JP2016513615A - セラミックの高速焼成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
複数の実施形態では、焼成方法の第一段階は、室温から、約250℃〜約650℃まで(約300℃〜約600℃まで、約350℃〜約550℃まで、約375℃〜約500℃まで、又は約400℃までなど)、未焼結ハニカムセラミック体を加熱することを含んでいてもよい。本明細書においては、室温は特には限定されず、焼成方法の第一段階の開始前のセラミック体及び/又はキルンの任意の周囲温度が含まれていてもよいことが理解されるべきである。
複数の実施形態では、本焼成方法の第二段階は、第一段階で到達した最高温度から、約650℃〜約950℃まで、更には約675℃〜約925℃まで、未焼結ハニカムセラミック体を加熱することを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、本焼成方法の第二段階は、第一段階で到達した最高温度から、約700℃〜約900℃まで、更には約725℃〜約875℃まで、未焼結ハニカムセラミック体を加熱することを含んでいてもよい。いくつかの他の実施形態では、本焼成方法の第二段階は、第一段階で到達した最高温度から、約750℃〜約850℃まで、更には約775℃〜約825℃まで、未焼結ハニカムセラミック体を加熱することを含んでいてもよい。
複数の実施形態では、本明細書に記載の焼成方法の第三段階は、第二段階で到達した最高温度から保持温度まで、未焼結ハニカムセラミック体を加熱することを含んでいてもよい。保持温度は950℃以上であってもよいし、更には約950℃〜約1100℃であってもよい。複数の実施形態では、保持温度は約1000℃であってもよい。第三段階における加熱速度は、第一段階における加熱速度以下であってもよい。複数の実施形態では、第三段階における加熱速度は約20℃/時間以上であってもよく、更には約20℃/時間〜約90℃/時間であってもよい。いくつかの実施形態では、第三段階における加熱速度は約25℃/時間〜約75℃/時間、更には約30℃/時間〜約65℃/時間であってもよい。いくつかの他の実施形態では、第三段階における加熱速度は約30℃/時間〜約60℃/時間であってもよい。複数の実施形態では、第三段階における加熱速度は約20℃/時間、約50℃/時間、又は更には約75℃/時間であってもよい。
複数の実施形態では、本焼成方法の第四段階は、あらゆる残留炭素を取り除くのに十分な時間の等温保持であってもよい。等温保持の温度は約950℃より高くてもよく、更には約1000℃より高くてもよい。いくつかの実施形態では、等温保持の温度は約1050℃より高くてもよく、更には約1100℃より高くてもよい。いくつかの別の実施形態では、等温保持の温度は約1150℃より高くてもよい。複数の実施形態によれば、等温炭素燃焼であってもよいこの段階の最高温度は1150℃であってもよい。等温保持の持続時間は特には制限されず、許容できるレベルまで残留炭素を除去するのに必要な程度長い時間であってもよい。しかし、複数の実施形態では、等温保持の持続時間は約20時間未満、更には17時間未満であってもよい。いくつかの実施形態では、等温保持の持続時間は約15時間未満、更には約12時間未満であってもよい。いくつかの他の実施形態では、等温保持の持続時間は約10時間未満であってもよい。他の複数の実施形態では、等温保持は必要とされない。
以下の比較例では、直径が13インチ(33cm)で長さが12インチ(30cm)又は17インチ(43cm)である円筒状のハニカムセラミック体が、表1に示されている加熱速度でキルン中で加熱された。各未焼結セラミック体の室温から400℃までの加熱速度は125℃/時間であった。各段階時にキルン雰囲気中に存在する酸素の量は表1に示されている。
以下の実施例では、直径が13インチ(33cm)で長さが12インチ(30cm)又は17インチ(43cm)である円筒状のハニカムセラミック体が、表2に示されている加熱速度でキルン中で加熱される。各未焼結セラミック体の室温から400℃までの加熱速度は125℃/時間であった。キルン雰囲気中に存在していた酸素の量は表2に示されている。
以下の比較例では、直径が13インチ(33cm)で長さが12インチ(30cm)又は17インチ(43cm)である円筒状のハニカムセラミック体が、表3に示されている加熱速度でキルン中で加熱された。各ハニカムセラミック体の室温から400℃までの加熱速度は125℃/時間であった。キルン雰囲気中に存在する酸素の量は表3に示されている。比較例7、10、及び11は、200℃〜1000℃のキルン雰囲気中で30体積%の蒸気を使用した。比較例8は、水蒸気を850℃まで使用せず、850℃〜1000℃までキルン雰囲気中で30体積%の蒸気を使用した。比較例9は、水蒸気を900℃まで使用せず、900℃〜1000℃までキルン雰囲気中で30体積%の蒸気を使用した。
以下の実施例では、直径が13インチ(33cm)で長さが12インチ(30cm)又は17インチ(43cm)である円筒状のハニカムセラミック体が、表4に示されている加熱速度でキルン中で加熱された。各未焼結セラミック体の室温から400℃までの加熱速度は125℃/時間であった。キルン雰囲気中に存在する酸素の量は表4に示されている。実施例10及び12は、200℃〜1000℃のキルン雰囲気中で30体積%の蒸気を使用した。実施例8及び9は、水蒸気を350℃まで使用せず、350℃〜1000℃の温度でキルン雰囲気中で30体積%の蒸気を使用した。実施例11は、水蒸気を800℃まで使用せず、800℃〜1000℃の温度でキルン雰囲気中で30体積%の蒸気を使用した。
Claims (7)
- キルン中で未焼結ハニカムセラミック体を焼成するための方法において、前記方法が、
a)室温から、約250℃〜約650℃である第一の温度まで、約75℃/時間〜約125℃/時間である第一の加熱速度で、前記未焼結ハニカムセラミック体を加熱する工程と、
b)前記第一の温度から、約650℃〜約950℃の温度である第二の温度まで、前記第一の加熱速度以下である第二の加熱速度で、前記未焼結ハニカムセラミック体を加熱する工程と、
c)前記第二の温度から、前記第二の温度よりも高い保持温度まで、前記第一の加熱速度以下である第三の加熱速度で、前記未焼結ハニカムセラミック体を加熱する工程と、
d)前記保持温度で前記未焼結ハニカムセラミック体を保持して残留炭素を除去する工程と、
を有してなり、前記未焼結ハニカムセラミック体が直径約9インチ(23cm)〜約15インチ(38cm)であり、アスペクト比が約0.50〜約2.00であることを特徴とする、方法。 - 前記第二の加熱速度が約10℃/時間〜約125℃/時間であり、前記第三の加熱速度が約20℃/時間〜約100℃/時間であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 1)工程a)及びb)における酸素レベルがキルン雰囲気の約4体積%〜約15体積%、及び、2)工程c)及びd)における酸素レベルがキルン雰囲気の約5体積%〜約13体積%、のうちの少なくとも1つに調整することを更に含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 工程b)、工程c)、及び工程d)における前記酸素レベルが工程a)における酸素レベルよりも高いことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記未焼結ハニカムセラミック体が約12インチ(30cm)よりも大きい直径を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記コージエライトハニカムセラミック体が約25重量%〜約50重量%の追加的な有機負荷物を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- コージエライトハニカムセラミック体が形成され、該コージエライトハニカムセラミック体が約40%〜約60%の空隙率を有することを特徴とする、請求項6に記載の方法。
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