混合物が
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
社から得られるメトセルＡ４Ｍ、Ｆ４Ｍ、Ｆ２４０、お
よびＫ７５Ｍである。メトセルＡ４Ｍはメチルセルロー
スであるが、メトセルＦ４Ｍ、Ｆ２４０、およびＫ７５
Ｍはヒドロキシプロピルメチルセルロースである。
【００３２】有機結合剤の含有量は典型的に、原料に基
づいて、約３％から約６％までである。
づいて、約３％から約６％までである。
【００３３】ビヒクルは、無機、すなわち、大部分が水
からなっていても差し支えなく、これは、排他的ではな
く、典型的に、約28％から約46％までである。あるい
は、ビヒクルは、有機であっても差し支えない。水を使
用することが好ましいが、所望であれば、低級アルカノ
ールのような蒸発性有機液体で全てまたは部分的に置き
換えても差し支えない。
からなっていても差し支えなく、これは、排他的ではな
く、典型的に、約28％から約46％までである。あるい
は、ビヒクルは、有機であっても差し支えない。水を使
用することが好ましいが、所望であれば、低級アルカノ
ールのような蒸発性有機液体で全てまたは部分的に置き
換えても差し支えない。
【００３４】有機結合剤、ビヒクルおよび他の添加剤の
重量パーセントは、原料に関してさらに添加するものと
して計算されている。
重量パーセントは、原料に関してさらに添加するものと
して計算されている。
【００３５】次いで、混合物を生の物体に成形する。好
ましい成形方法は、ダイを通した押出しによるものであ
る。押出しは、水圧ラム押出プレス、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ーを用いて行っても差し
支えない。後者において、バッチ材料をダイに押し込む
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。
ましい成形方法は、ダイを通した押出しによるものであ
る。押出しは、水圧ラム押出プレス、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ーを用いて行っても差し
支えない。後者において、バッチ材料をダイに押し込む
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。
【００３６】本発明による物体は、どのような都合のよ
いサイズおよび形状を有していても差し支えない。しか
しながら、この工程は、ハニカムのようなセルラーモノ
リス体の製造に特に適している。セルラー体には、触媒
支持体、ディーゼル微粒子フィルタ、溶融金属フィルタ
等のフィルタ、熱交換器のコアのような数多くの用途が
見出されている。
いサイズおよび形状を有していても差し支えない。しか
しながら、この工程は、ハニカムのようなセルラーモノ
リス体の製造に特に適している。セルラー体には、触媒
支持体、ディーゼル微粒子フィルタ、溶融金属フィルタ
等のフィルタ、熱交換器のコアのような数多くの用途が
見出されている。
【００３７】一般的に、ハニカムのセル密度は、235セ
ル／ｃｍ2（約1500セル／平方インチ）から15セル／ｃ
ｍ2（約100セル／平方インチ）までに亘る。これらに加
えて通常使用されているハニカムの例としては、以下に
限定されるものではないが、約94セル／ｃｍ2（約600セ
ル／平方インチ）、約62セル／ｃｍ2（約400セル／平方
インチ）、または約47セル／ｃｍ2（約300セル／平方イ
ンチ）を有するもの、および約31セル／ｃｍ2（約200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、例えば、約62セル／ｃｍ2（約400セル／平方イ
ンチ）のハニカムに関して、約0.15ｍｍ（約６ミル）で
ある。壁（ウェブ）厚は、典型的に、約0.1ｍｍから約
0.6ｍｍ（約４ミルから約25ミル）までに亘る。物体の
外部サイズおよび形状は、用途により制御される、例え
ば、自動車の用途においては、エンジンのサイズおよび
取付けに利用できる空間等により制御される。約15から
約30セル／ｃｍ2（約100から約200セル／平方インチ）
のセル密度および約0.30から約0.64ｍｍ（約12から約25
ミル）の壁厚を有するハニカムが、ディーゼル微粒子フ
ィルタ用途に特に適している。本発明は、非常に薄い
壁、例えば、0.13ｍｍ（５ミル）以下の壁を有するハニ
カムにとって特に有利である。壁がより薄いハニカム、
例えば、本発明の混合物のいくつかに関して、特に、そ
の全ての直径における平均粒径が３マイクロメートル未
満である粘土、アルミナ、およびタルクを含有する混合
物について0.025−0.1ｍｍ（１−４ミル）の壁厚を有す
るハニカムを製造することができる。
ル／ｃｍ2（約1500セル／平方インチ）から15セル／ｃ
ｍ2（約100セル／平方インチ）までに亘る。これらに加
えて通常使用されているハニカムの例としては、以下に
限定されるものではないが、約94セル／ｃｍ2（約600セ
ル／平方インチ）、約62セル／ｃｍ2（約400セル／平方
インチ）、または約47セル／ｃｍ2（約300セル／平方イ
ンチ）を有するもの、および約31セル／ｃｍ2（約200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、例えば、約62セル／ｃｍ2（約400セル／平方イ
ンチ）のハニカムに関して、約0.15ｍｍ（約６ミル）で
ある。壁（ウェブ）厚は、典型的に、約0.1ｍｍから約
0.6ｍｍ（約４ミルから約25ミル）までに亘る。物体の
外部サイズおよび形状は、用途により制御される、例え
ば、自動車の用途においては、エンジンのサイズおよび
取付けに利用できる空間等により制御される。約15から
約30セル／ｃｍ2（約100から約200セル／平方インチ）
のセル密度および約0.30から約0.64ｍｍ（約12から約25
ミル）の壁厚を有するハニカムが、ディーゼル微粒子フ
ィルタ用途に特に適している。本発明は、非常に薄い
壁、例えば、0.13ｍｍ（５ミル）以下の壁を有するハニ
カムにとって特に有利である。壁がより薄いハニカム、
例えば、本発明の混合物のいくつかに関して、特に、そ
の全ての直径における平均粒径が３マイクロメートル未
満である粘土、アルミナ、およびタルクを含有する混合
物について0.025−0.1ｍｍ（１−４ミル）の壁厚を有す
るハニカムを製造することができる。
【００３８】次いで、生の物体を、例えば、オーブンま
たは誘電乾燥のような、生のコージエライト体用の従来
の方法にしたがって乾燥させる。
たは誘電乾燥のような、生のコージエライト体用の従来
の方法にしたがって乾燥させる。
【００３９】次いで、乾燥させた物体を、約1360℃より
1435℃までの最高温度まで、上述した条件下で焼成す
る。平均加熱速度は、コージエライトセラミック、例え
ば、ハニカムを焼成するのに通常用いられている加熱速
度よりもかなり急速であるけれども、物体が収縮または
吸熱反応を経験する焼成スケジュールのある期間には、
加熱速度を遅くしても差し支えない。したがって、例え
ば、約400℃と550℃との間（カオリンの水分損失）およ
び約800℃と950℃との間（タルクの水分損失）において
100℃／時間以下の加熱速度で、並びに約950℃と1150℃
との間（高収縮領域）において、150℃／時間以下の加
熱速度でタルクおよびカオリンを含有する物体を焼成す
ることが望ましい。しかしながら、加熱速度は、焼成ス
ケジュールの他の期間には加速させて、約25℃から最高
温度まで、少なくとも約70℃／時間、そして少なくとも
約200℃／時間の平均速度とすることができる。
1435℃までの最高温度まで、上述した条件下で焼成す
る。平均加熱速度は、コージエライトセラミック、例え
ば、ハニカムを焼成するのに通常用いられている加熱速
度よりもかなり急速であるけれども、物体が収縮または
吸熱反応を経験する焼成スケジュールのある期間には、
加熱速度を遅くしても差し支えない。したがって、例え
ば、約400℃と550℃との間（カオリンの水分損失）およ
び約800℃と950℃との間（タルクの水分損失）において
100℃／時間以下の加熱速度で、並びに約950℃と1150℃
との間（高収縮領域）において、150℃／時間以下の加
熱速度でタルクおよびカオリンを含有する物体を焼成す
ることが望ましい。しかしながら、加熱速度は、焼成ス
ケジュールの他の期間には加速させて、約25℃から最高
温度まで、少なくとも約70℃／時間、そして少なくとも
約200℃／時間の平均速度とすることができる。
【００４０】次いで、焼成した物体を、実際的に短時間
で室温まで冷却する。
で室温まで冷却する。
【００４１】本発明の方法にしたがって物体を調製する
場合、この物体は、25℃から800℃まで、約９×10-7℃
-1、好ましくは約６×10-7℃-1以下のＣＴＥを示す。
場合、この物体は、25℃から800℃まで、約９×10-7℃
-1、好ましくは約６×10-7℃-1以下のＣＴＥを示す。
【００４２】容積多孔率が約９％から約39％までに亘る
のが観察されるが、細孔形成剤を加えて、焼成物体内の
多孔率の容積分画を増大させても差し支えない。中央細
孔サイズは、原料の粒径に応じて約0.2ミクロンから約2
8ミクロンまでに亘り、おそらくより大きい細孔サイズ
まで拡大できる。
のが観察されるが、細孔形成剤を加えて、焼成物体内の
多孔率の容積分画を増大させても差し支えない。中央細
孔サイズは、原料の粒径に応じて約0.2ミクロンから約2
8ミクロンまでに亘り、おそらくより大きい細孔サイズ
まで拡大できる。
【００４３】
【実施例】本発明をより詳しく説明するために、以下に
非限定実施例を示す。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。
非限定実施例を示す。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。
【００４４】表１は、本発明の方法および比較の方法に
したがって調製した組成物に使用した原料を列記してい
る。実施例および比較例の焼成スケジュールが表２に示
され、実施例および比較例の物理的特性が表３に示され
ている。全てのバッチを、水、メチルセルロース、およ
びステアリン酸ナトリウムと混合し、2.54ｃｍ（１イン
チ）の直径、62セル／ｃｍ2（400セル／平方インチ）の
密度、および0.2ｍｍ（８ミル）の壁厚を有するハニカ
ムとして押し出した。さらに、表４は、「レーストラッ
ク」状の輪郭を有し、62セル／ｃｍ2（400セル／平方イ
ンチ）の密度、および0.13ｍｍ（５ミル）の壁厚を有す
る7.6ｃｍ×11.4ｃｍ×10.1ｃｍ長さ（３インチ×4.5イ
ンチ×４インチ）のサイズの、亀裂のないフルサイズの
ハニカムを焼結する急速焼成スケジュールを示してい
る。全てのハニカムを電熱炉内で焼成した。約40時間よ
り長い焼成は、炭化ケイ素「グローバー」炉内で行った
が、全て他の焼成は、二ケイ化モリブデン加熱素子を備
えた炉内で行った。本発明の急速焼成サイクルは、ロー
ラーハース炉内の焼成またはマイクロ波焼結による焼成
に特に適している。
したがって調製した組成物に使用した原料を列記してい
る。実施例および比較例の焼成スケジュールが表２に示
され、実施例および比較例の物理的特性が表３に示され
ている。全てのバッチを、水、メチルセルロース、およ
びステアリン酸ナトリウムと混合し、2.54ｃｍ（１イン
チ）の直径、62セル／ｃｍ2（400セル／平方インチ）の
密度、および0.2ｍｍ（８ミル）の壁厚を有するハニカ
ムとして押し出した。さらに、表４は、「レーストラッ
ク」状の輪郭を有し、62セル／ｃｍ2（400セル／平方イ
ンチ）の密度、および0.13ｍｍ（５ミル）の壁厚を有す
る7.6ｃｍ×11.4ｃｍ×10.1ｃｍ長さ（３インチ×4.5イ
ンチ×４インチ）のサイズの、亀裂のないフルサイズの
ハニカムを焼結する急速焼成スケジュールを示してい
る。全てのハニカムを電熱炉内で焼成した。約40時間よ
り長い焼成は、炭化ケイ素「グローバー」炉内で行った
が、全て他の焼成は、二ケイ化モリブデン加熱素子を備
えた炉内で行った。本発明の急速焼成サイクルは、ロー
ラーハース炉内の焼成またはマイクロ波焼結による焼成
に特に適している。
【００４５】表３に列記された本発明の実施例および比
較例の熱膨張は、原料に関する制限方程式と一貫してい
る。すなわち、Ｒの値は、全ての実施例に関して1.207
未満であり、焼成サイクルが4.5時間から20時間までの
間にある全ての比較例に関して1.207より大きい。熱膨
張は、ハニカムセラミック内の開放チャンネルの長さに
対して平行な方向で測定した。
較例の熱膨張は、原料に関する制限方程式と一貫してい
る。すなわち、Ｒの値は、全ての実施例に関して1.207
未満であり、焼成サイクルが4.5時間から20時間までの
間にある全ての比較例に関して1.207より大きい。熱膨
張は、ハニカムセラミック内の開放チャンネルの長さに
対して平行な方向で測定した。
【００４６】尖晶石を含有する原料の組合せ 実施例１から５は、原料がタルク＋尖晶石＋カオリンか
らなる場合に、特にＣＴＥの低い物体が得られることを
示している。アルファアルミナまたは水酸化アルミニウ
ム、Ａｌ（ＯＨ）3の代わりに追加のアルミニウムの供
給源として微細な尖晶石を使用することは、焼成体内に
微小亀裂が形成されるのを促進させるうえで有益であ
る。
らなる場合に、特にＣＴＥの低い物体が得られることを
示している。アルファアルミナまたは水酸化アルミニウ
ム、Ａｌ（ＯＨ）3の代わりに追加のアルミニウムの供
給源として微細な尖晶石を使用することは、焼成体内に
微小亀裂が形成されるのを促進させるうえで有益であ
る。
【００４７】比較例６および７は、尖晶石粉末とシリカ
粉末との混合物を20時間未満で焼成すると、未反応尖晶
石およびクリストバライトの量が過剰であるために、特
に高いＣＴＥが観察されることを示している。しかしな
がら、比較例８は、この原料の組合せは、原料が反応す
るのに十分な時間が設けられるように長いサイクルで焼
成すると、９×10-7℃-1未満のＣＴＥを有する物体を形
成できることを示している。
粉末との混合物を20時間未満で焼成すると、未反応尖晶
石およびクリストバライトの量が過剰であるために、特
に高いＣＴＥが観察されることを示している。しかしな
がら、比較例８は、この原料の組合せは、原料が反応す
るのに十分な時間が設けられるように長いサイクルで焼
成すると、９×10-7℃-1未満のＣＴＥを有する物体を形
成できることを示している。
【００４８】カオリン＋ＭｇＯ形成成分を含有する原料
の組合せ 実施例９、10、12、14および15は、原料がタルク＋カオ
リン＋ＭｇＯまたはＭｇ（ＯＨ）2のようなマグネシア
形成成分からなるときに、ＣＴＥが特に低い本発明の物
体が観察されることを示している。カオリンおよびマグ
ネシア形成成分の平均粒径は、広い範囲に及んでいても
差し支えない。カオリン以外のアルミニウム含有供給源
がないことは、高ＣＴＥの第二相の量が少ないことによ
り証拠付けられるように、物体の反応性を促進させて、
コージエライトを形成するうえで有益である。比較例11
および13は、これらの原料の組合せから形成された物体
は、20時間よりも長い焼成サイクルで焼成したときに、
物体を加熱している間のカオリンとＭｇＯ形成成分との
間の長い相互反応から生じる微小亀裂が減少するため
に、高いＣＴＥを有することを示している。
の組合せ 実施例９、10、12、14および15は、原料がタルク＋カオ
リン＋ＭｇＯまたはＭｇ（ＯＨ）2のようなマグネシア
形成成分からなるときに、ＣＴＥが特に低い本発明の物
体が観察されることを示している。カオリンおよびマグ
ネシア形成成分の平均粒径は、広い範囲に及んでいても
差し支えない。カオリン以外のアルミニウム含有供給源
がないことは、高ＣＴＥの第二相の量が少ないことによ
り証拠付けられるように、物体の反応性を促進させて、
コージエライトを形成するうえで有益である。比較例11
および13は、これらの原料の組合せから形成された物体
は、20時間よりも長い焼成サイクルで焼成したときに、
物体を加熱している間のカオリンとＭｇＯ形成成分との
間の長い相互反応から生じる微小亀裂が減少するため
に、高いＣＴＥを有することを示している。
【００４９】実施例16は、コージエライトを形成するの
に必要な追加のケイ素を供給するのに必要なシリカ粉末
の量が比較的少ないので、原料がＭｇＯ＋カオリン＋シ
リカ粉末からなるときに、本発明の物体が得られること
を示している。比較例17は、この原料の組合せを約20時
間よりも長いサイクルで焼成すると、高いＣＴＥが得ら
れることを示している。
に必要な追加のケイ素を供給するのに必要なシリカ粉末
の量が比較的少ないので、原料がＭｇＯ＋カオリン＋シ
リカ粉末からなるときに、本発明の物体が得られること
を示している。比較例17は、この原料の組合せを約20時
間よりも長いサイクルで焼成すると、高いＣＴＥが得ら
れることを示している。
【００５０】実施例18は、本発明の物体が、ＭｇＯ＋カ
オリン＋アルミナ＋シリカ粉末の混合物から形成できる
ことを示している。しかしながら、ある程度のカオリン
をアルミナ形成成分と置き換えた場合、必要とされるシ
リカ粉末の量が多くなるためにＣＴＥの高い第二の残留
相の量も多くなるので、ＣＴＥは実施例16ほど低くはな
い。比較例19は、この原料の組合せを約20時間より長い
サイクルで焼成すると、９×10-7℃-1より大きいＣＴＥ
が得られることを示している。
オリン＋アルミナ＋シリカ粉末の混合物から形成できる
ことを示している。しかしながら、ある程度のカオリン
をアルミナ形成成分と置き換えた場合、必要とされるシ
リカ粉末の量が多くなるためにＣＴＥの高い第二の残留
相の量も多くなるので、ＣＴＥは実施例16ほど低くはな
い。比較例19は、この原料の組合せを約20時間より長い
サイクルで焼成すると、９×10-7℃-1より大きいＣＴＥ
が得られることを示している。
【００５１】か焼カオリン＋ＭｇＯ形成成分を含有する
原料の組合せ 比較例20から23は、タルク＋ＭｇＯ＋カオリン＋か焼カ
オリンから形成された物体は、そのような物体の全てが
非常に少量の高ＣＴＥの第二相しか有さないという事実
にもかかわらず、それらを20時間未満の速いサイクルま
たは20時間よりも長いサイクルで焼成するか否かにかか
わらず、膨張が大きいことを示している。ＭｇＯ形成成
分とか焼カオリンとの組合せは、低ＣＴＥに必要なコー
ジエライト結晶の配向および微小亀裂を減少させる点で
特に有害である。
原料の組合せ 比較例20から23は、タルク＋ＭｇＯ＋カオリン＋か焼カ
オリンから形成された物体は、そのような物体の全てが
非常に少量の高ＣＴＥの第二相しか有さないという事実
にもかかわらず、それらを20時間未満の速いサイクルま
たは20時間よりも長いサイクルで焼成するか否かにかか
わらず、膨張が大きいことを示している。ＭｇＯ形成成
分とか焼カオリンとの組合せは、低ＣＴＥに必要なコー
ジエライト結晶の配向および微小亀裂を減少させる点で
特に有害である。
【００５２】比較例24および25は、カオリンが存在しな
いＭｇＯ＋か焼カオリン＋シリカ粉末の組合せも同様
に、速いまたは長い焼成サイクルで高ＣＴＥ物体が生じ
ることを示している。
いＭｇＯ＋か焼カオリン＋シリカ粉末の組合せも同様
に、速いまたは長い焼成サイクルで高ＣＴＥ物体が生じ
ることを示している。
【００５３】ＭｇＯ形成成分＋アルミナ、またはＭｇＯ
形成成分＋Ａｌ（ＯＨ） 3を含有する原料の組合せ 実施例26は、バッチ中にタルクもカオリンもか焼カオリ
ンも含まない、単純な酸化物ＭｇＯ＋アルミナ＋ＳｉＯ
2の混合物から本発明の物体を形成できることを示して
いる。このような物体において、多量のシリカ粉末を相
殺するためにマグネシアおよびアルミナの両方が微細な
粒径のものであることが必要であり、９×10-7℃-1未満
のＣＴＥを得るのに、約10時間より長い焼成サイクルが
必要である。比較例27および28は、焼成サイクルが10時
間未満である場合、多量の高ＣＴＥ第二相が存在するた
めに、この原料の組合せでは９×10-7℃-1未満のＣＴＥ
が得られないことを示している。
形成成分＋Ａｌ（ＯＨ） 3を含有する原料の組合せ 実施例26は、バッチ中にタルクもカオリンもか焼カオリ
ンも含まない、単純な酸化物ＭｇＯ＋アルミナ＋ＳｉＯ
2の混合物から本発明の物体を形成できることを示して
いる。このような物体において、多量のシリカ粉末を相
殺するためにマグネシアおよびアルミナの両方が微細な
粒径のものであることが必要であり、９×10-7℃-1未満
のＣＴＥを得るのに、約10時間より長い焼成サイクルが
必要である。比較例27および28は、焼成サイクルが10時
間未満である場合、多量の高ＣＴＥ第二相が存在するた
めに、この原料の組合せでは９×10-7℃-1未満のＣＴＥ
が得られないことを示している。
【００５４】比較例29から31は、粗い水酸化マグネシウ
ム、中間の粒径の水酸化アルミニウム粉末、および多量
のシリカ粉末の組合せにより、約4.8時間から14.7時間
までのサイクルで焼成した場合、未反応の第二相が過剰
に存在し、ＣＴＥが約９×10-7℃-1より大きくなること
を示している。比較例32は、この原料の組合せを約54時
間の従来の長いスケジュールで焼成すると、９×10-7℃
-1未満のＣＴＥを有する物体を形成できることを示して
いる。
ム、中間の粒径の水酸化アルミニウム粉末、および多量
のシリカ粉末の組合せにより、約4.8時間から14.7時間
までのサイクルで焼成した場合、未反応の第二相が過剰
に存在し、ＣＴＥが約９×10-7℃-1より大きくなること
を示している。比較例32は、この原料の組合せを約54時
間の従来の長いスケジュールで焼成すると、９×10-7℃
-1未満のＣＴＥを有する物体を形成できることを示して
いる。
【００５５】タルク＋カオリン＋アルミナ形成成分を含
有する原料の組合せ 実施例33から35および37から39は、全ての原料が微細な
粒径のものであり、焼成サイクルが20時間未満である場
合、タルク＋カオリン＋アルミナから作成された物体で
低膨張が達成できることを示している。焼成サイクルは
好ましくは、アルミナのタルクおよびカオリンとの反応
を促進させるために約８時間よりも長い。比較例36およ
び40は、焼成サイクルが20時間よりも長い場合、９×10
-7℃-1よりもＣＴＥが大きくなることを示している。こ
れは、両方とも微細な粒径を有するタルクおよびカオリ
ンを含有する物体において、このような物体をより遅い
従来の加熱速度で焼成した場合、微小亀裂が減少するこ
とにより生じる。
有する原料の組合せ 実施例33から35および37から39は、全ての原料が微細な
粒径のものであり、焼成サイクルが20時間未満である場
合、タルク＋カオリン＋アルミナから作成された物体で
低膨張が達成できることを示している。焼成サイクルは
好ましくは、アルミナのタルクおよびカオリンとの反応
を促進させるために約８時間よりも長い。比較例36およ
び40は、焼成サイクルが20時間よりも長い場合、９×10
-7℃-1よりもＣＴＥが大きくなることを示している。こ
れは、両方とも微細な粒径を有するタルクおよびカオリ
ンを含有する物体において、このような物体をより遅い
従来の加熱速度で焼成した場合、微小亀裂が減少するこ
とにより生じる。
【００５６】実施例41および42は、20時間に亘り焼成さ
れたタルク＋カオリン＋アルミナの物体に関して、タル
クが粗く、カオリンおよびアルミナが微細である場合、
同様に低ＣＴＥが得られることを示している。
れたタルク＋カオリン＋アルミナの物体に関して、タル
クが粗く、カオリンおよびアルミナが微細である場合、
同様に低ＣＴＥが得られることを示している。
【００５７】実施例43および44は、５％の微細なシリカ
粉末が加えられた粗いタルク＋微細なカオリン＋微細な
アルミナの混合物に関して、本発明の物体が得られるこ
とを示している。
粉末が加えられた粗いタルク＋微細なカオリン＋微細な
アルミナの混合物に関して、本発明の物体が得られるこ
とを示している。
【００５８】実施例45および46は、アルミナ形成成分
が、タルク＋カオリン＋ＡｌＯＯＨの混合物において表
面積が非常に大きい分散性ＡｌＯＯＨ粉末として供給さ
れる場合、ＣＴＥが特に低い本発明の物体が得られるこ
とを示している。
が、タルク＋カオリン＋ＡｌＯＯＨの混合物において表
面積が非常に大きい分散性ＡｌＯＯＨ粉末として供給さ
れる場合、ＣＴＥが特に低い本発明の物体が得られるこ
とを示している。
【００５９】実施例47はさらに、タルク＋カオリン＋ア
ルミナの混合物に関して、アルミナがまだ微細であると
すると、タルクおよびカオリンの両方が粗い場合でさ
え、ＣＴＥの低い本発明の物体を実施できることを示し
ている。
ルミナの混合物に関して、アルミナがまだ微細であると
すると、タルクおよびカオリンの両方が粗い場合でさ
え、ＣＴＥの低い本発明の物体を実施できることを示し
ている。
【００６０】実施例48および49は、20時間未満に亘り焼
成したタルク＋カオリン＋微細なアルミナの物体に関し
て、タルクの平均粒径がカオリンの平均粒径よりもずっ
と小さい場合でさえ、非常に低いＣＴＥが得られること
を示している。
成したタルク＋カオリン＋微細なアルミナの物体に関し
て、タルクの平均粒径がカオリンの平均粒径よりもずっ
と小さい場合でさえ、非常に低いＣＴＥが得られること
を示している。
【００６１】実施例50および51は、タルク＋カオリン＋
アルミナの物体に関して、アルミナの平均粒径が約4.5
マイクロメートルである場合、本発明の物体をまだ得る
ことができるが、タルクおよびカオリンの組合せが同一
であるが、アルミナがより微細である組合せにより作成
された実施例42および47ほど低い膨張を達成するために
は、最高温度での均熱時間がより長い必要があることを
示している。
アルミナの物体に関して、アルミナの平均粒径が約4.5
マイクロメートルである場合、本発明の物体をまだ得る
ことができるが、タルクおよびカオリンの組合せが同一
であるが、アルミナがより微細である組合せにより作成
された実施例42および47ほど低い膨張を達成するために
は、最高温度での均熱時間がより長い必要があることを
示している。
【００６２】タルク＋カオリン＋か焼カオリン＋Ａｌ 2
Ｏ 3形成成分を含有する原料の組合せ 実施例52から85は、タルク＋微細なカオリン＋微細なア
ルミナ＋か焼カオリンから本発明の物体を調製すること
ができ、タルクの平均粒径が、少なくとも約1.6マイク
ロメートルほどの微細から、少なくとも約6.1マイクロ
メートルほどの大きさまでに亘っても差し支えないこと
を示している。約３マイクロメートル未満の平均粒径を
有するタルクにより、0.5マイクロメートルから5.0マイ
クロメートルまでの間の特に狭い細孔サイズ分布を有す
る物体が得られる。
Ｏ 3形成成分を含有する原料の組合せ 実施例52から85は、タルク＋微細なカオリン＋微細なア
ルミナ＋か焼カオリンから本発明の物体を調製すること
ができ、タルクの平均粒径が、少なくとも約1.6マイク
ロメートルほどの微細から、少なくとも約6.1マイクロ
メートルほどの大きさまでに亘っても差し支えないこと
を示している。約３マイクロメートル未満の平均粒径を
有するタルクにより、0.5マイクロメートルから5.0マイ
クロメートルまでの間の特に狭い細孔サイズ分布を有す
る物体が得られる。
【００６３】実施例86は、分散性の高表面積ＡｌＯＯＨ
粉末がアルミナ形成成分として供給された場合、膨張が
特に低い本発明の物体が得られることを示している。こ
のような物体はまた、セル壁の平面にあるｃ軸との、コ
ージエライト結晶のアライメントの角度が特に大きい。
粉末がアルミナ形成成分として供給された場合、膨張が
特に低い本発明の物体が得られることを示している。こ
のような物体はまた、セル壁の平面にあるｃ軸との、コ
ージエライト結晶のアライメントの角度が特に大きい。
【００６４】実施例87から92は、タルク＋カオリン＋か
焼カオリン＋粗いアルミナ＋シリカ粉末に関して、焼成
サイクル時間が約10時間よりも長い場合、本発明の物体
が得られることを示している。しかしながら、比較例93
から96は、焼成サイクルが約10時間未満である場合、そ
のような原料の組合せにより、約９×10-7℃-1より大き
いＣＴＥが得られることを示している。
焼カオリン＋粗いアルミナ＋シリカ粉末に関して、焼成
サイクル時間が約10時間よりも長い場合、本発明の物体
が得られることを示している。しかしながら、比較例93
から96は、焼成サイクルが約10時間未満である場合、そ
のような原料の組合せにより、約９×10-7℃-1より大き
いＣＴＥが得られることを示している。
【００６５】実施例97と100、および比較例98と101は、
微細なタルクを、粗いアルミナ＋粗いかまたは微細なカ
オリン＋か焼カオリンと組み合わせて用いる場合、焼成
サイクルが約13時間よりも長いと本発明の物体が得られ
ることを示している。比較例99および102は、従来の焼
成サイクルに採用される遅い加熱時間では、これらの原
料の組合せから作成された物体に関して、ＣＴＥが約９
×10-7℃-1より大きくなることを示している。
微細なタルクを、粗いアルミナ＋粗いかまたは微細なカ
オリン＋か焼カオリンと組み合わせて用いる場合、焼成
サイクルが約13時間よりも長いと本発明の物体が得られ
ることを示している。比較例99および102は、従来の焼
成サイクルに採用される遅い加熱時間では、これらの原
料の組合せから作成された物体に関して、ＣＴＥが約９
×10-7℃-1より大きくなることを示している。
【００６６】タルク＋Ａｌ 2Ｏ 3形成成分＋シリカ粉末を
含有する原料の組合せ 実施例103と104および比較例105は、９×10-7℃-1未満
のＣＴＥを達成するのに必要な均熱時間は、シリカ粉末
の含有量が少ないカオリン含有バッチに関する均熱時間
よりも長いけれども、カオリンまたはか焼カオリンを含
まないタルク＋微細なアルミナ＋微細なシリカの混合物
から本発明の物体を製造できることを示している。
含有する原料の組合せ 実施例103と104および比較例105は、９×10-7℃-1未満
のＣＴＥを達成するのに必要な均熱時間は、シリカ粉末
の含有量が少ないカオリン含有バッチに関する均熱時間
よりも長いけれども、カオリンまたはか焼カオリンを含
まないタルク＋微細なアルミナ＋微細なシリカの混合物
から本発明の物体を製造できることを示している。
【００６７】実施例106は、ＣＴＥが特に低い本発明の
物体が、微細なタルク＋微細なアルミナ＋シリカ粉末の
組合せから得られることを示している。
物体が、微細なタルク＋微細なアルミナ＋シリカ粉末の
組合せから得られることを示している。
【００６８】比較例107および108は、タルク＋粗いアル
ミナ＋シリカ粉末から作成された物体は、焼成時間が約
20時間未満の場合、アルミナが粗く、シリカ粉末の量が
多いために残留第二相が多量に存在するので、約９×10
-7℃-1未満のＣＴＥを有さないことを示している。比較
例109は、この原料の組合せにより、焼成時間がより長
い場合、低ＣＴＥ物体が得られることを示している。
ミナ＋シリカ粉末から作成された物体は、焼成時間が約
20時間未満の場合、アルミナが粗く、シリカ粉末の量が
多いために残留第二相が多量に存在するので、約９×10
-7℃-1未満のＣＴＥを有さないことを示している。比較
例109は、この原料の組合せにより、焼成時間がより長
い場合、低ＣＴＥ物体が得られることを示している。
【００６９】ムライト粉末を含有する原料の組合せ 比較例110および111は、タルク＋ムライト粉末＋シリカ
粉末の組合せにより、7.2時間のサイクルおよび63時間
のサイクルの両方で９×10-7℃-1より大きいＣＴＥを有
する物体が得られることを示している。比較例112およ
び113は、ムライト粉末の一部がアルミナおよび追加の
シリカ粉末により置き換えられている、7.2時間または6
3時間に亘り焼成された同様の原料の組合せに関して、
約９×10-7℃-1より大きいＣＴＥが得られることを示し
ている。これらの比較例の四つ全てに関して、第二相の
量が少ない、すなわち、高ＣＴＥは、高膨張の残留相の
結果ではない。その代わりに、高膨張は、多量のムライ
ト粉末を含有する原料の組合せから作成された物体にお
いて微小亀裂がほとんど存在しないためである。
粉末の組合せにより、7.2時間のサイクルおよび63時間
のサイクルの両方で９×10-7℃-1より大きいＣＴＥを有
する物体が得られることを示している。比較例112およ
び113は、ムライト粉末の一部がアルミナおよび追加の
シリカ粉末により置き換えられている、7.2時間または6
3時間に亘り焼成された同様の原料の組合せに関して、
約９×10-7℃-1より大きいＣＴＥが得られることを示し
ている。これらの比較例の四つ全てに関して、第二相の
量が少ない、すなわち、高ＣＴＥは、高膨張の残留相の
結果ではない。その代わりに、高膨張は、多量のムライ
ト粉末を含有する原料の組合せから作成された物体にお
いて微小亀裂がほとんど存在しないためである。
【００７０】サイズがより大きいハニカムの実施例 実施例114から117（表４）は、カオリンの脱水（450-55
0℃）、タルクの脱水（800-950℃）、および収縮（950-
1150℃）の温度間隔の間の加熱速度を減少させることに
より、調整した速い焼成スケジュールでフルサイズのハ
ニカムを焼結できることを証明している。表１のバッチ
組成25番をこれらの実施例に用いた。ハニカムの寸法
は、レーストラック輪郭体に関して上述したものであ
る。4.95×10-7℃-1のＣＴＥ（800℃）を有する亀裂の
ない物体を8.2時間の焼成サイクルで製造した。軸セル
ラー棒に関する破壊係数は約2.75ＭＰａ（約400ｐｓ
ｉ）であり、弾性率は約5.6ＧＰａ（約0.81Ｍｐｓｉ）
であった。計算した熱衝撃パラメータ＝ＭＯＲ／（Ｅ）
Ａ（ＣＴＥ）は1010℃であった。このように、本発明の
方法にしたがって速く焼成したコージエライト体は、優
れた耐熱衝撃性を維持することが予測される。
0℃）、タルクの脱水（800-950℃）、および収縮（950-
1150℃）の温度間隔の間の加熱速度を減少させることに
より、調整した速い焼成スケジュールでフルサイズのハ
ニカムを焼結できることを証明している。表１のバッチ
組成25番をこれらの実施例に用いた。ハニカムの寸法
は、レーストラック輪郭体に関して上述したものであ
る。4.95×10-7℃-1のＣＴＥ（800℃）を有する亀裂の
ない物体を8.2時間の焼成サイクルで製造した。軸セル
ラー棒に関する破壊係数は約2.75ＭＰａ（約400ｐｓ
ｉ）であり、弾性率は約5.6ＧＰａ（約0.81Ｍｐｓｉ）
であった。計算した熱衝撃パラメータ＝ＭＯＲ／（Ｅ）
Ａ（ＣＴＥ）は1010℃であった。このように、本発明の
方法にしたがって速く焼成したコージエライト体は、優
れた耐熱衝撃性を維持することが予測される。
【００７１】説明のための特定の実施例に関して本発明
を詳細に記載してきたが、本発明をそれらに限定するよ
うに考えるべきではなく、本発明の精神および特許請求
の範囲から逸脱せずに他の様式で用いてもよい。
を詳細に記載してきたが、本発明をそれらに限定するよ
うに考えるべきではなく、本発明の精神および特許請求
の範囲から逸脱せずに他の様式で用いてもよい。
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
【表３】
【００７５】
【表４】
【００７６】
【表５】
【００７７】
【表６】
【００７８】
【表７】
【００７９】
【表８】
【００８０】
【表９】
【００８１】
【表１０】
【００８２】
【表１１】
【００８３】
【表１２】
【００８４】
【表１３】
【図１】様々な原料の組合せから製造した物体に関する
ＣＴＥ対焼成サイクル時間のグラフ
ＣＴＥ対焼成サイクル時間のグラフ
Claims (15)
- 【請求項１】 コージエライト体を製造する方法であっ
て、 ａ） 数量Ｒが、 0.253（ムライト粉末の重量％）＋0.278（ＳｉＯ2粉末
の重量％）＋0.00590（ＳｉＯ2粉末の重量％）（尖晶石
粉末の重量％）−0.0193（ＳｉＯ2粉末の重量％）（最
高温度での加熱時間）−0.348（最高温度での加熱時
間）−0.00237（25℃から1275℃までの平均加熱速度）
＋0.0736（アルファＡｌ2Ｏ3粉末の重量％）（アルファ
Ａｌ2Ｏ3粉末の平均粒径）＋0.0892（Ａｌ（ＯＨ）3粉
末の重量％）（Ａｌ（ＯＨ）3粉末の平均粒径）−0.215
（分散性高表面積Ａｌ2Ｏ3形成成分の重量％）＋2.392
（ｌｏｇ10（１＋（ＭｇＯ形成成分の重量％）（か焼カ
オリンの重量％））） として定義されるときに、該数量Ｒが約1.207未満とな
るように選択された、タルク、か焼タルク、ＭｇＯ形成
成分、アルミン酸マグネシウム尖晶石、ＳｉＯ2形成成
分、Ａｌ2Ｏ3形成成分、カオリン、か焼カオリン、ムラ
イトおよびこれらの組合せからなる群より選択されるコ
ージエライト形成原料を提供し、 ｂ） 該原料を効果的な量のビヒクルおよび成形助剤と
よく混合して、該原料より塑性混合物を形成し、 ｃ） 該原料より生の物体を成形し、 ｄ） 該生の物体を乾燥させ、 ｅ） 該生の物体を、室温から約1360℃より1435℃まで
の最高温度に、少なくとも約70℃／時間の平均加熱速度
で加熱して、該最高温度で約0.05時間から約18時間に亘
り保持し、ここで、室温から該最高温度で保持した終わ
りまでの全加熱時間が約4.5時間から約20時間までであ
り、これにより、少なくとも一つの方向において、約25
℃から約800℃までに亘り、約９×10-7℃-1未満の平均
熱膨張係数を有する、主にコージエライトである物体を
製造する各工程からなることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記原料が、タルク、ＭｇＯ形成成分、
およびカオリンの第一の組合せ；タルク、尖晶石、およ
びカオリンの第二の組合せ；タルク、尖晶石、カオリ
ン、およびか焼カオリンの第三の組合せ；タルク、カオ
リンおよび約3.0マイクロメートル以下の粒径および／
または約３ｍ2／ｇ以上の比表面積を有するＡｌ2Ｏ3形
成成分の第四の組合せ；タルク、カオリン、約3.0マイ
クロメートル以下の平均粒径および／または約３ｍ2／
ｇ以上の比表面積を有するＡｌ2Ｏ3形成供給源、および
か焼カオリンの第五の組合せ；並びにタルク、ＭｇＯ形
成成分、カオリン、および約3.0マイクロメートル以下
の粒径および／または約３ｍ2／ｇ以上の比表面積を有
するＡｌ2Ｏ3形成成分の第六の組合せからなる群より選
択される組合せにより提供されることを特徴とする請求
項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記原料が、前記第二の組合せおよび第
四の組合せからなる群より選択された組合せにより提供
され、前記カオリンが少なくとも約３マイクロメートル
の粒径を有することを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記原料が前記第五の組合せとして提供
されることを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 前記か焼カオリンが、少なくとも約１％
のムライト微結晶をその内部に有することを特徴とする
請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記Ａｌ2Ｏ3形成成分が、約1.5マイク
ロメートル以下の平均粒径および／または約５ｍ2／ｇ
以上の比表面積を有することを特徴とする請求項４記載
の方法。 - 【請求項７】 前記タルクの平均粒径が約4.0マイクロ
メートル以下であることを特徴とする請求項４記載の方
法。 - 【請求項８】 前記タルクの平均粒径が約2.5マイクロ
メートル以下であることを特徴とする請求項７記載の方
法。 - 【請求項９】 前記カオリンの平均粒径が約２マイクロ
メートル以下であることを特徴とする請求項４記載の方
法。 - 【請求項１０】 前記原料が前記第三の組合せとして提
供され、前記か焼カオリンが少なくとも約１重量％のム
ライト微結晶をその内部に有することを特徴とする請求
項２記載の方法。 - 【請求項１１】 前記平均加熱速度が少なくとも約200
℃／時間であることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 前記全加熱時間が約15時間以下である
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記全加熱時間が約10時間以下である
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 前記原料が押出しにより成形されるこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１５】 前記原料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１４記載の方法。
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