KR100383302B1 - 촉매전환기및디젤미립자여과기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온의 충돌 기체에 노출되는 경우에 발포성 장착용 매트의 측말단부의 부식을 감소시키는 말단부 보호재를 지닌 촉매 전환기, 디젤 미립자 여과기 또는 트랩에 관한 것이다.

Description

촉매 전환기 및 디젤 미립자 여과기
본 발명은 촉매 전환기 및 디젤 미립자 여과기 또는 트랩에 관한 것이다.
통상, 고온 발포성 장착 매트는 모노리스(monolith)(예, 촉매 전환기 부품또는 디젤 미립자 여과기)를 적소에 유지시키면서 적당한 압력 변동 및 온도(전형적으로 약 750℃ 미만)에서 이 모노리스의 기체 부식을 방지하는 데 사용된다. 예를 들면, 발포성 장착 매트는 약 750℃ 미만의 배기 온도 및 6개 또는 8개의 원통형 엔진들에서 통상 발생하는 것과 같은 배기 가스들의 적당한 압력 변동 하에서 세라믹 모노리스 또는 디젤 미립자 여과기를 적소에 유지시키는 역할을 한다. 그러나, 고성능 차량 및 적재량이 많은 트럭에 있어서, 발포성 장착 매트는 전형적으로 더 높은 온도와 더 심한 압력 변동을 받기 쉽다. 이같이 더욱 가혹한 조건들 하에서는, 매트를 구성하는 발포성 재료가 보호되지 않는 경우, 시간이 경과함에 따라 부식될 수 있다.
이같은 문제의 해결책으로 스텐레스 강 철망(예, 미국 특허 제5,008,086호(메리) 참조) 및 꼰 형태 또는 로우프 형태의 세라믹(즉, 유리, 결정질 세라믹 또는 유리-세라믹) 섬유 편조(編組) 재료 또는 금속 와이어 재료[예, 미국 특허 제 4,156,333호(클로스 등) 참조]를 사용하여 발포성 매트의 연부가 배기 가스에 의해 부식되는 것을 막는 방법이 있다.
발명의 개요
본 발명은 금속 케이싱과, 그 금속 케이싱내에 위치한 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과, 금속 케이싱내에 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품을 배치하기 위하여, 그리고 기계적 진동을 흡수(즉, 기계적 진동을 적어도 부분적으로 약화시킴)하기 위하여 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과 금속 케이싱 사이에 배치된 장착 매트를 포함하는 촉매 전환기 또는 디젤 미립자 여과기를 제공하는 것으로서,
상기 장착 매트는,
(a) 측면 연부를 지닌 발포성 장착 매트, 및
(b) 고온(예, 약 300℃ 이상, 바람직하게는 약 350℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 500℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 750℃ 이상)의 충돌 기체에 노출되는 경우, 상기 측면 연부의 부식을 감소시키기 위하여 상기 측면 연부의 적어도 일부를 덮는 연부 보호재[이 연부 보호재는 결합제 재료와 유리 입자의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 85 중량%의 결합제 재료와 상기 결합제 재료내에 (균일 또는 비균일하게) 분산된 약 95 중량% 내지 약 15 중량%의 유리 입자를 함유하고, 이 유리 입자는 연화점이 약 350℃ 이상인 유리로 제조되며, 상기 결합제 재료와 상기 유리 입자의 결합 중량은 상기 연부 보호재의 총 중량에 대해 20 중량% 이상(바람직하게는 약 35 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50 중량% 이상, 가장 바람직하게는 약 75 중량% 이상)임]
을 포함한다.
또 다른 일면으로, 본 발명은 금속 케이싱과, 그 금속 케이싱내에 위치한 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과, 금속 케이싱내에 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품을 배치하기 위하여, 그리고 기계적 진동을 흡수하기 위하여 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과 금속 케이싱 사이에 배치된 장착 매트로 구성된 촉매 전환기 또는 디젤 미립자 여과기를 제공하며,
상기 장착 매트는,
(a) 측면 연부를 지닌 발포성 장착 매트, 및
(b) 고온의 충돌 기체에 노출되는 경우, 상기 측면 연부의 부식을 감소시키기 위하여 상기 측면 연부의 적어도 일부를 덮는 연부 보호재
의 가열된 생성물을 포함한다.
또 다른 일면으로, 본 발명은 하기 (a) 내지 (d)를 포함하는 촉매 전환기 또는 디젤 미립자 여과기를 제공한다:
(a) 금속 케이싱.
(b) 상기 금속 케이싱내에 위치한 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품.
(c) 금속 케이싱내에 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품을 배치하기 위하여, 그리고 기계적 진동을 흡수하기 위하여 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과 금속 케이싱 사이에 배치된, 측면 연부를 지닌 발포성 장착매트, 및
(d) 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과 금속 케이싱 사이에 배치되며, 고온의 충돌 기체에 노출되는 경우 상기 측면 연부의 적어도 일부가 부식되는 것을 감소시키도록 장착 매트의 측면 연부에 위치시킨 연부 보호재.
또 다른 일면으로, 본 발명은 하기 (a) 내지 (c)를 포함하는 촉매 전환기 또는 디젤 미립자 여과기를 제공한다:
(a) 금속 케이싱,
(b) 금속 케이싱내에 위치된 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품, 및
(c) (i) 금속 케이싱내에 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)을 배치하기 위하여, 그리고 기계적 진동을 흡수하기 위하여 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과 금속 케이싱 사이에 배치된, 하나의 측면 연부를 갖는 발포성 장착 매트 및
(ii) 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과 금속 케이싱 사이에 배치되며, 고온의 충돌 기체에 노출되는 경우 상기 측면 연부의 적어도 일부가 부식되는 것을 감소시키도록 장착 매트의 측면 연부에 위치시킨 연부 보호재
의 가열된 생성물.
본 명세서에서, "결합제 재료"란 가요성을 부여하고 유리 입자들을 결합시키는 연부 보호재의 중합체 성분 또는 그밖의 유기 성분을 말하며,
"탄성"이란 시트 또는 매트가 바람직하지 않은 뒤틀림 또는 균열 없이 만곡된 표면에 정합(즉, 만곡된 표면을 에워쌈)하는 성능을 말하며,
"고온의 충돌 기체에 노출되는 경우 측면 연부의 부식을 감소시키기 위한"이란 고온의 충돌 기체에 의해 장착 매트의 측면 연부가 부식되는 것을 연부 보호재를 배치함으로써 감소시키는 것을 말하며,
"정합성"이란 연부 보호재가 일정 온도까지 가열되고 그 온도로부터 냉각되고, 그리고 그 온도에서 사용되는 동안 일어나는 치수 변화에 적응하는 성능을 말하며,
"유리 프릿(frit)"이란 유리(예, 실리케이트 유리)를 용융하고, 급냉하여(예, 물 또는 공기중에서), 작고, 부서지기 쉬운 유리 입자로 성형한 것을 말하며,
"유리"란 비결정질(즉, 결정 상의 존재를 나타내는 뚜렷한 선이 없는 확산 X-선 회절 패턴을 갖는 재료)의 무기 산화물을 말하며,
"연화점"이란 균일한 직경을 가진 섬유 형태의 유리가 그것의 자체 중량 하에서 특정 비율로 신장되는 온도를 말하며,
"가열된 생성물"이란 장착 매트내에 존재하는 열 불안정 재료(예, 유기 재료 및 물, 및/또는 용매)의 약 50 중량% 이상(바람직하게는 약 75 중량% 이상, 가장 바람직하게는 약 100 중량% 이상)이 가열에 의해 제거된 본 발명의 장착 매트를 말한다.
본 발명에서는 연부 보호재를 사용함으로써 약 350℃ 이상의 충돌 기체가 존재하는 환경에서도 발포성 장착 매트의 측면 연부가 부되하는 문제를 해결하였다.
제1도에 있어서, 촉매 전환기(또는 디젤 미립자 여과기)(10)는 일반적으로 절두 원추형 유입 단부(12)와 유출 단부(13)를 각각 지닌 금속 케이싱(11)을 포함한다. 케이싱(11) 내부에는 다수의 기체 유동 채널(21)이 관통하는 벌집형의 세라믹 또는 금속으로 만들어진 모노리스식 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)(20)이 배치되어 있다. 발포성 시트 재료(32)와 연부 보호재(34)로 구성되어 있는 장착 매트(30)가 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)(20)을 둘러싸고 있다. 장착 매트(30)는 케이싱(11)내에 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)(20)을 견고하면서도 탄성적으로 지지시켜 준다. 또한, 장착 매트(30)는 촉매 전환기 부품(20)과 케이싱(11) 사이의 틈을 밀봉하여 배기 가스가 촉매 전환기 부품(20)의 옆을 통과하는 것을 막아준다. 연부 보호재(34)는 배기 가스의 충돌로 인해 발포성 시트 재료(32)의 연부(33)가 부식되는 것을 막아준다. 상기 연부 보호재는 유입 단부, 유출 단부, 또는 둘 모두에 존재할 수 있다.
제2도는 금속 케이싱(11)의 내부에 위치한 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과 부품)(20)을 장착 매트(30)가 둘러싸고 있는 조립된 촉매 전환기(또는 디젤 미립자 여과기)(10)의 부분 단면도이다.
제3도는 연부 보호재(34A)가 접착 테이프(36A)에 의해 발포성 시트 재료(32A)에 고정되어 있는 장착 매트(30A)의 부분도를 나타낸 것이다. 제4도는 철망(38B)에 의해 연부 보호재(34B)가 발포성 시트 재료(32B)에 고정되어 있는 장착 매트(30B)의 부분도를 나타낸다. 제5도는 발포성 시트 재료(32C)를 포함하는 장착 매트(30C)의 부분도를 나타낸 것으로, 이 장착 매트(30C)의 연부 보호재(34C)는 세라믹 섬유(또는 금속 와이어)(40)로 보강되어 있다.
제6도는 연부(54 및 55)와 각각 그 연부 옆에 배치된 연부 보호재(56 및 57)를 지닌 발포성 시트 재료(52)를 포함하는 장착 매트(50)를 나타낸다.
제7도에 있어서, 촉매 전환기(또는 디젤 미립자 여과기)(89)는 일반적으로 절두 원추형 유입 단부(81) 및 유출 단부(82)를 각각 지닌 금속 케이싱 (80)을 포함한다. 케이싱(80) 내에, 다수의 기체 유동 채널(84)을 갖는 벌집형의 세라믹 또는 금속으로 성형된 모노리스식 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)(83)이 배치되어 있다. 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)(83)은 발포성 장착 매트(86)로 둘러싸여 있다. 장착 매트(86)는 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)(83)을 케이싱(80) 내부에 견고하면서도 탄성적으로 지지시켜 준다. 임의로 매트(86)에 대하여 틈을 이루도록 임의로 위치시킨 연부 보호재(87)는 배기 가스의 충돌에 의해 장착 매트(86)의 연부(88)가 부식되는 것을 막아준다. 또한, 연부 보호재(87)는 배기 가스가 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)(83)의 옆을 통과하는 것을 최소화시킬 수 있다. 연부 보호재는 유입 단부, 유출 단부, 또는 둘 모두에 존재할 수 있다.
제8도는 조립된 촉매 전환기(또는 디젤 미립자 여과기)(89)의 부분 단면도를 나타낸 것으로, 여기서 장착 매트(86)는 금속 케이싱(80)의 내부에 배치된 촉매 전환기 부품(또는 디젤 미립자 여과기 부품)(83)를 둘러싸고 있다.
금속 케이싱은 당해 기술 분야에 그러한 용도로 공지된 적절한 재료로 제조할 수 있다. 스텐레스 강으로 제조하는 것이 바람직하다.
적절한 촉매 전환기 부품은 당해 기술 분야에 공지되어 있으며, 그 예로는 금속 또는 세라믹으로 제조된 것들을 포함한다. 유용한 촉매 전환기 부품은, 예컨대 미국 재발행 특허 제27,747호(존슨)에 기재되어 있다.
또한, 세라믹 촉매 전환기 부품들은, 예컨대 미국 뉴욕주 코닝에 소재한 코닝 인코오포레이티드 및 일본 나고야에 소재한 NGK 인슐레이터 리미티드에서 시판하고 있다. 예를 들면, 벌집형 세라믹 촉매 지지체는 코닝 인코포레이티드에서 "CELCOR"란 상표명으로 시판되며, NGK 인슐레이터 리미티드에서는 "HONEYCERAM"이란 상표명으로 시판된다. 금속 촉매 전환기 부품은 독일의 Behr 게엠베하 앤드 컴패니에서 시판된다.
촉매 모노리스에 관한 추가의 세부 사항은, 예컨대 문헌["Systems Approach to Packaging Design for Automotive Catalytic Converters"(스트룸 등), 논문 제900500호, SAE Technical Paper Series, 1990; "Thin Wall Ceramics as Monolithic Catalyst Supports"(호위트), 논문 제80082호, SAE Technical Paper Series, 1980; 및 "Flow Effects in Monolithic Honeycomb Automotive Catalytic Converters"(호위트 등), 논문 제740244호, SAE Technical Paper Series. 1974]에 기재되어 있다.
촉매 전환기 부품상에 피복된 촉매 재료는 당해 기술 분야에 공지된 재료(예, 루테늄, 오스뮴, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐 및 백금과 같은 금속류 및 오산화바나듐과 이산화티타늄과 같은 금속 산화물)을 들 수 있다. 촉매 피복물에 관한 좀더 상세한 설명은, 예컨대 미국 특허 제3,441,381호(케이쓰 등)에 기재되어 있다.
종래 모노리스 유형의 디젤 미립자 여과기 부품은 보편적으로 벌집형의 다공성 결정질 세라믹(예, 근청석(cordierite)) 재료로 이루어진 벽 흐름(wall flow) 여과기이다. 벌집형 구조물의 셀들은, 배기 가스가 하나의 셀내에 유입되어 그 셀의 다공성 벽을 통과하여 또 다른 셀을 통해 상기 구조물 밖으로 배출되도록 교대로 막혀져 있는 것이 통상적이다. 디젤 미립자 여과기 부품의 크기는 목적하는 특정 용도에 좌우된다. 유용한 디젤 미립자 여과기 부품은, 예컨대 미국 뉴욕주의 코닝에 소재한 코닝 인코오포레이티드와 일본 나고야에 소재한 NGK 인슐레이터 리미티드에서 시판된다. 또한, 유용한 디젤 미립자 여과기 부품은 문헌["CellularCeramic Diesel Particulate Filter", 호위트 등, 논문 제810114호, SAE Technical Paper Series, 1981]에 기재되어 있다.
통상적으로 탄성이 있는 적절한 발포성 시트 재료는 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 발포성 시트 재료를 선택함에 있어 고려할 요소로는 사용 온도 및 모노리스 유형(예, 세라믹 모노리스 또는 금속 모노리스)을 들 수 있다. 통상적으로 적당한 발포성 시트 재료는 비팽창된 질석(vermiculite) 광석(예, 미국 메사추세츠주 캠브리지에 소재한 W.R. 그레이스 및 컴패니에서 시판됨). 유기 결합제 및/또는 무기 결합제, 세라믹 섬유 및 충전제[예, 점토(예, 카올린) 및 중공형 세라믹 비이드 또는 버블]를 포함한다. 예컨대, 미국 특허 제3,916,057호(해취 등)에는 비팽창된 질석, 무기 섬유 재료 및 무기 결합제를 포함하는 발포성 시트 재료가 기재되어 있다. 미국 특허 제4,305,992호(랑게 등)에는 암모늄 이온-처리된 질석, 무기 섬유 재료 및 유기 결합제를 포함하는 발포성 시트 재료가 기재되어 있다. 또한, 발포성 시트 재료가 미국 미네소타주 세인트 폴에 소재한 3M 사에서 상표명 "INTERAM MAT MOUNT"로 시판되고 있다.
발포성 시트 재료에 사용하기에 적절한 유기 결합제는 당해 기술 분야에 공지되어 있으며, 라텍스 형태(예, 천연 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 라텍스, 부타디엔-아크릴로니트릴 라텍스, 및 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 중합체 및 공중합체의 라텍스)의 중합체 또는 탄성중합체를 포함한다. 전술한 용도의 적당한 무기 결합제는 당해 기술 분야에 공지되어 있는데, 수팽창성 비교환 형태 또는 엉김후 2가 또는 다가 양이온과 교환되는 염 형태의 테트라규산질 플루오르 운모 및 벤토나이트를 포함한다.
장착 매트는 소정의 크기 및 형태로 절단할 수 있다. 본 발명에 따른 고온 장착 매트의 크기 및 형태는 적용 요건에 따라 달라진다. 예를 들면, 통상적으로 자동차 촉매 전환기는 디젤 전환기보다 작으므로, 이에 따라 일반적으로 보다 작은 장착 매트를 필요로 한다. 하나 이상의 매트층이 모노리스를 감싸도록 장착 매트를 적층시킬 수 있다. 통상적으로. 발포성 시트 각각의 두께는 약 1.5 mm 내지 약 10 mm 범위내이다.
또 다른 측면에서, 발포성 시트 각각의 단위 면적당 중량은 약 1,000 g/m2내지 약 7,000 g/m2범위내이다.
연부 보호재는, 이 연부 보호재의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 약 15 중량% 내지 약 85 중량%(더 바람직하게는, 약 25 중량% 내지 약 75 중량%, 가장 바람직하게는 약 35 중량% 내지 약 45 중량%)의 결합제 재료와, 그 결합제 재료 내에 분산된 약 85 중량% 내지 약 15 중량%(더 바람직하게는 약 75 중량% 내지 약 25 중량%, 가장 바람직하게는 약 60 중량% 내지 약 30 중량%)의 유리 입자로 이루어진다.
연부 보호재로 사용하기에 적합한 유기 결합제 재료로는 수성 중합체 에멀션 및 용매계 중합체, 및 100% 고형 중합체를 들 수 있다. 상기 용매계 중합체 결합제 재료로는 가요성이 있는 아크릴 수지, 폴리우레탄, 또는 고무계 유기 중합체와 같은 중합체를 들 수 있다. 100% 고형 중합체로는 천연 고무, 스티렌- 부타디엔 고무및 기타의 탄성중합체를 들 수 있다.
결합제 재료는 1종 이상의 점착 부여제(들), 가소제(들) 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 점착 부여제들 또는 점착부여용 수지는 탄화수소 또는 개질된 수지 에스테르류일 수 있는데, 이들은 보편적으로 중합체에 접착제 유형의 성질을 제공한다. 점착 부여제는 결합제, 유리, 입자 및 충전제가 결합하는 것을 돕는다. 가소제는 중합체 매트릭스를 연화시키는 경향이 있는데, 이로써 연부 보호재에 가요성 및 성형 적성을 부여한다. 연부 보호재는 예를 들면, 촉매 전환기 부품과 금속 케이싱 사이에 존재하는 틈의 형상에 정합합 수 있도록 가요성 및 성형성을 갖는 것이 바람직하다.
유기 결합제 재료는 수성 아크릴계 에멀션으로 이루어지는 것이 바람직하다. 아크릴계 에멀션은 그것의 숙성 특성 및 부식되지 않는 연소 생성물을 생성하기 때문에 바람직하다. 유용한 아크릴계 에멀션으로는 미국 펜실베니아주 필라델피아에 소재한 롬 앤드 하스사에서 시판하는 상표명 "RHOPLEX HA-8"(고형물 함량 44.5 중량%의 아크릴계 공중합체의 수성 에멀션) 및 "RHOPLEX TR-934"(고형물 함량 44.5 중량%의 수성 아크릴계 에멀션)를 들 수 있다. 바람직한 아크릴계 에멀션은 미국 메사츄세츠주 윌밍톤에 소재한 ICI 레진스 US사에서 시판되는 상표 명 "NEOCRYL XA-2022"(고형물 함량 60.5%의 아크릴 수지의 수성 분산액)이다.
바람직한 유기 결합제 재료는 얻어진 분산액의 총 중량을 기준으로 아크릴계 수지 약 20 중량% 내지 약 40 중량%, 가소제(들)[예, 미국 미주리주 세인트 루이스에 소재한 몬산토사에서 시판되는 상표명 "SANTICIZER 148"(이소데실 디페닐 디포스페이트) 등] 약 40 중량% 내지 약 20 중량%, 점착 부여제(들)[예, 캐나다 토론토에 소재한 에카 노벨, 인코오포레이티드에서 상표명 "SNOWTACK 820A"(50 중량%의 수성 로진 분산액; 로진의 융점 55℃)로 시판되는 것과 같은 로진 점착 부여제] 약 40 중량% 내지 약 20 중량%를 함유한다. 상기 함량들은 사용 온도로 가열시 연소되는 유기 결합제 재료의 양을 최소화시킴과 동시에 결합제 재료가 바람직한 가요성을 갖도록 절충한다.
적당한 유리 입자 조성물은 유리 조성물을 제조하는 당업자에게는 명백히 공지된 것이다. 그러한 유리로는 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 칼슘 실리케이트 및 이들의 조합물로 이루어지는 것들을 들 수 있다. 통상, 보리아 및 알루미나와 같은 기타 금속 산화물과 전이 금속(예, 크롬, 철, 코발트, 및 아연) 산화물이 유리에 사용되며, 상기 유리 조성물 내에도 존재할 수 있다. 특정 용도로 선택되는 유리 조성물은 사용 온도에서 유리에 접촉하는 재료들 (예, 연부 보호재의 기타 성분들, 예컨대 촉매 전환기인 경우 케이싱 및 촉매 전환기 부품)과 상용할 수 있는 것을 선택한다.
또한, 선택된 유리 조성물은 사용 온도에서 매트 연부의 부식을 감소시키는 연부 보호재의 기능에 크게 영향을 미칠 정도까지 유동하지는 않아야한다. 유리가 사용 온도에서 연화되어 응집성 재료를 형성하는 것이 가장 바람직하다.
바람직한 실리케이트 유리 입자는 미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재한 ICI 아메리카스사에서 시판하는 "CEEPREE FIRE BARRIER FILLER, 등급 C-200" (밀도: 2.68 g/㎤, 연부 보호재는 유입 단부, 유출 단부 또는 둘 모두에 존재할 수 있음, 오일흡착능: 20 g/100 g, 비표면적: 0.7 m2/g, 수분 함량: 1% 미만, 모오스 경도: 4, 굴절율: 1.52∼1.58, 평균 입자 크기: 30 μm)이다.
유리 입자는 고형의 입자 또는 비이드이거나, 또는 중공구일 수 있다. 유리 입자의 크기는 특정 적용 요건에 좌우된다. 보편적으로, 유리 입자의 평균 입자 크기는 약 300 μm 미만이다. 보편적으로, 입자 크기가 약 300 μm 미만인 유리 입자가 결합제 재료내에서 용이하게 분산된다.
연부 보호재는 충전제 및 증량제와 같은 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 충전제 및 증량제는 연부 보호재의 약 65 중량% 이하를 구성할 수 있다. 이들 재료들은 연부 보호재의 약 50 중량% 이하를 구성하는 것이 바람직하다.
적절한 충전제로는 수화된 금속 산화물(예, 규산나트륨) 및 붕산염 (예, 붕산 및 붕산 아연)을 들 수 있다. 비교적 불수용성이며 화학적으로 비활성인 충전제가 바람직하다. 충전제로서 벤토나이트형 또는 카올린형 점토 및 질석과 같은 내화성 재료를 사용하면 연부 보호재의 사용 수명 및/또는 사용 온도를 증가시킬 수 있다. 질석의 형태로는 팽창되지 않은 질석(즉, 광석), 팽창된 질석(즉, 열처리된 것, 이는 또한 박탈형(剝脫形)으로도 공지됨), 또는 박리형 질석을 들 수 있다.
팽창된 질석도 가공성이 있는 연부 보호재 조성물을 제공할 수 있지만, 박리 형 질석이 바람직하다. 박리형 질석은 분말 형태를 가지며, 예컨대 비팽창형 또는 팽창형 질석을 볼 밀링(ball-milling) 하거나 또는 고속 전단 혼합법으로 제조할 수 있다.
충전제는 미립자 및 절단된(chopped) 섬유를 비롯한 다양한 형태를 가질 수 있다. 섬유는 건식 볼 밀링 또는 습식 볼 밀링을 비롯한 종래 기법으로 크기를 감소시킬 수 있다. 유용한 섬유로는 흑연, 실리카, 알루미나-실리카, 칼시아(calcia)-실리카, 석면 및 유리 섬유를 들 수 있다. 알루미노실리케이트 섬유는 시판되고 있는 것으로, 예컨대 미국 조지아주 아우구스타에 소재한 써멀 세라믹스사의 "CERAFIBER"(상표명)를 들 수 있다.
점토와 같은 내화성 재료는 연부 보호재의 고온 내구성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다. 상기 내화성 재료는 연부 보호재의 층 중량을 기준으로 최대 40 중량%로 존재하는 것이 바람직하다.
증량제(예, 실리카 모래)는 상기 혼합물의 유효성을 감소시키지 않으면서 혼합물의 단가를 낮추기 위하여 첨가할 수 있다.
결합제 재료는 건조 후에도 연부 보호재의 정합성 또는 성형 적성을 증가시키는 점착 부여제(들) 및 가소제(들)을 포함하는 것이 바람직하다.
연부 보호재는 결합제 재료, 유리 입자, 및 임의의 첨가제를 함께 혼합함으로써 제조할 수 있다. 임의로, 성분들이 서로 혼합되는 것을 조력하고 또는 혼합물의 점도를 조절하기 위하여 물, 분산제, 점착 부여제, 가소제 및/또는 계면활성제를 첨가할 수 있다. 손으로 교반하거나 또는 모굴(mogul) 혼합기를 사용하는 것을 비롯한 임의의 종래 수단에 의해 성분들을 혼합할 수 있다. 얻어진 혼합물은 통상적으로 점성을 지니므로 목적하는 형상으로 성형할 수 있다. 예컨대, 수득된 혼합물을 시트 형태로 제조하여 스트립으로 절단한 다음 적용(예컨대, 장착 매트의 연부에 적용)하기 전에 수시간 동안 건조(예, 공기중에서)시킨다. 또는, 점성 괴체를 각종 형상으로 압출하여 장착 매트의 연부에 부착 또는 고정하거나 또는 목적하는 형상으로 압출하여 공기중에서 건조시킨 후 적용할 수 있다.
제5도에서 나타낸 바와 같은 보강 섬유 또는 연부 보호재 내에 분산된 절단 섬유로 사용하기에 적절한 섬유로는 알루미노실리케이트 섬유(예, 3M 사에서 시판하는 상표명 "NEXTEL 312 CERAMIC FIBERS", "NEXTEL 440 CERAMIC FIBERS", 및 "NEXTEL 550 CERAMIC FIBERS". 미국 뉴욕주 나이아가라 폭포에 소재한 카르보런덤 컴패니의 제품인 "FIBERFRAX 7000 M", 미국 조지아주 아우구스타에 소재한 써멀 세라믹스사 제품인 "CERAFIBER") 및 스텐레스 강 섬유(예, 미국 조지아주 아틀란타에 소재한 베카르트 스틸 와이어 코오포레이션에서 시판하는 제품인 "BEKI-SHIELD GR 90/C2/2")를 들 수 있다. 또한, 적절한 세라믹 섬유는 미국 특허 제3,795,524호(소우만) 및 제4,047,965호(카르스트 등)에 기재되어 있다.
연부 보호재는, 예컨대 감압성 접착제 테이프 또는 필름 또는 금속성 직물(예, 스텐레스 강 철망)에 의해 상기 시트 재료에 부착될 수 있다. 바람직한 금속성 직물은 개방 면적이 90% 미만인 직조된 금속(바람직하게는 스텐레스 강) 와이어로 만들어지며, 이 때 와이어의 직경은 1 mm 미만(바람직하게는 약 0.20 mm)이다. 금속성 직물을 부착시키기 위한 부가 수단이 요구된다면, 그 수단으로는 테이프, 접착제, 및 재봉, 스테플링(stapling), 못으로 막는 방법, 리벳팅(riveting), 두부성형(頭部成形,staking) 또는 권축 가공과 같은 기계적 방법을 사용할 수 있다. 금속성 직물은 장착 매트의 종방향 연부를 최대 약 8 mm 감싸도록 연장되는 것이 바람직하다. 전형적으로, 매트의 전체 길이가 금속성 직물로 덮이는 것이 바람직하지만 필수적인 것은 아니다.
또한, 일부 실시태양에서 연부 보호재는 보강재 또는 체결 수단 없이 매트의 연부에 장착될 수 있다.
또한, 연부 보호재는 촉매 전환기의 단열된 말단-원추형 및 단열된 이중벽 배기 파이프의 구조에서 유용하게 사용될 수 있다.
이하 실시예에 의거하여 본 발명의 목적 및 장점을 추가로 설명하였으나, 본 실시예에서 인용된 특정 재료 및 이들의 양, 뿐만아니라 기타 조건 및 세부 사항에 의해 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 특별한 언급이 없는한 모든 부와 퍼센트는 중량을 기준한 것이다.
실시예 1 내지 44
연부 보호재로서 유용한 실시예 1 내지 44의 제제를 다음 표 1에 수록하였다.
표 1
실시예 1에서는, 1 ℓ들이 모굴 혼합기(미국 미네소타주 사기나우에 소재한 베이커 퍼킨스사 제품 #59821)에 먼저 무수 분말 성분들(즉, 점토)을 넣은 다음 이들을 약 1 분 내지 약 3 분 동안 혼합시켜 시료 500 g을 제조하였다. 이어서, 액상 성분들(즉, 결합제 혼합물)을 상기 혼합물에 첨가하고 얻어진 재료를 약 15 분 내지 약 30 분간 혼합하였다. 그 후, 섬유 재료를 상기 혼합물에 첨가하여 약 10 분 내지 약 20 분간 혼합시켰다.
상기 결합제 혼합물은, 아크릴계 에멀션(미국 매사추세츠주 윌밍톤에 소재한 ICI 레진스 US사 제품 "NEOCRYL XA-2022"(상표명)) 15 중량부, 점착부여제(캐나다 토론토에 소재한 에카 노벨 인코포레이티드에서 시판하는 "SNOWTACK 820A"(상표명)) 15 중량부, 및 가소제(미국 미주리주 세인트 루이스에 소재한 몬산토사 제품인 "SANTICIZER 148"(상표명)) 10 중량부를 함께 첨가하므로써 제조하였다. 점토로는 카올린 점토(미국 사우쓰 캐롤라이나주 배쓰에 소재한 딕시 클레이사에서 시판하는 "DIXIE CLAY"(상표명))을 사용하였다. 세라믹 섬유로는 알루미노실리케이트 세라믹 섬유(미국 조지아주 아우구스타에 소재한 써멀 세라믹스 사에서 시판하는 "CERAFIBER"(상표명))를 사용하였다. 유리 프릿으로는 실리케이트계 유리 프릿(미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재한 ICI 아메리카스에서 시판하는 상표명 "CEEPREE FIRE BARRIER FILLER, 등급 C-200")을 사용하였다.
실시예 2 내지 43에서는, 실시예 1에서 제조한 것과 같은 결합제 혼합물, 유리 프릿("CEEPREE FIRE BARRIER FILLER, 등급 C-200") 및 표 1에 수록된 기타 성분들을 100 ml 들이 폴리프로필렌 비이커에 넣은 다음 혼합물이 균질하게 될 때까지(약 15 분) 손으로 교반하여 시료 50 g을 제조하였다.
실시예 44 에서는, 아크릴계 에멀션(미국 펜실바니아주 필라델피아에 소재한 롬 앤드 하스사에서 시판하는 상표명 "RHOPLEX HA-8") 15 중량부, 점착 부여제("SNOWTACK 820A") 15 중량부, 및 가소제("SANTICIZER 148") 10 중량부를 함께 첨가하여 결합제 혼합물을 제조하였다.
세라믹 섬유는 알루미노실리케이트 세라믹 섬유("CERAFIBER")이었다. 실시예 39 내지 43에서는, 직경이 1.25 cm(0.5 인치)인 자기 볼로 50 부피% 충전시킨 종래의 1 ℓ들이 자기 분쇄기에서 약 15 분동안 세라믹 섬유를 볼 밀링하여 길이가 약 50 내지 100 μm인 섬유를 얻었다. 목적하는 크기의 섬유가 얻어질 때까지 이들 섬유를 모굴 혼합기에 첨가하고 기타 성분과 함께 이들을 혼합함으로써 섬유의 크기를 감소시킬 수 있다.
미국 캘리포니아주 로스앤젤레스에 소재한 U.S. 보랙스사에서 시판하는 붕산 및 아연산을 구입하였다. 수화된 규산나트륨은 미국 펜실베니아주 발리 포쥐에 소재한 필라델피아 쿼쯔에서 상표명 "BRIT SIL HS-240"으로 시판되는 것을 구입하였다. 실시예 9의 규산나트륨 시멘트는 미국 펜실바니아주 피츠버그에 소재한 사우어레이젼 시멘트사 제품인 "INSULTEMP CEMENT NO.10(상표명)"을, 실시예 10, 14, 15, 17 내지 21 및 26 내지 37의 규산나트륨 시멘트는 동사 제품인 "INSA-LUTE ADHESIVE CEMENT NO. P-1"(상표명)을 사용하였다. 팽창형 질석은 미국 매사추세츠주 캠브리지에 소재한 W.R. 그레이스 ＆ 컴패니에서 시판되는 것을 구입하였다. 박리형 질석은 모굴 혼합기를 사용하여 제제내의 기타 성분들과 함께 약 15 내지 20분 동안 혼합하여 제조하였다.
각각의 제제에 있어, 얻어진 점성 재료를 각각의 용기에서 분리하고 유리병 또는 맞춤못(dowel)으로 압연하여 두께가 약 0.63 cm(0.25 인치)인 시트로 만들었다. 시트 각각을 실온의 공기중에서 하룻밤 건조시켰다. 연부 보호재는 그것이 건조될 때에도 상당한 성형성을 지닌다.
압입 (button) 테스트
압입 테스트는 연부 보호재가 고온에서 어떻게 작용하는지를 조사하기 위해 고안된 것이다. 연부 보호재를 시트로 성형시킨 후, 공기중에서 약 30 분간 건조시킨 다음 시트를 잘라 직경이 약 2.5 cm(1 인치)인 디스크로 만들어, 이것을 통상의 실험실용 전기 저항 노(furnace)에서 가열하였다. 노의 온도를 최대 온도로 올린 후 내화성 벽돌 표면상에 디스크를 놓았다.
일부 시료들을 정해진 온도에서 금속 도가니 집게로 가볍게 눌러 만입시켰다. 비교적 쉽게 만입되는 시료를 연질로 기재하고, 반면 비교적 어렵게 만입되는 시료는 경질로 기재하였다.
실시예 1
약 900℃로 가열한 디스크 재료는 경질이었으며, 융합되는 것으로 보이나 용융되지는 않았다. 950℃에서 300 시간 가열한 후에도, 상기 재료는 균열 또는 쪼개짐 없이 그들의 형태를 유지하였다.
실시예 2 내지 5
약 900℃에서 약 1 시간 동안 가열한 디스크 재료는 경질이었다. 가열된 디스크는 융합하나 외관상 용융되지는 않았다.
실시예 26 내지 28
약 900℃로 가열한 디스크 재료는 경질이었다. 가열된 디스크는 외관상 용융됨이 없이 융합되었으며, 균열 또는 쪼개짐이 나타나지 않았다.
실시예 29
약 900℃로 약 17.5 시간 동안 가열한 디스크 재료는 용융되었는데, 이는 붕산(융제)의 존재에 기인한 것이라 여겨진다.
실시예 30 내지 35
약 900℃로 약 17.5 시간 동안 가열한 디스크 재료는 외관상 용융됨이 없이 융합되었으며, 균열 또는 쪼개짐이 나타나지 않았다.
실시예 36
약 900℃로 약 36 시간 동안 가열한 디스크 재료는 연질이 되었으나 실시예 29 에서 나타나는 정도로 용융되지는 않았다.
실시예 37
약 900℃로 가열한 디스크 재료는 외관상 용융됨이 없이 융합되었으며, 균열 또는 쪼개짐이 나타나지 않았다.
실시예 40 내지 44
이들 제제는 제5도에서 도시한 바와 같이 알루미노보로실리케이트 세라믹 섬유 얀("NEXTEL 312 CERAMIC FIBER")을 사용하여 보강하였다. 시료 각각을 약 950℃에서 약 2 시간 동안 가열했다. 실시예 40은 950℃에서 경질이었다. 실시예 41은심하게 균열되었고 서로 잘 부착되지 않았다. 실시예 42는 900℃에서 연질이 되었고, 실시예 43 및 44는 900℃에서 경질이었다.
부식 테스트
부식 테스트는 고온의 충돌 공기 스트림으로 인한 연부의 부식을 막는 발포성 장착 매트의 성능을 평가하기 위해 고안되었다.
시험하고자 하는 장착 매트의 샘플을 4.6 cm ×4.9 cm의 직사각형으로 절삭하고 절삭된 매트의 연부가 두개의 별개의 전기 가열된 판의 전방 연부들과 같은 평면을 이루도록 장착하였다. 그 매트를 장착 밀도가 0.60 g/cm3이 되도록 압착하였다. 상부 판을 800℃로 가열하고 바닥판을 475℃로 가열하였다. 매트의 연부로부터 1.588 cm(0.625 인치)에 배치된 노즐의 원형 0.32 cm 직경의 둥근 개구를 통해 상기 노출된 매트 연부 위에 약 615℃로 가열된 공기를 분당 60회로 펄스 시켰다. 그 노즐에서의 게이지 압력은 약 0.19 MPa(27 psi)였다. 24 시간후 또는 부식 깊이가 1.27 cm(0.5 인치)에 달했을 때 상기 테스트를 종료하였다.
테스트 전후의 장착 매트 중량을 비교하여 부식 정도를 결정하였다. 부식 속도는 테스트 중에 손실된 중량을 테스트 시간으로 나눔으로써 결정한다.
단위 면적당 중량이 3100 g/m2인 발포성 매트의 연부에 대해 실시예 23의 연부 보호재를 연부 방향으로 가압하여 실시예 43의 장착 매트를 제조하였다(3 M사에서 상표명 "INTERAM MAT MOUNT, SERIES IV"으로 시판함). 테스트 전, 상기 매트의 상부면을 약 800℃로, 바닥면을 475℃로 약 1 시간 동안 가열하여 중합체 결합제를연부 보호재로부터 연소시켰다.
상기 테스트를 각각 비교예 A(2 회 테스트함) 및 비교예 B에 대해 반복하였다. 비교예 A는 발포성 장착 매트("INTERAM MAT MOUNT, SERIES IV")였다. 비교예 B는 미국 특허 제5,008,086호(메리)에 기재된 것과 같이, 40 메쉬 스텐레스 강 철망(정사각형 직조물, 직경 0.010 인치, 미국 뉴욕주 브라이아르클리프 마노르에 소재한 텍코 코오포레이숀 제품인 316 스텐레스 강)을 매트의 한 연부 위에서 권축하는 것을 제외하고는 비교예 A와 동일하였다.
그 결과를 하기 표 2에 수록하였다.
표 2
상기 테스트 데이터는 본 발명의 연부 보호재가 고온의 충돌 기체 스트림으로부터 발포성 장착 매트의 노출된 연부를 보호할 수 있다는 것을 나타낸다.
고온 진탕 테스트
또한, 촉매 전환기 부품을 위한 장착 매트로서 본 발명의 장착 매트가 적합한 가를 알아보기 위해 고온 진탕 테스트를 실시하였다. 고온 진탕 테스트는 금속케이싱 내의 장착 매트가 장착된 촉매 전환기 부품에 배기 가스를 통과시킴과 동시에 상기 촉매 전환기 조립체에 대해 100 Hz의 주파수에서 최대 20 g's의 가속도가 제공되기에 충분한 기계적 진동을 가하는 과정을 수반한다. 상기 진동은 종래의 진동기(미국 코네티컷주 웰링포드에 소재한 언호르쯔-디키에 코오포레이숀에서 시판함)를 사용하여 제공하였다. 열원으로는 상기 전환기에 약 800℃ 내지 약 900℃의 가스 유입 온도를 제공할 수 있는 천연 가스 버어너를 사용한다. 배기 가스 온도를 주기적으로 변화시켜서 온도 범위에 걸쳐 금속 케이싱이 팽창하고 수축함에 따라 탄성 및 이에 대응하는 보유력을 유지하는 상기 매트의 성능을 테스트하였다. 각 사이클은 고온에서 10 분, 천연 가스 공급이 중단된 상태에서 10 분으로 이루어진다. 상기 열적 사이클 전체에서 진동을 유지하였다. 상기 테스트를 10 회의 사이클로 수행하였다.
연부가 보호된 매트의 테스트에, 12.7 cm 직경의 세라믹 벌집형 모노리스(미국 뉴욕주 코닝에 소재한 코닝 인코오포레이티드 제품, 상표명 "CELCOR")를 사용하였다.
상기 모노리스를 0.63 cm(0.25 인치) 너비의 연부 보호재 스트립이 부착되어 있는 발포성 매트("INTERAM MAT MOUNT, SERIES IV")로 포장하였다. 그 결과는 다음과 같았다.
실시예 1
이 실시예의 제제를 알루미노보로실리케이트 세라믹 섬유 얀(미국 미네소타 주 세인트 폴에 소재한 3 M사의 상표명 "NEXTEL 312"로 시판함) 주위에 압출시켰다. 그 후, 얻어진 연부 보호재를 제5도의 발포성 매트의 연부에 도포하고 150℃로부터 950℃까지의 10 회 사이클 동안 고온 진탕 테스트를 실시하였다. 테스트된 상기 제제는 약간의 균열을 보였다.
실온으로 냉각한 후, 연부 보호재를 구부렸을 때 약간의 부서짐 및 균열을 보였다.
실시예 2 내지 5
각각의 제제를 제4도에 도시한 시트 재료의 연부에 도포하고(예, 0.63 cm 너비의 연부 보호재 스트립을 2.5 cm 너비의 1616 메쉬 스텐레스 강 철망(미국 뉴욕주 브리아르클리프 마노르에 소재한 텍코 컴패니 제품)에 의해 발포성 시트 재료의 한 연부에 부착시킴), 150℃로부터 950℃까지의 10 회 사이클 동안 고온 진탕 테스트를 실시하였다. 테스트된 실시예 2 내지 5는 거의 또는 전혀 균열되지 않았다. 실시예 4 및 5는, 특히 매우 적은 균열을 나타냈는데, 이는 상기 제제중의 섬유에 의한 보강 효과에 기인한 것으로 생각되었다.
실시예 6 내지 10
각각의 제제를 제3도에서와 같이 시트 재료의 연부에 도포하고, 감압성 접착제 테이프(3 M사의 3 M 상표 #375 감압성 접착제 테이프)를 사용하여 부착시켰다. 실시예 6 및 7은 실시예 8 내지 10에 비해 세라믹 모노리스에 대한 접착성이 우수한 것으로 나타났는데, 이는 융제로 작용하며 고온에서 제제의 연성을 증가시키는 붕산 및 규산나트륨이 존재하기 때문인 것으로 생각된다. 고온 진탕 테스트 후 모든 제제는 양호한 외관(즉, 약간의 균열)을 보여주었다.
실시예 11
본 실시예의 제제를 스트립으로 성형하고 발포성 매트의 연부에 부착시킨 후, 2.5 cm 너비의 세라믹 종이(제3도에 제시한 상표명 "FIBERFRAX"의 미국 뉴욕주 나이아가라 폭포에 소재한 카르보런덤 코오포레이숀 제품)로 덮었다. 그 연부 보호재는 충분한 점성 및 성형 적성이 있어서 추가 접착제 없이도 종이 및 매트 옆에 부착시킬 수 있었다. 고온 진탕 테스트를 실시하였다. 이 샘플은 낮은 균열성, 양호한 가요성 및 우수한 테스트 성능을 보여주었다.
실시예 12
본 실시예의 제제를 제3도에 도시된 유리섬유 헝겊(미국 오하이오주 그랜빌에 소재한 오웬스 코닝 파이버글라스 코오포레이숀 제품인 상표명 "S-2 GLASS")으로 보강하였다. 세라믹 종이를 유리섬유 헝겊으로 대체하는 것을 제외하고는 실시예 11에 기술된 대로 상기 매트를 제조하였다. 고온 진탕 테스트를 실시하였다. 유리섬유 헝겊은 보강재로 작용하며 균열을 최소화시키는 것으로 나타났다.
실시예 13
본 실시예의 제제를 알루미노보로실리케이트 세라믹 헝겊(3 M사의 상표명 "NEXTEL 312 CERAMIC CLOTH" 제품)으로 보강하였다. 더 구체적으로는, 세라믹 종이를 알루미노보로실리케이트 세라믹 헝겊으로 대체하는 것을 제외하고는 실시예 11에 개시된 대로 상기 매트를 제조하였다. 감압성 접착제로 이장된 필름(3 M 상표 #375 압감 접착제 테이프)에 의해 알루미노보로실리케이트 세라믹 헝겊을 매트의 연부에 부착시켰다. 고온 진탕 테스트를 사용하여 매트를 테스트하였다. 세라믹 헝겊은 연부 보호재의 보강재로 작용하는 것으로 여겨진다.
고온 진탕 테스트후에 연부 보호재내에 균열이 생겼으나, 연부 보호재가 매트 연부로부터 분리되지는 않았다. 연부 보호재를 융합시켜 상기 균열된 외관을 보완하였다. 실시예 13의 제제는 고온 진탕 테스트 동안 매트 연부에 잘 정합하였다.
실시예 14 내지 25
본 실시예의 제제들을 고온 진탕 테스트의 10회 열적 사이클로 처리하였다. 실시예 14 내지 17에서는, 연부 보호재의 바람직하지 않은 수축 및 균열이 있었으며 발포성 매트 및 중첩된 세라믹 모노리스에 대한 접착성은 부족하였다.
실시예 14 내지 17의 제제들은 연부 보호재로 유용한 것으로 여겨지나 바람직한 것은 아니다.
실시예 15, 16 및 18 내지 25에서는 연부 보호재에 약간의 균열이 있었으며 모노리스에 접착하였다.
실시예 38
실시예 38은 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였다. 연부 보호재에 약간의 균열이 있었다. 또한, 전환기를 해체한 경우, 연부 보호재는 분리되는 것으로 관찰되었다(즉, 매트의 연부에 부착하지 않음).
실시예 39
실시예 39는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였다. 테스트 동안 매트 말단에 매우 잘 정합하였으며 균열이 적거나 없는 매우 양호한 외관을 보여주었다.
본 발명의 각종 변경 및 수정은 본 발명의 범위 및 원리를 벗어나지 않는 한당업자에게는 명백한 것이며, 본 발명이 상술한 실시태양에 의해 부당하게 제한되어서는 안된다.
제1도는 본 발명에 따른 촉매 전환기(또는 디젤 미립자 여과기)의 분해된 상태를 도시한 투시도이다.
제2도는 본 발명에 따른 촉매 전환기(또는 디젤 미립자 여과기)의 부분 단면도이다.
제3도, 제4도 및 제5도는 각각 본 발명에 따른 장착 매트(mounting mat)의 부분도이다.
제6도는 본 발명에 따른 장착 매트의 한 실시태양을 도시한 것이다.
제7도는 본 발명에 따른 촉매 전환기(또는 디젤 미립자 여과기)의 분해된 상태를 도시한 투시도이다.
제8도는 본 발명에 따른 촉매 전환기(또는 디젤 미립자 여과기)의 부분 단면도이다.

Claims (12)

  1. 하기 (a) 내지 (d)를 포함하는 촉매 전환기:
    (a) 금속 케이싱;
    (b) 상기 금속 케이싱 내부에 배치된 촉매 전환기 부품;
    (c) 측면 연부를 지닌 발포성 시트 재료를 포함하는 장착 매트(이 장착 매트는 상기 금속 케이싱 내부에 상기 촉매 전환기 부품을 위치시키기 위하여, 그리고 기계적 진동을 흡수하기 위하여 상기 촉매 전환기 부품과 상기 금속 케이싱 사이에 배치됨); 및
    (d) 상기 금속 케이싱과 상기 촉매 전환기 부품 사이에 위치되어 있고, 고온의 충돌 기체에 노출되는 경우, 상기 측면 연부의 적어도 일부가 부식되는 것을 감소시키도록 상기 장착 매트의 상기 측면 연부에 배치된 연부 보호재(이 연부 보호재는 결합제 재료와 유리 입자의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 85 중량%의 결합제 재료 및 결합제 재료 내부에 분산된 95 중량% 내지 15 중량%의 유리 입자를 함유하는데, 여기서 상기 유리 입자는 연화점이 350℃ 이상인 유리로 만들어졌으며, 상기 결합제 재료와 상기 유리 입자의 총 중량은 상기 연부 보호재의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상임).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포성 시트 재료가 상기 유리 입자 이외의 세라믹 충전제로 구성되는군으로부터 선택되는 충전제, 융제(flux), 증량제 및 이들의 조합물을 더 포함하는 것인 촉매 전환기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 장착 매트가 상기 연부 보호재의 적어도 일부 위에 배치되는 금속성 직물의 스트립을 더 포함하는 것인 촉매 전환기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 결합제 재료와 상기 유리 입자의 총 중량이 상기 연부 보호재의 총 중량을 기준으로 35 중량% 이상인 촉매 전환기.
  5. 하기 (a) 내지 (d)를 포함하는 디젤 미립자 여과기:
    (a) 금속 케이싱;
    (b) 상기 금속 케이싱 내부에 배치된 디젤 미립자 여과기 부품;
    (c) 측면 연부를 지닌 발포성 시트 재료를 포함하는 장착 매트(이 장착 매트는 상기 금속 케이싱 내부에 상기 디젤 미립자 여과기 부품을 위치시키기 위하여, 그리고 기계적 진동을 흡수하기 위하여 상기 디젤 미립자 여과기 부품과 상기 금속 케이싱 사이에 배치됨); 및
    (d) 상기 금속 케이싱과 상기 디젤 미립자 여과기 부품 사이에 위치되어 있고, 고온의 충돌 기체에 노출되는 경우, 상기 측면 연부의 적어도 일부가 부식되는것을 감소시키도록 상기 장착 매트의 상기 측면 연부에 배치된 연부 보호재(이 연부 보호재는 결합제 재료와 유리 입자의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 85 중량%의 결합제 재료 및 결합제 재료 내부에 분산된 95 중량% 내지 15 중량%의 유리 입자를 함유하는데, 여기서 상기 유리 입자는 연화점이 350℃ 이상인 유리로 만들어졌으며, 상기 결합제 재료와 상기 유리 입자의 총 중량은 상기 연부 보호재의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상임).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발포성 시트 재료가 상기 유리 입자 이외의 세라믹 충전제로 구성되는 군으로부터 선택되는 충전제, 융제(flux), 증량제 및 이들의 조합물을 더 포함하는 것인 디젤 미립자 여과기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 장착 매트가 상기 연부 보호재의 적어도 일부 위에 배치되는 금속성 직물의 스트립을 더 포함하는 것인 디젤 미립자 여과지.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 결합제 재료와 상기 유리 입자의 총 중량이 상기 연부 보호재의 총 중량을 기준으로 35 중량% 이상인 디젤 미립자 여과기.
  9. 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품에 사용하기 위한 장착 매트로서, 상기 장착 매트는
    (a) 측면 연부를 지닌 발포성 시트 재료; 및
    (b) 상기 발포성 시트 재료의 상기 측면 연부를 따라 배치된 연부 보호재(이 연부 보호재는 결합제 재료와 유리 입자의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 85 중량%의 결합제 재료 및 결합제 재료 내부에 분산된 95 중량% 내지 15 중량%의 유리 입자를 함유하는데, 여기서 상기 유리 입자는 연화점이 350℃ 이상인 유리로 제조되며, 상기 결합제 재료와 상기 유리 입자의 총 중량은 상기 연부 보호재의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상임)
    을 포함하며,
    상기 장착 매트의 치수는 상기 장착 매트를 촉매 전환기 부품 또는 디젤 미립자 여과기 부품과 금속 케이싱 사이에 위치시키고 기계적 진동을 흡수하기 위한 것으로, 고온의 충돌 기체에 노출되는 경우, 상기 측면 연부의 적어도 일부가 부식되는 것을 감소시키기 위한 것인 장착 매트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발포성 시트 재료가 상기 유리 입자 이외의 세라믹 충전제로 구성되는 군으로부터 선택되는 충전제, 융제(flux), 증량제 및 이들의 조합물을 더 포함하는 것인 장착 매트.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 장착 매트가 상기 연부 보호재의 적어도 일부 위에 배치되는 금속성 직물의 스트립을 더 포함하는 것인 장착 매트.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 결합제 재료와 상기 유리 입자의 총 중량이 상기 연부 보호재의 총 중량을 기준으로 35 중량% 이상인 장착 매트.
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