KR100738131B1 - 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법에 관한 것으로서, 복수개의 세그먼트를 조합하여 완성한 실물 크기(full size)의 필터 양 끝단면을 촉매 농도를 달리하고자 하는 여러 영역으로 분할하고, 양 끝단면에서 촉매를 코팅하고자 하는 영역을 제외한 나머지 영역에 접착식 테이프를 모두 붙여준 뒤 코팅하는 방법으로 단계적인 코팅을 실시하여, 필터 전체의 각 영역별로 상이한 농도의 촉매용액을 최종 코팅한 후 소성하게 됨으로써, 필터 단면상의 각 영역별로 최적의 촉매 및 농도를 가지는 필터를 제조할 수 있게 되고, 이와 같은 촉매의 최적 배치를 통해 배기가스의 정화율 향상 및 원가 절감의 효과를 거둘 수 있는 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법에 관한 것이다.

자동차, 배기가스 정화, 필터, 촉매, 이종 농도, 경사 코팅

Description

디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법{Catalyst coating method of diesel catalyzed particulate filter}

도 1은 일반 월 플로우 타입(wall flow type) 담체의 셀 구조를 도시한 단면도,

도 2a와 도 2b는 일반적인 디젤매연촉매여과필터의 셀 구조를 나타낸 도면,

도 3은 종래의 필터를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 전에 복수개의 세그먼트들을 하나의 필터로 조합한 상태를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법을 설명하기 위한 도면,

도 6은 3개 영역으로 분할한 뒤 접착식 테이프를 부착하여 코팅하는 본 발명의 다른 예를 설명하기 위한 도면,

도 7은 디젤매연촉매필터의 기공 내에 촉매가 코팅된 상태를 보여주는 현미경 사진,

도 8은 기존의 디젤매연촉매여과필터와 본 발명에 의해 제조된 디젤매연촉매여과필터를 대상으로 배기가스 정화율을 평가한 결과를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 세그먼트 22 : 필터

23 : 접착식 테이프 24 : 용기

25 : 촉매용액 26 : 접착식 테이프

27 : 용기 28 : 촉매용액

31 : 접착식 테이프

본 발명은 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수개의 세그먼트를 조합하여 완성한 실물 크기(full size)의 필터 양 끝단면을 촉매 농도를 달리하고자 하는 여러 영역으로 분할하고, 양 끝단면에서 촉매를 코팅하고자 하는 영역을 제외한 나머지 영역에 접착식 테이프를 모두 붙여준 뒤 코팅하는 방법으로 단계적인 코팅을 실시하여, 필터 전체의 각 영역별로 상이한 농도의 촉매용액을 최종 코팅한 후 소성하는 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 배기가스는 엔진에서 혼합기 연소에 의해 생성되어 배기 파이프를 통해 대기 중으로 방출되는 가스를 말한다.

이러한 배기가스에는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 미연소탄화수소(HC) 등 인체에 유해한 물질이 다량 포함되어 있다.

따라서 자동차 배기가스로 인한 대기오염을 방지하는 것이 환경위생상 중요한 문제로 대두되고 있으며, 자동차에서는 배기가스를 배출하기 전에 반드시 정화처리를 하도록 규제하고 있다.

자동차에서 배기가스를 정화하기 위하여 주로 쓰이는 장치가 삼원촉매(three way catalyst)를 사용한 촉매컨버터인데, 이는 배기 파이프 도중에 장착되며, 차량에 따라 배기가스 배출량이 다르기 때문에 촉매의 사양은 다르다.

상기 삼원촉매는 배기가스의 유해성분인 일산화탄소, 질소산화물 및 탄화수소계 화합물과 동시에 반응하여 이들 화합물을 제거하는 촉매를 의미하며, 주로 Pt/Rh, Pd/Rh 또는 Pt/Pd/Rh계의 삼원촉매가 이용된다.

한편, 유해 배기가스의 배출이 상대적으로 많은 디젤 차량의 경우, 연비, 출력면에서 우수함에도 불구하고 가솔린 차량과는 달리 배기가스 내에 질소산화물과 입자상물질(Particulate Matter,PM)이 상당히 많이 함유되어 있다.

이와 같이 디젤 차량에 있어서는 공기가 대부분의 운전조건에서 충분한 상태로 연소되기 때문에 일산화탄소와 탄화수소는 가솔린 차량에 비해 아주 적게 배출되나, 질소산화물과 입자상물질이 많이 배출된다.

최근 입자상물질은 대기를 오염시키는 가장 주된 원인으로 규명되었고, 인체에도 많은 해를 입히는 것으로 판명되고 있다.

따라서, 디젤 차량의 배기가스 저감기술은 질소산화물과 매연(soot)을 포함하는 입자상물질의 저감에 중점을 두어 연구되고 있다.

최근 디젤 차량의 배출기준 강화에 대응하기 위하여 후처리기술로 디젤매연여과필터의 연구가 매우 활발히 진행되고 있으며, 이 디젤매연여과필터를 실제 차량에 적용하기 위해서는 아직 연구되어야 할 부분이 많다.

디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)에 백금(Pt)을 사용하고 이와 별도로 디젤매연여과필터(Diesel Particulate Filter,DPF)를 사용하는 구조(DOC+DPF,CPF)가 최근 유럽의 자동차 메이커에서 개발되어 양산됨으로써, 많은 신뢰도 향상과 매출을 올리고 있는 상황에 있다.

그리고, 촉매를 코팅한 구조의 디젤매연여과필터, 즉 디젤매연촉매여과필터(Diesel Catalyzed Particulate Filter)가 개발된 바 있다.

한편, 기존 코디어라이트 담체에 이종 농도의 촉매를 코팅하는 방식으로는 여러 가지 방법들이 알려져 있으며, 이미 많은 선행기술들이 있다.

예를 들면, 코디어라이트 담체를 서로 다른 농도의 촉매용액에 담갔다가 빼는 방식(dipping)이 있고, 담체의 일측 단부를 촉매용액에 담가서 세운 뒤 반대쪽 타측 단부 위에서 흡입기를 이용해 진공압을 걸어 촉매용액을 흡입하고 이어 담체를 거꾸로 세워 타측 단부를 농도가 상이한 촉매용액에 담근 뒤 다시 그 반대쪽 일측 단부 위에서 진공압을 걸어 촉매용액을 흡입하는 방식이 있다.

그러나, 이러한 방법은 담체(1)가 도 1에 나타낸 바와 같은 월 플로우 타입(wall flow type), 즉 CO나 HC 등이 담체 셀(2)의 입구를 통해 들어오면 그 라인 출구를 통해 그대로 빠져나가는 형식의 담체인 경우에만 다양한 이종 농도의 촉매 코팅이 가능하다.

반면, 디젤매연촉매여과필터의 경우 기존의 코디어라이트 담체와는 다른 구조를 가지고 있다.

즉, 도 2a와 도 2b에 나타낸 바와 같이 매연(soot)을 여과시키기 위해 각 셀(12)의 한쪽은 열려있고 그 반대쪽은 닫혀있는 구조로 되어 있어 매연은 벽에 걸려 여과되고 가스성분만 통과하는 구조를 가지고 있다.

그리고, 필터(10)에 매연을 포집하였다가 일정량의 매연이 쌓이게 되면 배기가스의 온도를 높여 태워주게 되며, 이때 쌓여있던 매연이 연소되면서 필터 내에는 700℃ 이상, 높게는 1200℃ 이상의 온도를 나타낸다.

따라서, 이러한 온도를 견디기 위해 필터의 재질로는 고온 내구성이 강한 탄화규소(SiC) 재질을 사용하게 된다.

그런데, 이러한 SiC 재질의 필터는 열팽창률이 높아 코디어라이트 담체와 같이 처음부터 실물 크기(full size)로 제작할 경우, 즉 전체를 처음부터 일체형으로 성형 제작할 경우 열팽창으로 인해 깨질 가능성이 매우 높다.

따라서, SiC 재질의 필터(10)의 경우는 도 3에 나타낸 바와 같이 각각의 세그먼트(11)를 우선 제작한 후, 각 세그먼트(11)를 접착수단인 시멘트로 접착시켜 차량에 장착되는 실물 크기의 필터(10)로 제조하게 된다.

하지만, 이러한 디젤매연촉매여과필터는 도 2a와 도 2b와 같은 구조적 특성(각 셀의 한쪽이 막혀 있음) 때문에, 일반 코디어라이트 담체에 촉매를 코팅하는 것과는 달리, 필터 일부를 촉매용액에 담근 후 반대쪽 위에서 진공을 걸어 촉매용액을 흡입하는 방식으로는 촉매 코팅이 불가능하다.

즉, 압력이 많이 걸리고 또한 균일하게 압력이 걸리지 않으므로 흡입방식으로는 촉매 코팅이 불가능하며, 세그먼트들이 조합된 실물 크기의 필터 상태에서 단지 딥핑(dipping)의 방법으로만 촉매 코팅이 가능하다.

그리고, 농도가 상이한 촉매를 코팅하고자 할 경우에도 마찬가지로 흡입기를 사용해서는 서로 다른 농도의 촉매를 코팅할 수 없으며, 단지 딥핑의 방법으로만 이종 농도의 코팅이 가능하다.

그러나, 이러한 코팅 방법으로는 필터의 길이방향으로만 이종 농도의 코팅이 가능하고, 필터의 단면상으로 농도 구배를 두는 촉매의 코팅은 불가능하다.

상기와 같이 이종 농도의 촉매 코팅이 필요한 이유를 설명하면, 일반 코디어라이트 담체와 마찬가지로 필터의 경우에도 단면상의 각 위치에 따라 엔진 운전시의 배기가스 유동 및 온도분포가 매우 상이하다.

따라서, 배기가스 정화율 향상 및 원가 절감 등을 위한 촉매의 최적화를 위해서는 필터의 단면상으로도 촉매의 농도 구배를 두어 코팅할 필요가 있는 것이다.

종래에는 배기가스 유동 및 온도분포에 상관없이 필터 단면에 대하여 일정한 양의 촉매를 균일하게 코팅하였으며, 이에 균일 코팅 필터의 일정부분은 배기가스를 많이 정화하지만 다른 일부분은 배기가스를 거의 정화하지 않는 문제를 가지고 있었다.

또한, 배기가스의 통과 유량이 필터 단면의 각 부분마다 상이하여 사용되는 촉매의 농도를 달리할 필요가 있음에도 불구하고, 단면상으로 균일한 농도의 촉매가 사용되기 때문에 촉매의 과다한 소모가 불가피하고 필터의 제조원가가 높아질 수밖에 없었다.

따라서, 배기가스 유동 및 온도분포에 따라 필터 단면상의 농도 구배를 주어 촉매를 코팅할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 복수개의 세그먼트를 조합하여 완성한 실물 크기(full size)의 필터 양 끝단면을 촉매 농도를 달리하고자 하는 여러 영역으로 분할하고, 양 끝단면에서 촉매를 코팅하고자 하는 영역을 제외한 나머지 영역에 접착식 테이프를 모두 붙여준 뒤 코팅하는 방법으로 단계적인 코팅을 실시하여, 필터 전체의 각 영역별로 상이한 농도의 촉매용액을 최종 코팅한 후 소성하게 됨으로써, 필터 단면상의 각 영역별로 최적의 촉매 및 농도를 가지는 필터를 제조할 수 있게 되고, 이와 같은 촉매의 최적 배치를 통해 배기가스의 정화율 향상 및 원가 절감의 효과를 거둘 수 있는 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 디젤매연촉매여과필터를 제조하는 과정에서 복수개의 세그먼트들을 조합해가면서 시멘트 접착제로 접착시킨 필터에 촉매를 코팅하는 방법에 있어서,

(a)상기 필터의 양 끝단면을 촉매 농도에 차이를 두고자 하는 여러 영역으로 가상 분할하되, 양 끝단면을 서로 동일한 모양의 영역으로 분할하는 단계와;

(b)상기 양 끝단면에서 1차로 코팅할 영역을 제외한 나머지 영역에 접착 테이프를 부착하되, 양 끝단면끼리 같은 부위의 영역에 접착식 테이프를 부착하는 단계와;

(c)상기 필터를 촉매용액이 채워진 용기에 담갔다 빼내는 딥핑의 방법으로 코팅 및 건조하는 1차 코팅 단계와;

(d)이후 다음으로 코팅할 영역을 제외한 나머지 영역에 접착식 테이프를 부착하되, 양 끝단면끼리 같은 부위의 영역에 접착식 테이프를 부착하는 단계와;

(e)상기 필터를 이전 코팅 단계의 촉매용액과는 상이한 농도의 촉매용액이 채워진 용기에 담갔다 빼내는 딥핑의 방법으로 코팅 및 건조하는 후코팅 단계와;

(f)상기 (d) 및 (e)단계를 반복하여 나머지 분할된 영역에 모두 상이한 농도의 촉매용액을 순차적으로 코팅하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 (a)단계에서, 상기 필터의 양 끝단면을 세그먼트간 경계부위를 따라 분할하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 전에 복수개의 세그먼트들을 하나의 필터로 조합한 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따 른 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 조합할 경우 차량에 장착되는 실물 크기(full size)의 필터(22)를 구성할 수 있는 복수개의 세그먼트(21)를 제작한다.

통상적인 형상 및 크기의 완전한 필터(22)를 차량의 종류 및 배기량에 따라 대략 12 ~ 20개의 세그먼트(21)로 구성할 수 있으며, 필요한 수 및 형상, 구조의 세그먼트를 미리 성형 제조한다.

여기서, 각 세그먼트의 제조방법은 종래와 동일하며, 각 세그먼트에서 셀 구조는 도 2a와 도 2b에 나타낸 바와 같다.

그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이 세그먼트(21)들을 조합해가면서 접착제인 시멘트를 이용해 세그먼트들끼리 접착시켜 실물 크기의 필터(22)를 제작하는데, 이때 세그먼트가 미리 정해진 위치에 조합될 수 있도록 한다.

이와 같이 복수개의 세그먼트들을 일체화시켜 실물 크기를 가지는 하나의 필터 형상을 완성한 후에는 본 발명의 촉매 코팅 방법에 따라 필터 표면(셀 벽의 표면)에 촉매를 코팅하게 된다.

통상적으로 필터는 50% 이상의 높은 기공도를 가지는 탄화규소(SiC) 재질로 제조되며, 촉매 코팅 후에는 대부분의 촉매가 도 7에 나타낸 바와 같이 필터의 셀 벽에 존재하는 기공 내에 코팅되어 있게 된다.

그리고, 각 세그먼트들을 접착시킬 때 사용하는 시멘트로는 탄화규소 및 실리카 등으로 이루어진 시멘트 접착제를 사용하게 되는데, 이 시멘트 접착제는 기공이 거의 없이 단지 세그먼트들을 접착시키는 역할을 한다.

따라서, 상기와 같이 셀 벽의 높은 기공도를 가진 필터의 세그먼트를 시멘트로 접착시킨 상태에서, 촉매 코팅시에 세그먼트 내에서는 기공이 많은 셀 벽을 통해서 촉매용액이 통과할 수 있지만, 세그먼트 상호간의 접착 경계면, 즉 시멘트 접착부위에서는 벽면이 시멘트 성분에 의해 막혀 있으므로 촉매용액이 통과하지 못한다.

즉, 각 세그먼트 내의 셀 벽에서는 촉매용액이 통과가 가능하지만 세그먼트간 경계부위에서는 접착제인 시멘트에 의해 차단이 이루어지므로 세그먼트와 세그먼트 사이에 셀 벽을 통해서는 촉매용액이 통과하지 못하는 것이다.

본 발명의 촉매 코팅 방법은 이러한 점을 이용하는 것으로, 우선 필터(22)의 양 끝단면, 즉 입구쪽과 출구쪽의 끝단면 전체 영역을 촉매 농도에 차이를 두고자 하는 여러 영역으로 가상 분할한다.

이때 입구쪽 끝단면과 출구쪽의 끝단면을 서로 동일한 모양 및 면적을 가지는 영역으로 분할하며, 특히 세그먼트(21)간 경계부위를 따라서 분할한다.
즉, 입구쪽 끝단면의 분할된 영역과 출구쪽 끝단면의 분할된 영역은 모양과 면적이 서로 같게 된다.

여기서, 여러 개의 세그먼트(21)를 묶어서 하나의 영역이 되도록 분할할 수 있다.

즉, 분할된 하나의 영역에 여러 개의 세그먼트(21)들이 포함될 수 있도록 할 수 있으며, 분할된 영역간의 경계부위가 다른 영역에 포함된 세그먼트와의 경계부위와 일치하도록 한다.

상기 각 끝단면의 분할시에는, 엔진 운전시 배기 매니폴드의 형상 등 여러 요인에 의해 필터 단면의 각 부분별로 달라지는 배기가스의 유동 및 온도분포를 적 절히 고려하여, 각 분할된 영역별로 촉매 농도가 상이하게 코팅될 수 있도록 각 끝단면의 영역을 촉매 농도를 기준으로 분할한다.

이후, 상이한 촉매 농도를 가지는 여러 촉매용액을 사용하여 단계적인 촉매 코팅을 실시하되, 우선 1차로 코팅할 영역을 제외한 나머지 영역에 접착 테이프를 부착한 뒤 1차 코팅하고, 이후 2차로 코팅할 영역을 제외한 나머지 영역(1차 코팅 영역 포함)에 접착 테이프를 부착한 뒤 1차 코팅과는 상이한 농도의 촉매용액으로 2차 코팅하며, 이후 이러한 과정을 반복하여 나머지 분할된 영역에 모두 상이한 농도의 촉매용액을 순차적으로 코팅한다.

도 5는 필터(22)의 양 끝단면을 중앙부의 영역과 그 주변의 영역으로 총 2영역으로 분할한 후, 중앙부 영역에 먼저 접착식 테이프(23)를 부착하여 그 주변 영역을 1차로 선코팅하고, 이어 상기 주변 영역에 접착식 테이프(26)를 부착하여 나머지 중앙부 영역을 2차로 후코팅하는 과정을 보여주고 있다.

이때 촉매의 코팅방법으로는 세그먼트의 구조적인 특성, 즉 매연(soot)을 여과시키기 위해 각 셀마다 한쪽은 열려있고 반대쪽은 닫혀있는 특성을 고려하여 딥핑(dipping)의 코팅방법을 이용한다.

상기와 같은 필터의 구조적인 특성으로 인해 반대쪽에서 진공압을 걸어주어 흡입하는 방법은 이용이 불가능하다.

보다 상세하게는, 도 5에 나타낸 바와 같이 필터(22) 양 끝단면의 중앙부에 접착식 테이프(23)를 붙여준 후 코팅을 실시하는데, 이때 양 끝단면의 동일 위치 영역, 즉 같은 부위의 영역에 함께 접착식 테이프(23)를 붙여준다.

이후, 종래와 같이 필터(22)에 대해 딥핑(dipping)의 방법을 이용하여 1차로 촉매를 코팅하며, 이때 필요한 농도의 촉매용액(25)이 담긴 용기(24) 내에 필터(22)를 담갔다 빼는 방법으로 코팅한다.

여기서, 접착식 테이프(23)가 붙여진 영역에서는 각 세그먼트(21)를 구성하고 있는 셀들의 입구쪽과 출구쪽이 모두 접착식 테이프(23)에 의해 막힌 상태가 되므로, 딥핑의 방법으로 필터 전체에 대해 촉매 코팅을 하더라도 접착식 테이프가 붙여진 영역 내에서는 촉매가 코팅되지 않게 된다.

특히, 접착식 테이프(23)는 그 테두리 끝단이 다른 영역의 세그먼트(21)와의 경계부위를 따르도록 부착되어 있는 바, 이 경계부위가 중간의 시멘트 접착제에 의해 세그먼트간 촉매 용액의 통과가 불가능한 부분이므로, 접착식 테이프가 붙여지지 않은 영역에서만 촉매 코팅이 이루어지고, 접착식 테이프가 붙여진 영역에서는 시멘트와 테이프에 의해 촉매용액의 침투가 불가능하여 코팅이 이루어지지 않게 된다.

이와 같이 아래 위 양 끝단면의 같은 부위에 접착식 테이프(23)를 붙여주게 되면, 접착식 테이프를 붙여 준 그 분할 영역은 단면상으로나 길이상으로 모두 시멘트 및 접착제에 의해 나머지 영역으로부터 완전 분리되어 촉매용액이 침투할 수 없는 별도의 밀폐공간이 된다.

이와 같이 접착식 테이프를 붙이지 않은 선택된 영역에서만 촉매를 코팅하고 나면, 약 150℃에서 건조시킨다.

이후, 접착식 테이프(23)를 떼어내고, 이어 새롭게 촉매 농도를 달리하여 코 팅하고자 하는 영역, 즉 이미 코팅한 중앙부를 제외하고 그 주변 영역에 접착식 테이프(26)를 동일한 방식으로 부착한다.

이와 같이 주변 영역에 접착식 테이프(26)를 부착한 후, 1차 코팅시와 마찬가지로 필터(22)에 대해 딥핑의 방법을 이용하여 2차로 촉매용액(25)을 코팅한 뒤 건조하며, 이때 촉매용액은 1차 코팅 때의 촉매용액과는 촉매 농도가 상이한 용액을 사용한다.

이후, 주변 영역의 접착식 테이프(26)를 떼어내고, 약 150℃에서 건조시킨다.

이렇게 농도가 서로 다른 촉매용액의 코팅이 끝나면 약 450 ~ 500℃에서 소성하여 필터를 완성한다.

이와 같이 하여, 도 5에 도시한 바와 같이 농도를 달리하고자 하는 부분을 2부분으로 나눈 뒤 접착식 테이프를 사용하여 각기 다른 농도의 촉매용액을 코팅하는 과정을 설명하였다.

그러나, 이는 본 발명의 일 실시예를 든 것일 뿐, 본 발명에 상이한 농도의 촉매 코팅을 위해 반드시 2부분 분할 및 1, 2차 코팅을 하는 것에 한정되는 것은 아니며, 도 6에 나타낸 바와 같이 3부분 분할 후 접착식 테이프(31)를 사용해 1, 2, 3차 코팅을 하여서도 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

물론, 필터 영역을 보다 세분화하여 4부분 이상의 분할 영역에 대해서도 동일한 방식을 이용하여 각기 다른 농도의 촉매를 코팅할 수도 있다.

즉, 양 끝단면의 복수개로 분할된 영역 중에서 가장 먼저 코팅하고자 하는 영역을 제외한 나머지 영역에 접착식 테이프(31)를 붙이며, 이때 양 끝단면의 동일 위치 영역, 즉 같은 부위에 함께 접착식 테이프를 붙인다.

이후, 종래와 같이 필터에 대해 딥핑(dipping)의 방법을 이용하여 1차로 촉매를 코팅하고 건조시킨다.

이후, 새롭게 촉매 농도를 달리하여 코팅하고자 하는 부위를 제외한 나머지 부위를 접착식 테이프(31)로 막아준다.

여기서, 이전 1차 코팅된 영역에는 당연히 새로운 접착식 테이프가 부착되며, 1차 코팅 때 접착식 테이프를 붙여준 영역에서 2차 코팅할 영역의 접착식 테이프만 떼어내면 된다.

이와 같이 접착식 테이프(31)를 부착시킨 상태에서, 1차 코팅시와 마찬가지로 필터(22)에 대해 딥핑의 방법을 이용하여 2차로 촉매용액을 코팅한 후 건조하며, 이때 촉매용액은 1차 코팅 때의 촉매용액과는 촉매 농도가 상이한 용액을 사용한다.

상기와 같이 상이한 농도의 촉매용액을 사용하여 2차 코팅을 한 후, 다시 3차 코팅할 영역의 접착식 테이프를 떼어내고, 2차 코팅된 영역에는 다시 접착식 테이프를 붙여준다.

이어 1, 2차 코팅시와 마찬가지로 필터에 대해 딥핑의 방법을 이용하여 3차로 촉매용액을 코팅한 후 건조하며, 이때 촉매용액은 1, 2차 코팅 때의 촉매용액과는 촉매 농도가 상이한 용액을 사용한다.

이후, 상기한 방식을 응용, 반복하여 4차 코팅 등 그 이상의 코팅을 실시할 수 있으며, 이러한 단계적인 코팅을 통해 필터 전체를 분할된 영역에 따라 상이한 농도의 촉매로 코팅할 수가 있게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 디젤매연촉매여과필터의 촉매 코팅 방법에서는 복수개의 세그먼트를 조합하여 완성한 실물 크기의 필터 양 끝단면을 촉매 농도를 달리하고자 하는 여러 영역으로 분할하고, 양 끝단면에서 촉매를 코팅하고자 하는 영역을 제외한 나머지 영역에 접착식 테이프를 모두 붙여준 뒤 코팅하는 방법으로 단계적인 코팅을 실시하여, 필터 전체의 각 영역별로 상이한 농도의 촉매용액을 최종 코팅한 후 소성하게 됨으로써, 필터 단면상의 각 영역별로 최적의 촉매 및 농도를 가지는 필터를 제조할 수 있게 되고, 이와 같은 촉매의 최적 배치를 통해 배기가스의 정화율 향상 및 원가 절감의 효과를 거둘 수 있게 된다.

도 8은 기존의 디젤매연촉매여과필터(필터 전체에 단일 농도로 코팅함, 균일 코팅)와 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 디젤매연촉매여과필터(경사 코팅)를 대상으로 하여 디젤엔진이 탑재된 차량을 이용해 배기가스 정화율을 평가한 결과를 나타내는 도면이다.

이를 살펴보면, 본 발명에 의해 제조된 디젤매연촉매여과필터에서 CO와 HC의 저감능력이 크게 향상됨을 알 수 있으며, 이는 엔진 운전시 필터 단면상의 배기가스 유동 및 온도분포를 고려한 촉매 배치의 최적화에 따른 것으로 판단된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 엔진의 실화 판정방법에 의하면, 복수개의 세그먼트를 조합하여 완성한 실물 크기(full size)의 필터 양 끝단면을 촉매 농도를 달리하고자 하는 여러 영역으로 분할하고, 양 끝단면에서 촉매를 코팅하고자 하는 영역을 제외한 나머지 영역에 접착식 테이프를 모두 붙여준 뒤 코팅하는 방법으로 단계적인 코팅을 실시하여, 필터 전체의 각 영역별로 상이한 농도의 촉매용액을 최종 코팅한 후 소성하게 됨으로써, 필터 단면상의 각 영역별로 최적의 촉매 및 농도를 가지는 필터를 제조할 수 있게 되고, 이와 같은 촉매의 최적 배치를 통해 배기가스의 정화율 향상 및 원가 절감의 효과를 거둘 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 디젤매연촉매여과필터를 제조하는 과정에서 복수개의 세그먼트들을 조합해가면서 시멘트 접착제로 접착시킨 필터에 촉매를 코팅하는 방법에 있어서,

   (a)상기 필터의 양 끝단면을 촉매 농도에 차이를 두고자 하는 여러 영역으로 가상 분할하되, 양 끝단면을 서로 동일한 모양 및 면적을 가지는 영역으로 분할하는 단계와;

   (b)상기 양 끝단면에서 1차로 코팅할 영역을 제외한 나머지 영역에 접착 테이프를 부착하되, 양 끝단면끼리 같은 부위의 영역에 접착식 테이프를 부착하는 단계와;

   (c)상기 필터를 촉매용액이 채워진 용기에 담갔다 빼내는 딥핑의 방법으로 코팅 및 건조하는 1차 코팅 단계와;

   (d)이후 다음으로 코팅할 영역을 제외한 나머지 영역에 접착식 테이프를 부착하되, 양 끝단면끼리 같은 부위의 영역에 접착식 테이프를 부착하는 단계와;

   (e)상기 필터를 이전 코팅 단계의 촉매용액과는 상이한 농도의 촉매용액이 채워진 용기에 담갔다 빼내는 딥핑의 방법으로 코팅 및 건조하는 후코팅 단계와;

   (f)상기 (d) 및 (e)단계를 반복하여 나머지 분할된 영역에 모두 상이한 농도의 촉매용액을 순차적으로 코팅하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤매연여과필터의 촉매 코팅 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 (a)단계에서, 상기 필터의 양 끝단면을 세그먼트간 경계부위를 따라 분할하는 것을 특징으로 하는 디젤매연여과필터의 촉매 코팅 방법.

Images