JP2009544460A - 改善されたディーゼル粒子フィルター - Google Patents

Abstract

改良された粒子ろ過装置は、ろ過される流体の流入口と、ろ過された流体を排出するための流出口を有し、流入口はフィルター媒体を含むハウジングに連結され、流体はフィルター媒体を通過するようになっている。このろ過装置の改良点は、フィルター媒体が融合した板状粒子の多孔性セラミックからなることである。特定の態様では、前記多孔性セラミックは、セルシアン多孔性セラミックであり、このセルシアン粒子は、六方晶系形態を有し、１００℃〜１０００℃の範囲で連続的な体積熱膨張係数を示す。
【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００６年７月２１日に出願された米国仮出願第６０／８３１，７４０号に基づく優先権を主張する。

本発明は、ディーゼル粒子フィルターなどの粒子フィルターに関する。

大気環境基準がより厳しくなるにつれて、ディーゼルエンジン排気ガスとして排出される粒子状物質を最小限にとどめることに非常に多くの尽力が払われている。解決法の候補としては、ディーゼルエンジンの排出システムに粒子トラップを挿入することが挙げられる。

米国特許第４，２７６，０７１号明細書、米国特許第４，３２９，１６２号明細書、米国特許第４，８５７，０８９号明細書、米国特許第５，０９８，４５５号明細書に記載されるようなハニカム型セラミック壁流フィルター（wall-flow through filter）は、粒子トラップの種類として好ましいものとなった。これらのハニカム型フィルターは、水、結合剤、および焼成によって例えばコージライト等を形成するセラミック粉末（例えば、クレー、タルク、ムライト、シリカ、炭化ケイ素及びアルミナ）から構成されるペーストを押し出し成形することによって作られる。通常、ディーゼル粒子フィルターに選択される材料は、コージライト、炭化ケイ素及びムライトであった。しかしながら、これらの１つ１つが、１つ以上の問題を抱えている。

セラミックハニカムの作製においては、通常、クレー、水溶性結合剤又はこれらの組合せが、有用なハニカムを押し出し成形するのに十分な可塑性をペーストに付与するために用いられる。ペーストを押し出し成形した後、このハニカムを乾燥させ、結合剤を除去して焼結することによりハニカムが形成される。ハニカムを加熱されると、セラミック粒子又は結晶粒が焼結又は融合する。

コージライトは、熱膨張係数が小さいため優れた耐熱衝撃性を示すが、使用温度が低く、ディーゼルエンジンの運転中に燃焼によるすすを取り除く際に、この使用温度を超過してしまう場合がある。加えて、コージライトは、焼結工程によって作製されているため、曲がりくねった気孔を有し、このため大きな圧力低下が生じ、かけられる負荷が制限される。

一方で、炭化ケイ素は、良好な強度と耐熱性を有するが、コージライトと同様の気孔による大きな圧力低下の問題を有する。また、炭化ケイ素は、良好な耐熱性を有するためには、クレー結合剤を用いずに作製する必要があり、大きな部品へと作製することが困難なため、小さな部品に分けて押し出し成形を行った後により大きなフィルターへと組み立てる必要がある。最後に、炭化ケイ素は、その良好な熱伝導性のため、熱変化率が大きすぎない場合には十分に良好な耐熱衝撃性を示すが、熱膨張係数が高いために熱変化が迅速な場合には十分に対応できない傾向がある。

ムライトは、良好な耐熱性を有し、圧力低下が少なく、すす捕獲効率が高いが、熱膨張係数が高く、特定の用途においては問題となる場合がある。

従って、例えば、上記に記載するような先行技術が抱える問題の１つ又は複数を回避するような壁流トラップの作製方法を提供することが望まれる。

第１の発明は、内部にフィルター媒体と該フィルター媒体を通じてろ過すべき流体を流すための流入口及び流出口を有するハウジングで構成される、改善された粒子ろ過装置であって、前記フィルター媒体が融合した板状のセラミック粒子で構成される多孔性セラミックで構成される、ろ過装置である。本発明は、内燃機関の排気流（例えば、ディーゼル）からのすす粒子の除去に特に有用である。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様で使用するための融合した六方晶系セルシアン粒子（grains）で構成される好ましいフィルター媒体の作製に特に有用な方法であって、以下の工程を含む方法である。
（ａ）セルシアンの前駆体を混合して、混合物を形成する工程、
（ｂ）前記混合物を四フッ化ケイ素含有雰囲気下で加熱してフッ素含有中間体を形成する工程、及び、
（ｃ）実質的にフッ素を含まない雰囲気下で前記フッ素含有中間体を加熱して、融合した六方晶系セルシアン粒子から構成されるろ過媒体を形成する工程。驚くべきことに、本発明の第２の態様の方法により作製されるセルシアンにより、３００℃前後において不連続な体積変化を示すことのない非対称粒子状のセルシアンセラミックを作製することができる。これは、セルシアンの低温で安定な単斜相を高温で安定な六方相に変えたことに伴う低温層の変化によるものである。

本発明の第３の態様は、融合したセルシアンセラミック粒子で構成され、１００℃〜１０００℃の範囲で連続的な熱膨張係数を示す、改善されたセルシアンセラミックである。連続的とは、セルシアン粒子の相転移による急激な体積変化がないことを意味する。このような連続的な膨張は、通常３００℃前後で起きる相転移を妨げるような従来では知られていなかった欠陥構造を有するセルシアン粒子が原因であろうと考えられる。

図１は、本発明のセルシアンフィルター媒体の走査型電子顕微鏡写真である。

本発明の第１の態様に関しては、ろ過装置は、ディーゼル排気ガスのろ過用のものとして米国特許出願公開第２００４／０１１６２７６号明細書、米国特許出願公開第２００４／０００１７８２号明細書及び米国特許第４，８２８，８０７号明細書、米国特許第４，９０２，４８７号明細書及び英国特許第１，０１４，４９８号明細書に記載されるような、当該技術分野で知られる適切な流入口、ハウジング及び流出口を有していてもよい。

前記ろ過装置のフィルター媒体は、融合した板状粒子の多孔性セラミックで構成される。多孔性セラミックのセラミック粒子は相互に融合してフィルター媒体を形成する。「融合」とは、粒子が、例えば焼結などによるセラミック結合により共に結合している状態を意味する。例えば、粒子間の粒界は、ガラスなどのセラミックで構成される。

前記フィルター媒体は多孔性である（即ち、多孔性セラミックである）。この板状セラミック粒子の特有の構造により、多孔性フィルター媒体は、約４０体積パーセント以上の多孔率を有しながらも接触式ディーゼルすすろ過に適した強度を有することが可能になる。好ましくは、多孔率は、フィルター媒体の約５０体積パーセント以上、より好ましくは、約６０体積パーセント以上、最も好ましくは約６５体積パーセント以上であり、そして通常は、約８５体積パーセント以下である。

前記気孔は、実質的には全てが開放気孔であることが好ましい。開放気孔とは、液体又は気体が接近可能な（即ち、液体又は気体が浸透可能な）気孔である。言い換えれば、開放気孔は、閉鎖又は密閉状態にあるものではない。この開放気孔は、支持体全体にわたって内部で連続的に繋がっていることが好ましく、これは、通常、板状粒子の方向がランダムな状態の時に実現される。この文脈において、「実質的に全て」とは、前記触媒支持体が、該触媒支持体の全気孔量のうち、含まれる閉鎖気孔が約５パーセント以下であることを意味する。好ましくは、この閉鎖気孔の量は、殆ど微量以下である。好ましくは、閉鎖気孔の大部分が、個々の粒子内の気孔で構成される（即ち、複数の粒子の表面によって規定される気孔ではない）。開放気孔及び閉鎖気孔は、当該技術分野で知られるような適切な技術により測定可能である。

ディーゼル排気ガスろ過などの熱サイクルを伴う用途に用いるためには、前記多孔性セラミックは、０℃〜１０００℃の使用温度において、８ｐｐｍ／℃以下の低い体積熱膨張係数を有することが望ましい（ｐｐｍ＝百万分率）。好ましくは、最大体積熱膨張係数は、６ｐｐｍ／℃以下であり、より好ましくは４ｐｐｍ／℃以下であり、最も好ましくは３ｐｐｍ／℃以下である。

同様に、体積熱膨張係数は、その用途の使用温度において連続的であることが好ましい。例を挙げるならば、ディーゼル粒子フィルターの場合には、１００℃〜１０００℃の範囲で連続的な体積熱膨張係数を有することが望ましい。繰り返しになるが、連続的とは、膨張係数が、例えば、結晶構造の変化などにより段階的変化（不連続な）を示さないことを意味する。

板状粒子とは、最大寸法（例えば、縦）、この最大寸法に対して直角を成し、最大寸法の０．７倍以上である寸法（例えば、横）及び最大寸法の０．２倍以下である最小寸法（例えば、厚さ）を有する粒子を意味する。例を挙げるならば、六方晶板状（対称的な六角形面と薄い厚さを有する）粒子は、六角形面の一点から一点にかけて最大寸法（縦寸法）Ｄを有し、その面の最大寸法に対して直角を成し、０．８６６Ｄである横寸法（幅寸法）、及び縦と横に対して直角を成す寸法であり、最大寸法（縦寸法）の約０．２倍以下である厚さを有する。好ましくは、厚さは、縦方向の約０．１５倍以下であり、最も好ましくは縦方向の約０．１倍以下である。板状粒子の表面（前記縦寸法と横寸法を含む平面にある領域）は、上記に記載する板状粒子の形態にある限り、不規則又は規則的、対称又は非対称的ないずれの形状を有していてもよい。好ましくは、前記表面の形状は、実質的に六角形である。

板状セラミック粒子の縦寸法は、通常、約１マイクロメートル以上、約２ミリメートル以下の範囲である。好ましくは、縦寸法は、約１０マイクロメートル以上、より好ましくは約２０マイクロメートル以上、最も好ましくは約１００マイクロメートル以下であり、好ましくは約１．５ミリメートル以下、より好ましくは約１ｍｍ以下、最も好ましくは約５００マイクロメートル以下である。

前記セラミック粒子は、いずれの有用なセラミック組成物からなるものでもよい。一般的にセラミック粒子は、酸化物である。好ましくは、前記セラミックは、アルミノケイ酸塩である。特に好ましいアルミノケイ酸塩はセルシアンである。セルシアンは、バリウム含有アルミノケイ酸塩であって、ＢａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２の一般式で表される。多孔性セラミックは、化学組成と結晶相が異なる複数種のセラミック粒子で構成される場合があることが理解される。例えば、多孔性セラミックは、セルシアン粒子および別の粒子、例えば、アルミン酸塩を有していてもよい。最も好ましくは、前記セラミック粒子は実質的にセルシアン粒子である。実質的にとは、セラミック粒子の約５０体積％以上がセルシアン組成物からなることを意味する。好ましくはフィルター媒体に含まれるセルシアン粒子の量は、約７５体積％以上、より好ましくは約９０体積％以上、そして最も好ましくは約９５体積％以上である。最も好ましい態様では、実質的に全ての粒子がセルシアン粒子である。粒子の種類は、例えば、電子線回折、Ｘ線回折及びエネルギー分散分光法等のいずれかの適切な技術又はこれらの複数の技術を用いて決定できる。

フィルター媒体は、ディーゼル排気装置に代表されるように、ガス状汚染物質を減少させたり又は捕獲された粒子の燃焼を助ける触媒を有することでフィルター媒体を再生させてもよい。前記触媒は、例えば、当該技術分野で内燃機関排気ガス用の触媒として知られるような、特定の用途に有用なものであればよい。有用であろう触媒の例としては、以下の段落に記載されるものが挙げられる。

第１の代表的な触媒としては、直ちに、貴金属、卑金属及びこれらの組合せ等の金属触媒（bound-metal catalyst）が挙げられる。貴金属触媒の例としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、レニウム、銀及びこれらの合金が挙げられる。卑金属触媒の例としては、銅、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、マンガン、バナジウム、チタン、スカンジウム及びこれらの組合せが挙げられる。金属触媒は、金属の状態にあることが好ましいが、酸化物、窒化物及び炭化物などの無機化合物として、又は多孔性触媒支持体のセラミック粒子内の欠陥構造として存在していてもよい。前記金属は、当該技術分野に知られる適切な技術により適用できる。例えば、金属触媒は、化学蒸着法により適用できる。

第２の代表的な触媒としては、前述の触媒ハニカムのセラミック粒子の格子構造内に取り込まれる触媒が挙げられる。例えば、元素は、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｃａ若しくは先の段落に記載される金属元素又はこれらの組合せであってもよい。これらの元素は、当該技術分野で知られるような、いずれかの適切な方法により組み込むことができる。

第３の代表的な触媒としては、その上に金属を付着させたセラミック粒子の組合せが挙げられる。これらは通常、ウォッシュコートと呼ばれる。一般的にウォッシュコートは、ゼオライト、アルミノケイ素酸、シリカ、酸化セリウム、ジルコニア、酸化バリウム、炭酸バリウム等のマイクロメートルサイズのセラミック粒子と金属が上に付着したアルミナ粒子からなる。この金属は、先に直接付着した金属について記載したいずれのものでもよい。特に好ましいウォッシュコート触媒コーティングは、上に貴金属が付着したアルミナ粒子で構成される。ウォッシュコートは、例えば、ジルコニウム、バリウム、ランタン、マグネシウム及びセリウムの１つ以上の酸化物を有し、アルミニウム等の複数の金属酸化物から構成されていてもよいことが理解される。

第４の代表的な触媒は、Ｇｏｌｄｅｎが米国特許第５，９３９，３５４号に記載するような金属酸化物組成物を含むペロブスカイト型触媒である。

第５の代表的な触媒は、Ｇｒｕｅｎｂａｕｅｒ， ｅｔ ａｌ．の国際公開第９９／１８８０９号パンフレットに記載されるように、（ａ）１種以上の金属塩を含む食塩水及び（ｂ）平均分子量が４００を超え、酸化エチレン含有率が５〜９０％であり、ＨＢＬが−１５〜１５の範囲の両親媒性酸化エチレン含有共重合体、を含む組成物を３００℃〜３０００℃の温度でか焼することにより形成され、該触媒支持体上に付着される。加えて、前記触媒は、米国特許第５，６９８，４８３号明細書及び国際公開第９９／０３６２７号パンフレットに記載されるものであってもよい。

繰り返しになるが、本発明の好ましい態様では、前記多孔性セラミックはセルシアンであり、このセルシアンセラミックは、１００℃〜１０００℃の範囲で連続した体積熱膨張係数を有する。このようなセルシアンは、以下の工程を含む方法により作製可能なことが見いだされた。
（ａ）セルシアンの前駆体を混合して、混合物を形成する工程、
（ｂ）前記混合物を四フッ化ケイ素含有雰囲気下で加熱してフッ素含有中間体を形成する工程、及び、
（ｃ）続いて前記フッ素含有中間体を実質的にフッ素を含まない雰囲気下で加熱して六方晶系セルシアンセラミックを形成する工程。

前記前駆体は、酸化物、炭酸塩、酢酸塩、フッ化物及びケイ酸塩等のセルシアンの作製に適切な比率にある金属又は金属化合物のいずれの組み合わせでもよい。好ましくは、前記前駆体は、金属酸化物、炭酸塩又はこれらの組合せである。好ましい態様では、前記前駆体は、炭酸バリウム、シリカ及びアルミナである。

前記混合は、当該技術分野に知られるような、混合物の調製に適したいずれの方法でもよい。

前記混合物は、所望の場合には、既知の方法及びそのための添加剤を用いるなどの適切な方法のいずれかにより多孔性の形状に加工してもよい。例としては、射出成形、押し出し成形、静水圧プレス成形、スリップキャスティング、ロール圧縮及びテープキャスティング等が挙げられる。これらの各方法は、「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， Ｊ． Ｒｅｅｄ， Ｃｈａｐｔｅｒｓ ２０ ａｎｄ ２１， Ｗｉｌｅｙ Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ， １９８８」に詳細に記載されている。

混合物は、該混合物に含まれる前駆体化合物をフッ素含有中間体に変換するのに十分な温度で十分な時間加熱し（中間加熱）、次いで冷却して、その後に加熱（最終加熱）することで六方晶系セリシアンセラミックを形成できる。好ましくは、前記中間加熱の後に、同一の炉の中で冷却を行うことなく最終加熱が行われる。加熱工程は、中間加熱と最終加熱を繰り返し行ってもよい。典型的には、中間相は、アルミナ相、セルシアン相及び種々のＢａ−Ａｌ−Ｆ相であり、これらは、典型的には、後の加熱によって、より多くのセルシアン、ＢａＡｌ_２Ｏ_４及びＢａＡｌ_１２Ｏ_１９及び残りのアルミナへと変化する。出発物質となる組成物及び工程の条件にもよるが、単斜晶系セルシアンは、１０体積％以下の量で存在するであろうが、しかしながら、単斜晶系セルシアンの存在は好ましいものではない。

一般的に、中間加熱は、５００℃〜１１００℃の温度で行われる。好ましくは、中間加熱の温度は、５５０℃以上、より好ましくは６５０℃以上、最も好ましくは７２５℃以上で、好ましくは１１００℃以下、より好ましくは１０００℃以下、最も好ましくは９５０℃以下である。加熱温度における時間は、中間体の形成に十分ないずれの時間でもよい。一般的に、加熱温度での時間は２分間から４日間である。加熱温度時間は、短くとも５、１０、２０、３０、４５分間及び６０分間であり、後者になる程好ましい。加熱温度時間は、長くとも約２日間、１日間、１２時間、６時間、４時間及び３時間であり、後者になる程好ましい。

中間加熱時の気圧は、適切な圧力であればよいが、一般的には、実施する上での理由から、１０気圧未満、好ましくは、２気圧未満であり、通常は約５０Ｔｏｒｒ以上、好ましくは約１００Ｔｏｒｒ以上、より好ましくは約２００Ｔｏｒｒ以上、最も好ましくは約４００Ｔｏｒｒ以上である。

四フッ化ケイ素は、中間加熱において、炉にガスを流し込むことにより提供可能であり、又は、米国特許第４，９１０，１７２号明細書の記載と同様に、後にＳｉ含有前駆体化合物（例えば、ＳｉＯ_２）と反応するＡｌＦ_３等のフッ素含有前駆体化合物の分解により生じさせることもできる。好ましくは、四フッ化ケイ素は、個別のガスとして提供される。四フッ化ケイ素は、それのみで提供してもよく、又は中間体の形成に影響しない別の種類のガスとの組み合わせで提供してもよい。別の種類のガスとして適切なものとしては、希ガス、酸素及び窒素が挙げられる。四フッ化ケイ素は、静的な過圧状態にあるガスではなく、むしろ流通ガスとして提供されることが好ましい。

中間加熱において、雰囲気は、開始するまで不活性（例えば、窒素）であるか、又は少なくとも５００℃到達時点（フッ素含有ガスが導入されることが好ましい時点）までは真空状態であってもよい。中間温度までの加熱において、混合物の成型に用いてもよい有機化合物と水を除去してもよい。また、これらは、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， Ｊ． Ｒｅｅｄ， Ｗｉｌｅｙ Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ， １９８８に記載される技術と同様に、別々の加熱段階で除去してもよい。

最終加熱温度は、使用する前駆体や中間加熱条件などの変数に応じた、いずれの適切な温度でもよい。一般的に、最終加熱温度は、１０００℃以上、１７００℃以下である。好ましくは、最終温度は、１０５０℃以上、より好ましくは１０７５℃以上、最も好ましくは１１００℃以上であり、好ましくは１６００℃以下、より好ましくは１５５０℃以下、最も好ましくは１５００℃以下である。

最終加熱の間は、フッ素が取り除かれてセルシアンセラミックを形成するように、雰囲気はフッ素を含まない。換言すれば、「フッ素を含まない」とは、フッ素含有中間体がセルシアンセラミックを形成するにつれて、フッ素が当然にいくらかの量で存在することになるので、フッ素が完全に存在しないことを意味するものではないが、提供される雰囲気には、意図的にフッ素が含まれていないことを意味する。絶対量に束縛されるものではないが、一般的に、提供されるガスのフッ素含有量は、約１０００ｐｐｍ以下である。前記ガスのフッ素含有量は、約５００ｐｐｍ、２５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、２５ｐｐｍ、１０ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは、含有フッ素は検出されず（即ち、全ての実際的な目的においてゼロ）、後者になる程より好ましい。雰囲気は、減圧、乾燥又は湿潤状態の空気、窒素又は希ガスなどの不活性ガスであってもよい。好ましくは、雰囲気は、周囲空気又は湿潤空気である。雰囲気は、好ましくは流通ガスであるか、真空にした後再びガスが充填される循環ガスであってもよい。

最終加熱温度の時間は、中間加熱に記載した時間のいずれであってもよい。

更に、本発明のろ過装置のフィルター媒体に有用なセルシアン多孔性セラミックは、金属又はプラスチックを浸透させる基質として多孔性セラミックを用いて複合材料、液体ろ過、絶縁体などを作製するような別の用途に用いることも可能である。

実施例１
６０質量部のκ−アルミナ６〜１５μｍパウダー（Ｓｅｌｅｃｔｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ジョージア州）を４０質量部の９９．８％炭酸バリウム１μｍパウダー（Ａｌｐｈａ Ａｅｓａｒ、ワードヒル、マサチューセッツ州）と混合して、ペレット状にプレスして、石英炉内で６００／５００ｔｏｒｒのＳｉＦ_４圧力下で約４時間加熱した。ＳｉＦ_４下での加熱の後に得られた（中間）相は、セルシアン相、アルミナ相及びＢａ−Ａｌ−Ｆ相であった。次に、サンプルを空気中で１４００℃にて２時間加熱処理した。得られた組成物は、６５．８質量％の六方晶系セルシアン、３．４質量％のＡｌ_２Ｏ_３、４．９質量％のＢａＡｌ_２Ｏ_４及び２５．９質量％のＢａＡｌ_１２Ｏ_１９からなるものであった。単斜晶系セルシアンは検出されなかった。微小構造は、ほぼ全体的に板状構造であり、これによりセルシアンとアルミン酸バリウムの２つの主な相は、板状の形状を有していることが示唆された。これらの板状構造体は、典型的には直径が３０〜５０μｍで、厚さが１〜５μｍであった。最終的な六方晶系セルシアンセラミックは、図１に示すように板状粒子が融合して構成されており、約６０％の多孔率を有し、平均気孔サイズは約１０μｍであった。

実施例２
κ−Ａｌ_２Ｏ_３、炭酸バリウム、９９．５％シリカ２μｍパウダー（Ａｌｐｈａ Ａｅｓｅｒ）を一緒に混合して混合物を調製した。この混合物のＡｌ／Ｓｉ比は３：１であった。炭酸バリウムの量は、混合物全体の３０質量％であった。この混合物をペレット状にプレスして、５００／６００ｔｏｒｒのＳｉＦ_４圧力下で約４時間反応させ、次に、空気中で１４００℃にて２時間加熱処理した。融合した板状セラミック（多孔率６３％）は、約７０質量％の六方晶系セルシアンと３０質量％の未反応α−アルミナを有していた。このセラミック体は、３００℃において不連続性の欠けた熱膨張を示した。熱膨張係数は、２００℃で４．２×１０^−６ｐｐｍ／℃、５００℃で４．５×１０^−６ｐｐｍ／℃及び１０００℃で５．５×１０^−６ｐｐｍ／℃であった。

実施例３
κ−Ａｌ_２Ｏ_３、炭酸バリウム及びシリカを一緒に混合して混合物を調製した。この混合物のＡｌ／Ｓｉ比は３：１であった。炭酸バリウムの量は、混合物全体の４０質量％であった。この混合物を実施例２の記載と同様に処理した。処理完了後において、多孔率は約６０〜６２％であり、強度は約１７ＭＰａ（４点曲げ試験：ＡＳＴＭ Ｃ１４２１−９９）であり、弾性率は約２３ＧＰａ（ＡＳＴＭ Ｃ１２５９−９４）であった。セラミック体は、２７質量％のＡｌ_２Ｏ_３、６９質量％の六方晶系セルシアン及び３質量％のＢａＡｌ_１２Ｏ_１９からなるものであった。

本実施例の熱衝撃耐性を測定するために熱サイクル試験を行った。本実施例の組成物からなる４点ベンドバー（Four-point bend bar）を１０回に渡る２００℃〜５００℃の加熱冷却サイクル（毎分１０℃の加熱速度と冷却速度）に付した。１０回のサイクルの後にこれらのバーを切断したところ、加熱冷却サイクル処理を行わなかったバーと比べて、統計的に有意な強度の低下又は弾性率の変化は認められなかった。

本発明は、以下の各請求項に定義されており、これらの請求項は、明確に相互に従属していなくても、任意の請求項と１又は複数のいずれかの請求項とからなるあらゆる態様の組合せが意図されている。

Claims (20)

1. 内部にフィルター媒体と該フィルター媒体を通じてろ過すべき流体を流すための流入口及び流出口を有するハウジングで構成される、改善された粒子ろ過装置であって、前記フィルター媒体が融合した板状のセラミック粒子で構成される多孔性セラミックで構成される、ろ過装置。
2. 前記多孔性セラミックが、８ｐｐｍ／℃以下の最大体積熱膨張係数を有する、請求項１に記載のろ過装置。
3. 前記多孔性セラミックが、６ｐｐｍ／℃以下の最大熱膨張係数を有する、請求項２に記載のろ過装置。
4. 前記多孔性セラミックが、４ｐｐｍ／℃以下の最大熱膨張係数を有する、請求項３に記載のろ過装置。
5. 前記多孔性セラミックが、３ｐｐｍ／℃以下の熱膨張係数を有する、請求項４に記載のろ過装置。
6. 前記多孔性セラミックが、セルシアン粒子で構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のろ過装置。
7. 前記セルシアン粒子が、１００℃から１０００℃の範囲で連続的な体積膨張係数を示す、請求項６に記載のろ過装置。
8. 前記ろ過装置が、ディーゼルエンジン排気装置内に組み込まれた、請求項１〜７のいずれか１項に記載のろ過装置。
9. 前記融合した板状のセラミック粒子が、セルシアン粒子の５０体積％以上を占める、請求項１〜８のいずれか１項に記載のろ過装置。
10. 前記セルシアン粒子が、前記融合した板状のセラミック粒子を７５体積％以上の割合で含む、請求項９に記載のろ過装置。
11. 前記セルシアン板状粒子が、六方晶系構造を有する、請求項１０に記載のろ過装置。
12. 前記セルシアン板状粒子が、連続的な熱膨張係数を有する、請求項１１に記載のろ過装置。
13. 前記融合した板状のセラミック粒子が、
    （ａ）セルシアンの前駆体を混合して、混合物を形成する工程、
    （ｂ）前記混合物を四フッ化ケイ素含有雰囲気下で加熱してフッ素含有中間体を形成する工程、及び、
    （ｃ）続いて前記フッ素含有中間体をフッ素を含まない雰囲気下で加熱して六方晶系セルシアンセラミックを形成する工程
    を含む方法により形成される六方晶系セルシアン粒子から構成される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のろ過装置。
14. 前記四フッ化ケイ素が、個別のガスとして提供される、請求項１３に記載のろ過装置。
15. 前記四フッ化ケイ素が、前駆体化合物の分解により提供される、請求項１３に記載のろ過装置。
16. 融合した六方晶系セルシアンセラミック粒子で構成され、１００℃〜１０００℃の範囲において連続的な熱膨張係数を有する、多孔性セルシアンセラミック。
17. 前記セルシアンセラミックが、約３０％以上の多孔率を有する、請求項１６に記載の多孔性セルシアンセラミック。
18. 前記セルシアンセラミックが、約５０％以上の多孔率を有する、請求項１７に記載の多孔性セルシアンセラミック。
19. 前記多孔率が、６０％以上である、請求項１８に記載の多孔性セルシアンセラミック。
20. （ａ）セルシアンの前駆体を混合して、混合物を形成する工程、
    （ｂ）前記混合物を四フッ化ケイ素含有雰囲気下で加熱してフッ素含有中間体を形成する工程、及び、
    （ｃ）続いて前記フッ素含有中間体をフッ素を含まない雰囲気下で加熱して六方晶系セルシアンセラミックを形成する工程
    を含む方法により作製される、請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の多孔性セルシアン。

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