KR100751629B1 - 허니콤 구조체 - Google Patents

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마사후미 구니에다
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이비덴 가부시키가이샤
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Abstract

허니콤 구조체에 있어서,
복수의 다공질 세라믹 부재가 접착층을 통해 접착되고, 각 다공질 세라믹 부재는 복수의 셀(cell)을 가지며, 복수의 셀들이 셀벽(cell wall)에 의해 분리되면서 나란히 설치되어, 허니콤 구조체의 길이 방향으로 연장되고,
하기식 (1)의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 허니콤 구조체.
[수학식 1]
2 ≤ B ≤ 100/3 × A - 10/3
여기서, A(g/cm3)는 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도를 나타내며, B(GPa)는 접착층의 영률을 나타낸다.

Description

허니콤 구조체{HONEYCOMB STRUCTURE}
도 1은 본 발명의 허니콤 구조체의 일예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 허니콤 구조체를 형성하는 각각의 다공질 세라믹 부재를 개략적으로 나타낸 사시도이고, (b)는 (a)에 도시한 다공질 세라믹 부재의 A-A선 단면도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 압축 강도의 측정 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4는 포집 효율 측정 장치의 설명도이다.
도 5는 표 1 내지 표 3에 근거하여, 실시예 1 ~ 16 및 비교예 1 ~ 11의 결과를 도시한 그래프이다.
[부호의 설명]
10 : 허니콤 구조체
11 : 접착층
12 : 코팅층
15 : 세라믹 블럭
20 : 다공질 세라믹 부재
21 : 셀(cell)
22 : 밀봉재(plug)
23 : 셀벽(cell wall)
[기술분야]
본 발명은 디젤 엔진 등과 같은 내연기관으로부터 배출되는 배기 가스 중의 미립자 등을 포집하고 제거하는 필터의 기능을 하는 허니콤 구조체에 관한 것이다.
[종래기술]
근래, 버스 또는 트럭, 건설 기계 등과 같은 내연기관으로부터 배출되는 배기 가스에 함유된 매연과 같은 미립자가 환경 또는 인체에 해를 끼치는 것이 문제가 되어 왔다.
그에 따라, 배기 가스 중의 미립자를 포집하고 배기 가스를 정화하는 다공성 세라믹으로 된 허니콤 구조체를 이용한 다양한 필터들이 제안되어 왔다.
종래 기술에서 그러한 허니콤 구조체로써, 예를 들면, 2개 이상의 허니콤 세 그먼트와 이 세그먼트들을 접착하는 접합층(bonding layer)을 포함하는 허니콤 구조체가 기재되어 있으며, 여기에서, 접합층의 영률(Young's modulus)은 허니콤 세그먼트의 영률의 20% 이하이거나, 또는 접합층의 재료 강도는 허니콤 세그먼트의 재료 강도보다 낮다. (예를 들어, 특허문헌 1 참조)
그러한 허니콤 구조체는 사용시에 열응력의 발생이 적어서 크랙이 발생하지 않기 때문에 내구성을 갖는 것으로 기재되어 있다.
[특허문헌 1] 일본공개특허공보 제2001-190916A
일반적으로, 배기 가스 중의 미립자를 포집하고, 촉매에 의해 배기가스 중의 일산화탄소, 탄화수소 등과 같은 가스 성분들을 변환하는 역할을 하는 필터는 엔진의 시동 후 상대적으로 초기 단계에서 높은 배기 가스 정화율을 가지는 것이 요구된다. 이 때문에, 허니콤 구조체의 열용량은 감소되어야 한다고 인식되어 왔다.
허니콤 구조체의 열용량을 감소시키는 수단들로써 허니콤 구조체에 높은 기공률을 제공하는 수단들 및 허니콤 구조체의 셀벽(cell wall)의 두께를 감소시키는 수단들이 제안되어왔다.
이렇게 허니콤 구조체의 열용량을 감소시키는 경우, 온도가 국소적으로 상승 또는 하강하기 쉬운 부분이 나타날 수 있다. 그 결과, 허니콤 구조체에서 발생한 열응력이 증가하여 허니콤 구조체에서 크랙이 발생할 수 있다.
전술한 수단들을 이용한 경우, 허니콤 구조체의 강도가 저하될 수 있다. 이러한 강도의 저하는 또한 허니콤 구조체에서의 크랙을 일으킨다.
특허문헌 1에 기재된 허니콤 구조체에서, 열응력(thermal stress)은 접합층이 허니콤 세그먼트를 서로 접착하여 크랙이 발생하는 것을 방지함에 의해 완화될 수 있을 것 같다. 그러나, 특허문헌 1에서의 허니콤 구조체에서는, 허니콤 세그먼트 그 자체의 열용량에 대해서는 고려하지 않고 있다. 그래서, 허니콤 구조체에서의 셀(cell) 밀도, 셀벽의 두께, 기공률 등 때문에, 허니콤 구조체에서 발생하는 크랙 등과 같은 파손을 방지하는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 이 때문에, 더욱더 많은 개선이 요구되고 있다.
본 발명자들은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 연구를 수행하였다. 그 결과, 본 발명자들은 허니콤 구조체를 형성하는 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도와, 다공질 세라믹 부재들을 서로 접착시키는 접착층의 영률이 소정의 관계를 만족한다면, 셀벽의 기공률이나 두께와 무관하게 허니콤 구조체에서 크랙의 발생이 방지될 수 있다는 것을 새롭게 발견했다. 그리하여 본 발명자들은 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명의 허니콤 구조체는 복수의 다공질 세라믹 부재가 접착층을 통해 접착되고, 각 다공질 세라믹 부재는 복수의 셀을 가지며, 복수의 셀(cell)이 셀벽에 의해 분리되면서 나란히 설치되어, 허니콤 구조체의 길이 방향으로 연장된 허니콤 구조체로써,
상기 허니콤 구조체는 하기식 (1)의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 한다:
2 ≤ B ≤ 100/3 × A - 10/3
여기서, A(g/cm3)는 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도를 나타내며, B(GPa)는 접착층의 영률을 나타낸다.
본 발명의 허니콤 구조체에서는, (다공질 세라믹 부재의) 겉보기 밀도 A 가 0.4 내지 0.7g/cm3의 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 겉보기 밀도 A 가 0.4 내지 0.6g/cm3의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 셀벽의 적어도 일부에는 촉매가 담지되는 것이 바람직하다.
본 발명의 허니콤 구조체에 따르면, 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도 A 및 접착층의 영률 B는 상기 식 (1)의 관계를 충족한다. 그리하여, 허니콤 구조체에서 발생한 열응력은 접착층에 의해 충분히 완화될 수 있어, 허니콤 구조체 또는 접착층에서 크랙 등과 같은 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 허니콤 구조체가 기공률이 높거나 또는 셀벽이 얇게 될 경우, 다공질 세라믹 부재의 열용량이 감소되어 열응력이 증가하기 쉽다. 그러나, 상기 수학식 (1)의 관계를 충족하는 접착층이 형성되어 다공질 세라믹 부재를 서로 접착시키는 경우, 허니콤 구조체나 접착층에서 크랙 등과 같은 파손이 발생하는 것을 방지될 수 있다. 그래서, 본 발명의 허니콤 구조체는 높은 기공률과 얇은 셀벽을 가지는 허니콤 구조체, 즉 종래 기술에서 크랙 등과 같은 파손이 발생하기 쉬운 것으로 간주되었던 허니콤 구조체가 가진 문제점들을 해결하는 데 특히 적합하다.
본 발명의 허니콤 구조체는 복수의 다공질 세라믹 부재가 접착층을 통해 접착되고, 각 다공질 세라믹 부재는 복수의 셀(cell)을 가지며, 복수의 셀이 셀벽에 의해 분리되면서 나란히 설치되어, 허니콤 구조체의 길이 방향으로 연장된 허니콤 구조체로써,
상기 허니콤 구조체는 하기식 (1)의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 한다:
[수학식 1]
2 ≤ B ≤ 100/3 × A - 10/3
여기서, A(g/cm3)는 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도를 나타내며, B(GPa)는 접착층의 영률을 나타낸다.
상기식 (1)을 충족하는 허니콤 구조체에서는, 즉, 다공질 세라믹 부재의 겉 보기 밀도 A를 낮게(열용량을 낮게) 함에 따라, 접착층의 영률을 낮게 한 허니콤 구조체에서는, 다공질 세라믹 부재에서 발생한 열응력이 완화되어 크랙 등과 같은 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 접착층의 영률 B(GPa)가 2 GPa 미만인 경우, 접착층 자체의 강도가 불충분하여 접착층에 크랙이 발생하거나 또는 허니콤 구조체의 파손이 접착층의 일부분을 기점으로 발생될 수 있다.
접착층의 영률 B(GPa)가 100/3 × A - 10/3의 값을 초과하는 경우, 다공질 세라믹 부재에서 발생한 열응력은 접착층에 의해 충분히 완화될 수 없다. 그래서, 허니콤 구조체(다공질 세라믹 부재들)에서 크랙이 발생할 수 있다.
여기서, A(g/cm3)값은 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도를 나타낸다. A 값은 하기식 (2)에 의해 산출할 수 있다.
겉보기 밀도 A(g/cm3)
= 진밀도(g/cm3) × (100 - 기공률(%)) × (100 - 개구율(%)) ÷ 10000
본 명세서에서 진밀도(true density)는 다공질 세라믹 부재의 재료가 가지는 밀도를 나타내며, 겉보기 밀도는 다공질 세라믹 부재의 외관이 가지는 부피(예를 들면, 도 2(a)에서 사각 기둥형상의 부피)에 기초하여 산출된 밀도를 나타낸다. 만 일 허니콤 구조체가 높은 기공률 또는 얇은 셀벽을 가진다면, 셀 밀도를 포함하는 기타 조건들이 고정된 경우 허니콤 구조체의 겉보기 밀도는 감소할 수 있다.
상기식 (1)에서, 상기 A 값(겉보기 밀도)은 0.4 내지 0.7g/cm3의 범위에 있는 것이 바람직하다. 겉보기 밀도 A 가 0.4 g/cm3 미만인 경우 다공질 세라믹 부재 자체의 강도가 불충분하여 본 발명의 전술한 효과가 충분히 발휘될 수 없다. 그래서, 허니콤 구조체가 필터로서 기능하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 한편, 상기 겉보기 밀도 A 가 0.7 g/cm3 를 초과하는 경우, 상기 다공질 세라믹 부재들을 이용하는 허니콤 구조체의 열용량이 너무 커서 승온 특성이 저하될 수 있다. 그래서, 허니콤 구조체에 촉매를 담지시켜 DPF(디젤 미립자 필터)로서 작용하는 경우에 불리할 수 있다.
상기 A 값(겉보기 밀도)은 0.4 내지 0.6g/cm3의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다. 상기 겉보기 밀도 A가 이 범위에 있는 경우, 다공질 세라믹 부재들을 이용하는 허니콤 구조체의 열용량이 작아져서 승온 특성이 저하되지 않고, 상기 효과가 커진다. 또한, 허니콤 구조체를 더욱 가볍게 할 수 있다. 또 허니콤 구조체에 촉매를 담지시켜 DPF로서 작용하는 경우에 유리할 수 있다.
본 발명의 허니콤 구조체에서는, 복수의 셀이 셀벽에 의해 분리되어 나란히 설치되어, 허니콤 구조체의 길이 방향으로 연장된 복수의 다공질 세라믹 부재들이 접착층을 통해 서로 결합된다. 복수의 셀들의 각각은 그들의 한쪽 단부가 밀봉되는 것이 바람직하다.
본 발명의 허니콤 구조체를 도면을 참조하여 아래와 같이 설명한다. 아래에서는 복수의 셀들의 한쪽 단부가 밀봉된 허니콤 구조체를 설명할 것이다. 그러나, 본 발명의 허니콤 구조체에서, 복수의 셀들의 한쪽 단부가 반드시 밀봉되어 있어야 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 허니콤 구조체의 일예를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2의 (a)는 도 1에 도시한 허니콤 구조체를 형성하는 각각의 다공질 세라믹 부재를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2의 (b)는 도 2(a)에 도시한 다공질 세라믹 부재의 A-A선 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 허니콤 구조체(10)는, 탄화 규소 등으로 된 복수의 다공질 세라믹 부재(20)가 접착층(11)을 통해 조합되어, 원주형 세라믹 블럭(15)을 형성한다. 코팅 층(12)은 세라믹 블럭(15)의 주위에 형성된다.
도 1에 도시한 허니콤 구조체(10)에서, 세라믹 블럭은 원주 형상을 가진다. 그러나, 본 발명의 허니콤 구조체에서, 세라믹 블럭은 원주형상에 한정되는 것은 아니다. 세라믹 블럭은 기둥 모양인 한, 타원기둥 형상(elliptic columnar shape) 또는 각기둥 형상(prismatic shape)과 같은 어떠한 형상도 가질 수 있다.
각각의 다공질 세라믹 부재(20)에서는, 도 2(a) 및 2(b)에 도시한 바와 같이, 다수의 셀(21, 24)이 나란히 설치되어 길이 방향으로 연장되며, 또한 셀(21, 24)을 서로 분리하는 셀벽(벽부)(23)이 필터의 기능을 한다. 즉, 다공질 세라믹 부재(20)에 형성된 각각의 셀(21, 24)은, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 배기 가스의 입구측 또는 출구측의 단부 중 하나가 밀봉재(22)로 밀봉된다. 하나의 셀(21)로 유입된 배기 가스는 반드시 상기 셀(21)을 다른 것들과 분리하는 셀벽(23)을 통해 통과한 후, 다른 셀(24)에서 유출되도록 되어 있다.
다공질 세라믹 부재(20)의 겉보기 밀도 A 및 접착층(11)의 영률 B는 상기 식 (1)의 관계를 충족한다. 그리하여, 허니콤 구조체(10)에서, 다공질 세라믹 부재(20)에서 발생한 열응력은 접착층(11)에 의해 완화될 수 있어, 다공질 세라믹 부재에서 크랙 등과 같은 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
허니콤 구조체(10)는 주로 다공질 세라믹으로 만들 수 있다. 다공질 세라믹 재료의 예들로 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소 및 질화티탄과 같은 질화물 세라믹; 탄화규소, 탄화지르코늄, 탄화티탄, 탄화탄탈 및 탄화텅스텐과 같은 탄화물 세라믹; 알루미나, 지르코니아, 근청석, 멀라이트, 실리카 및 티탄산 알루미늄(aluminum titanate)과 같은 산화물 세라믹; 등을 들 수 있다. 허니콤 구조체(10)는 실리콘과 탄화규소의 복합체와 같은, 둘 이상의 재료들로부터 형성될 수 있다. 실리콘과 탄화규소의 복합체가 사용될 경우, 실리콘은 전체의 5 내지 45중량%에 이르도록 가해지는 것이 바람직하다.
전술한 다공질 세라믹 재료로서는, 내열성이 높고, 기계적 특성이 우수하며 열전도율이 높은 탄화규소 재질의 세라믹이 바람직하다. 탄화규소 재질의 세라믹은 탄화규소를 적어도 60중량% 이상 함유하는 세라믹을 의미한다.
상기 허니콤 구조체(다공질 세라믹 부재)의 평균 기공 직경은 특별히 한정되지 않는다. 평균 기공 직경의 바람직한 하한은 1㎛ 이고, 그 바람직한 상한은 100㎛ 이다. 평균 기공 직경 1㎛ 미만인 경우, 압력 손실이 크다. 반대로, 평균 기공 직경이 100㎛를 초과할 경우, 미립자들이 기공을 통과하여 미립자들이 포집될 수 없다. 그래서, 미립자들을 포집하는 효율이 저하될 수 있다.
허니콤 구조체(다공질 세라믹 부재)의 기공률은 특별히 한정되지 않는다. 기공률의 바람직한 하한은 20% 이고, 그 바람직한 상한은 80% 이다. 기공률이 20% 미만인 경우, 허니콤 구조체의 기공이 쉽게 막힐 수 있다. 반대로, 기공률이 80%를 초과할 경우, 허니콤 구조체의 강도가 너무 약해서, 허니콤 구조체가 쉽게 파괴될 수 있다.
기공률은 종래 공지된 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들면, 수은 압입법, 아르키메데스법, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 측정법 등에 의해 측정할 수 있다.
허니콤 구조체(다공질 세라믹 부재)의 개구율은 특별히 한정되지 않는다. 개구율의 바람직한 하한은 50% 이고, 그 바람직한 상한은 80% 이다. 개구율이 50% 미만인 경우, 압력 손실이 클 수 있다. 반대로, 개구율이 80% 를 초과할 경우, 허니콤 구조체의 강도가 저하할 수 있다.
상기 기공률 또는 개구율은 상기 겉보기 밀도 A를 결정하는 인자들 중의 하나이다. 그래서, 기공률 또는 개구율은 다공질 세라믹 부재들의 겉보기 밀도 A를 고려하여 적당하게 선택하는 것이 바람직하다.
상기 허니콤 구조체(다공질 세라믹 부재)에서, 셀벽의 두께의 바람직한 하한은 0.1mm 이고, 그 바람직한 상한은 0.5mm 이다. 더욱 바람직한 상한은 0.35mm 이다.
셀벽의 두께가 0.1mm 미만인 경우, 허니콤 구조체의 강도가 너무 약해질 수 있다. 반대로, 셀벽의 두께가 0.5mm 를 초과할 경우, 압력 손실이 너무 크고, 허니콤 구조체의 열용량이 너무 높아져서, 허니콤 구조체가 촉매를 담지한 경우에 있어서, 엔진의 시동 직후에 배기가스를 정화할 수 없다.
다공질 세라믹 부재(20)를 형성하는 밀봉재(22) 및 셀벽(23)은 상기 다공질 세라믹 부재와 동일한 다공질 세라믹으로 만들어지는 것이 바람직하다. 그에 따라, 밀봉재(22) 및 셀벽(23) 간의 결합 강도가 증가할 수 있다. 또한, 밀봉재(22)의 기공률을 셀벽(23)의 기공률과 동일하도록 조정하면, 상기 밀봉재(22)의 열팽창 계수가 셀벽(23)의 열팽창 계수와 일치하게 되어, 허니콤 구조체의 제조시나 사용시의 열응력 때문에 밀봉재(22)와 셀벽(23) 사이에 간극이 생기거나, 밀봉재(22)나, 밀봉재(22)에 접촉하는 부분의 셀벽(23) 부분에 크랙이 발생하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 셀벽은 셀(21, 24)을 서로 분리하는 셀벽 및 각 다공질 세라믹 부재(20)의 외주부(outer circumferential portion) 모두를 의미한다.
밀봉재(22)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 밀봉재(22)가 다공질 탄화규소로 만들어지는 경우, 바람직한 하한은 1 mm이며, 바람직한 상한은 20 mm이다. 더욱 바람직한 하한은 3mm 이고, 더욱 바람직한 상한은 10mm 이다.
본 발명의 허니콤 구조체(10)에서, 접착층(11)은 전술한 열응력을 완화시키는 기능을 갖는다. 또한, 접착층(11)은 다공질 세라믹 부재(20) 사이에 형성되어, 복수의 다공질 세라믹 부재(20)를 서로 결속하는 접착제의 기능을 한다. 또한, 접착층(11)은 배기 가스의 누설을 방지하는 기능을 갖는다.
접착층(11)을 형성하는 재료는 특별히 한정되지 않으며, 경화한 후 재료의 영률이 상기 식 (1)을 충족하는 어떠한 재료라도 사용할 수 있다. 예를 들면, 무기 바인더, 유기 바인더, 및 무기 섬유 및/또는 무기 입자로 된 재료를 사용할 수 있 다.
상기 무기 바인더로서는, 예를 들어 실리카졸, 알루미나졸 등을 들 수 있다. 이러한 무기 바인더들은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 무기 바인더 중에서, 실리카졸이 바람직하다.
상기 유기 바인더로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 이러한 유기 바인더들은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 유기 바인더 중에서, 카르복시메틸셀룰로오스가 바람직하다.
상기 무기 섬유로서는, 예를 들어 실리카-알루미나, 멀라이트, 알루미나, 실리카, 붕산 알루미늄 위스커(whisker) 등의 세라믹 파이버나 위스커 등을 들 수 있다. 이러한 무기 섬유들은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 무기 섬유 중에서, 실리카-알루미나 파이버가 바람직하다.
상기 무기 입자로서는, 예를 들어 탄화물, 질화물 등을 들 수 있다. 구체적으로는 탄화규소, 질화규소, 질화붕소 등으로 된 무기 분말 등이 사용될 수 있다. 이러한 무기 입자들은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 무기입자 중에서, 열전도성이 우수한 탄화규소가 바람직하다.
또한, 산화물계 세라믹을 성분으로 하는 미소 중공 구체인 벌룬, 구 형상 아크릴 입자, 그래파이트 등과 같은 조공제가 필요에 따라 접착층을 형성하기 위한 페이스트에 첨가될 수 있다.
상기 벌룬은 특별히 한정되지 않는다. 벌룬의 예를 들면, 알루미나 벌룬, 실리카-알루미나 벌룬, 글래스 마이크로 벌룬, 시러스(shirasu) 벌룬, 플라이 애쉬 벌룬(FA 벌룬), 멀라이트 벌룬 등을 들 수 있다. 이러한 벌룬 중에서, 실리카-알루미나 벌룬이 바람직하다.
코팅층(12)은 세라믹 블럭(15)의 외주면에 형성된다. 코팅층(12)은 배기 가스가 세라믹 블럭(15)의 외주면으로 누설되는 것을 방지하기 위한 밀폐제(sealant)의 기능을 하고, 또한 허니콤 구조체(10)가 내연기관의 배기 통로에 설치되었을 때, 허니콤 구조체의 형상을 조정하고, 보강하는 보강재의 기능을 한다.
코팅층(12)을 형성하는 재료로서는 접착층(11)을 형성하는 재료와 유사한 재료를 사용할 수 있다.
접착층(11) 및 코팅층(12)은 동일한 재료로 이루어지는 것이어도 좋고, 서로 다른 재료로 이루어지는 것이라도 좋다. 또한, 접착층(11) 및 코팅층(12)이 동일한 재료로 이루어지는 경우, 접착층(11)의 재료 및 코팅층(12)의 재료는 동일한 배합비를 가져도 좋고, 서로 다른 배합비를 가져도 좋다.
본 발명의 허니콤 구조체에서, 셀은 두 종류의 셀, 즉, 입구측 셀군(entrance-side cell group) 및 출구측 셀군(exit-side cell group)으로 분류될 수 있다. 입구측 셀군에 속한 각 셀은 길이 방향에 수직인 단면의 면적의 총합이 허니콤 구조체의 말단면 전체에 비해 상대적으로 커지도록 출구측 단부가 밀봉재로 밀봉된다. 출구측 셀군에 속한 각 셀은 길이 방향에 수직인 단면의 면적의 총합이 상대적으로 작아지도록 입구측 단부가 밀봉재로 밀봉된다.
입구측 셀군 및 출구측 셀군의 조합은 (1)입구측 셀군을 형성하는 각 셀의 수직 단면의 면적이 출구측 셀군을 형성하는 각 셀의 수직 단면의 면적과 동일하고, 입구측 셀군을 형성하는 셀의 수가 출구측 셀군을 형성하는 셀의 수보다 많은 경우, (2)입구측 셀군을 형성하는 각 셀의 수직 단면의 면적이 출구측 셀군을 형성하는 각 셀의 수직 단면의 면적과 상이하고, 또한 입구측 셀군을 형성하는 셀의 수가 출구측 셀군을 형성하는 셀의 수와 상이한 경우,(3)입구측 셀군을 형성하는 각 셀의 수직 단면의 면적이 출구측 셀군을 형성하는 각 셀의 수직 단면의 면적보다 크고, 입구측 셀군을 형성하는 셀의 수가 출구측 셀군을 형성하는 셀의 수와 동일한 경우를 포함한다.
입구측 셀군을 형성하는 셀들 및/또는 출구측 셀군을 형성하는 셀들은 모양, 수직 단면의 면적 등이 동일한 한 종류의 셀들로 구성되거나, 또는 모양, 수직 단면의 면적 등이 상이한 둘 이상의 셀들로 구성될 수 있다.
본 발명의 허니콤 구조체에서 셀벽들의 적어도 일부에 촉매를 담지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 허니콤 구조체가 CO, HC 및 NOx 등의 배기가스 중의 유해한 가스 성분들을 변환할 수 있는 촉매를 담지한 셀벽을 갖는 경우, 상기 배기 가스 중의 유해한 가스 성분들이 촉매 반응에 의해 충분히 정화될 수 있다.
미립자의 연소를 보조하는 촉매를 담지하는 경우, 상기 미립자가 더욱 쉽게 연소되고 제거될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 허니콤 구조체는 배기 가스를 정화하는 성능을 향상시킬 수 있고, 또한 미립자를 연소시키는 에너지를 감소시킬 수 있다.
상기 촉매는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 촉매는 백금, 팔라듐 또는 로듐 등과 같은 귀금속으로 된 촉매일 수 있다. 상기 귀금속에 더하여, 알칼리 금속(원소 주기율표 1족), 알칼리 토류 금속(원소 주기율표 2족), 희토류 원소(원소 주기율표 3족), 전이 금속 원소 등을 포함하는 화합물을 담지시켜도 좋다.
허니콤 구조체의 표면을 미리 알루미나 등의 촉매 지지층으로 피복한 후에, 촉매를 허니콤 구조체에 부착할 수 있다.
상기 촉매 지지층의 예로, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 실리카 등과 같 은 산화물 세라믹 등을 들 수 있다.
상기 촉매가 담지된 허니콤 구조체는 종래 기술에서 공지된 촉매를 가진 DPF(디젤 미립자 필터)와 유사한 가스 정화장치로 기능한다. 따라서, 여기서는 본 발명의 허니콤 구조체가 촉매 담지체로서도 기능하는 경우에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 전술한 허니콤 구조체를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 전술한 세라믹을 주성분으로 가지는 원료 페이스트를 압출성형한다. 그리고, 사각 기둥형상 생 성형체(生成形體)를 제작한다.
상기 원료 페이스트는 특별히 한정되지 않는다. 상기 원료 페이스트는 제조된 허니콤 구조체의 기공률이 20 내지 80 ％가 되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 원료 페이스트는 전술한 세라믹으로 이루어지는 분말에 바인더, 분산매액 등을 가함으로써 얻을 수 있다.
상기 세라믹 분말의 입경은 특별히 한정되지 않는다. 세라믹 분말은 후속의 소성 공정에서 수축이 적은 것이 바람직하다. 예를 들면, 약 0.3 내지 70 ㎛ 정도의 평균 입경을 갖는 분말 1OO 중량부와, 약 0.1 내지 1.O ㎛ 정도의 평균 입경을 갖는 분말 5 내지 65 중량부를 조합한 것이 바람직하다.
다공질 세라믹 부재의 기공 직경 등은 소성 온도 및 세라믹 분말의 입경을 조절함으로써 조절될 수 있다.
상기 세라믹 분말은 미리 산화 처리를 행할 수 있다.
상기 바인더는 특별히 한정되지 않는다. 바인더의 예를 들면, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 폴리에틸렌 글리콜, 페놀수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
일반적으로, 바인더의 약 1 내지 15 중량부를 세라믹 분말의 100 중량부에 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 분산매액은 특별히 한정되지 않는다. 상기 분산매액의 예를 들면 벤젠과 같은 유기 용매, 메탄올과 같은 알콜, 물 등을 들 수 있다.
상기 분산매액은 상기 원료 페이스트의 점도가 소정의 범위에 들어갈 수 있는 적당한 양을 혼합한다.
이러한 세라믹 분말, 바인더 및 분산매액을 아트라이터(ATTRITOR) 등에 의해 혼합하고, 니이더(kneader) 등에 의해 충분히 혼련한 후, 압출성형한다.
성형 보조제가 상기 원료 페이스트에 필요에 따라 첨가될 수 있다.
상기 성형 보조제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 성형 보조제들의 예를 들 면, 에틸렌글리콜, 덱스트린, 지방산, 지방산 알칼리 금속염(fatty acid soap), 폴리비닐알콜 등을 들 수 있다.
또한, 산화물계 세라믹을 성분으로 하는 미소 중공 구체인 벌룬, 구 형상 아크릴 입자, 그래파이트 등과 같은 조공제가 필요에 따라 원료 페이스트에 첨가될 수 있다. 상기 벌룬은 특별히 한정되지 않는다. 상기 벌룬의 예를 들면, 알루미나 벌룬, 글래스 마이크로 벌룬, 시러스(shirasu) 벌룬, 플라이 애쉬 벌룬(FA 벌룬), 멀라이트 벌룬 등을 들 수 있다. 이러한 벌룬 중에서, 알루미나 벌룬이 바람직하다.
다음에, 상기 생 성형체를 마이크로파 건조기, 열풍 건조기, 오븐, 유전 건조기, 감압 건조기, 진공 건조기, 동결 건조기 등을 이용하여 건조시켜 세라믹 건조체를 형성한다. 다음에, 입구측 셀군의 출구측 단부 및 출구측 셀군의 입구측 단부에 밀봉재로 작용하는 밀봉재 페이스트를 소정량 충전한다. 그리하여, 셀을 밀봉한다.
상기 밀봉재 페이스트는 특별히 한정되지 않는다. 후속의 공정을 경유하여 제조되는 밀봉재의 기공률은 30 ~ 75 ％가 되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전술한 원료 페이스트와 유사한 페이스트를 이용할 수 있다.
다음에, 밀봉재 페이스트에 의해 밀봉된 세라믹 건조체를 소정의 조건에서 탈지(예를 들면, 200 ~ 500℃에서)하고, 소성(예를 들면, 1,400 ~ 2,300℃ 에서)한다. 그리하여, 다공질 세라믹으로 이루어지고 그 전체가 단일한 소결체로 형성된 다공질 세라믹 부재(20)를 제조할 수 있다.
종래 기술에서 다공질 세라믹으로 된 필터를 제조할 때 이용되는 조건들이 상기 세라믹 건조체의 탈지 및 소성되는 조건들에 적용될 수 있다.
다음에, 접착층(11)의 기능을 하는 접착층를 다공질 세라믹 부재(20)의 측면에 도포하여 접착재 페이스트 층을 형성한다. 다른 다공질 세라믹 부재(20)를 상기 접착재 페이스트 층 위로 적층한다. 상기 공정을 반복하여 소정의 크기를 가지는 다공질 세라믹 부재 집합체(assembly)를 제작한다.
접착재 페이스트를 형성하는 재료는 이미 상세히 설명하였다. 그러므로, 여기서는 재료의 설명은 생략한다. 다공질 세라믹 부재(20)의 겉보기 밀도 및 형성될 접착층의 영률을 고려하여 재료를 선택하는 것이 필요하다.
다음에, 다공질 세라믹 부재 집합체를 가열한다. 그리고, 접착재 페이스트 층을 건조하고 고화시켜 접착층(11)을 형성한다.
다음에, 복수의 다공질 세라믹 부재(20)가 접착층(11)을 통해 접착된 다공질 세라믹 부재 집합체를 다이아몬드 커터 등으로 절단하여 원주형 세라믹 블럭(15)을 제작한다.
세라믹 블럭(15)의 외주에 전술한 코팅 페이스트로부터 코팅층(12)을 형성한다. 그리하여, 다공질 세라믹 부재(20)가 접착층(11)을 통해 복수개 접착된 원주형 세라믹 블럭(15)의 외주부에 코팅층(12)이 설치된 허니콤 구조체(10)를 제조하는 것이 가능하다.
그 후, 필요에 따라 허니콤 구조체(셀벽)에 촉매를 담지한다. 촉매를 집합체로 형성되기 전의 다공질 세라믹 부재에 담지할 수도 있다.
촉매를 담지할 경우에, 예를 들면, 큰 비표면적을 갖는 알루미나 코트(막)를 셀벽의 표면에 형성할 수 있고, 조촉매 및 백금과 같은 촉매를 알루미나 코트(막)의 표면에 부여할 수 있다.
이러한 바람직한 실시태양에 따른 허니콤 구조체는, 촉매 지지층 및/또는 촉매가 허니콤 구조체에 담지되기 전에, 다공질 세라믹 부재(20)의 겉보기 밀도 A를 측정하는 것을 전제로 한다. 촉매 지지층 및/또는 촉매를 허니콤 구조체에 담지하는 과정은 다공질 세라믹 부재(20)의 겉보기 밀도 A를 변화시킨다. 비록 담지 과정 전에 허니콤 구조체가, 예들 들어, 수학식 (1)을 충족한다 할지라도, 담지 과정 후의 허니콤 구조체는 수학식 (1)을 충족하지 않을 수 있다. 본 명세서에서, 예를 들어 "허니콤 구조체가 수학식 (1)을 충족한다" 라는 표현은, 허니콤 구조체가 "촉매 지지층 및/또는 촉매를 담지하는 과정 전에" 수학식 (1)을 충족한다는 것을 의미한 다.
담지된 촉매 및 담지된 촉매 지지층은 산으로 제거할 수 있음을 주목해야 한다. 그러므로, 비록 허니콤 구조체가 촉매 및/또는 촉매 지지층을 가진다 할지라도, 다공질 세라믹 부재(20)의 겉보기 밀도 A 및 접착층(11)의 영률 B는 촉매 및/또는 촉매 지지층을 제거한 후에 얻을 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 게시하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예들로만 한정되는 것은 아니다.
1-1. 다공질 세라믹 부재 A의 제작
평균 입경 22 ㎛인 α-탄화규소 조분말(coarse powder) 5,940 중량부와, 평균 입경 0.5 ㎛인 α-탄화규소 미분말 2,550 중량부를 습식 혼합하였다. 이어서, 유기 바인더(메틸셀룰로오스)를 700 중량부, 직경 40㎛인 아크릴 중공 입자를 280 중량부, 가소제(NOF사 제 Unilube)를 330 중량부, 윤활제(글리세린)를 150 중량부 및 적정량의 물을 더하고, 혼련하여 혼합 조성물을 얻었다.
그 후, 상기 혼합 조성물을 압출 성형하여 도 2(a) 및 2(b)에 도시한 각기둥형 생 성형체(raw molded body)를 제작하였다.
다음에, 마이크로파 건조기 등을 이용하여 상기 생 성형체를 건조시켜 세라믹 건조체를 생성하였다. 그 후, 상기 생 성형체와 유사한 조성의 밀봉재 페이스트로 소정의 셀을 밀봉하였다.
다음에, 다시 건조기를 이용하여 상기 세라믹 건조체를 건조시킨 후, 400 ℃에서 탈지하고, 상압의 아르곤분위기 하 2200 ℃에서, 3시간 동안 소성하였다. 그리하여 탄화규소 소결체로 된 다공질 세라믹 부재 A를 제조하였다. 기공률은 48 ％, 평균 기공 직경은 14 ㎛, 다공질 세라믹 부재 A의 크기는 34.3 ㎜ × 34.3 ㎜× 150 ㎜, 셀(21, 24)의 수(셀 밀도)는 54.3 개/㎠, 셀벽(23)의 두께는 0.175 ㎜, 겉보기 밀도는 0.4(g/cm3) 이었고, 개구율은 75.9% 이었다.
1-2. 다공질 세라믹 부재 B ~ F 의 제작
재료 분말 등의 배합량을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 상기 공정 1-1에서와 동일한 방법으로 표 1에 나타낸 형상을 가지는 탄화 규소 소결체로 된 다공질 세라믹 부재 B ~ F를 제조하였다.
1-3. 다공질 세라믹 부재 G의 제작
평균 입경 40 ㎛인 α-탄화규소 조분말 8,000 중량부와, 평균 입경 5 ㎛인 실리콘 분말 2,000 중량부를 습식 혼합하였다. 이어서, 유기 바인더(메틸셀룰로오스)를 700 중량부, 가소제(NOF사 제 Unilube)를 330 중량부, 윤활제(글리세린)를 150 중량부 및 적정량의 물을 더하고, 혼련하여 혼합 조성물을 얻었다.
그 후, 상기 혼합 조성물을 압출 성형하여 도 2(a) 및 2(b)에 도시한 각기둥형 생 성형체를 제작하였다.
다음에, 마이크로파 건조기 등을 이용하여 상기 생 성형체를 건조시켜 세라믹 건조체를 생성하였다. 그 후, 상기 생 성형체와 유사한 조성의 밀봉재 페이스트로 소정의 셀을 밀봉하였다.
다음에, 다시 건조기를 이용하여 상기 세라믹 건조체를 건조시킨 후, 400 ℃에서 탈지하고, 상압의 아르곤분위기 하 1,450℃에서, 0.5시간 동안 소성하였다. 그리하여 Si-SiC 소결체로 된 다공질 세라믹 부재 G를 제조하였다. 기공률은 42 ％, 평균 기공 직경은 11 ㎛, 다공질 세라믹 부재 G의 크기는 34.3 ㎜ × 34.3 ㎜× 150 ㎜, 셀(21)의 수(셀 밀도)는 46.5 개/㎠, 셀벽(23)의 두께는 0.2 ㎜, 겉보기 밀도는 0.44(g/cm3) 이었고, 개구율은 74.6% 이었다.
1-4. 다공질 세라믹 부재 H의 제작
재료 분말 등의 배합량을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 상기 공정 1-3에서와 동일한 방법으로 표 1에 나타낸 형상을 가지는 Si-SiC 소결체로 된 다공질 세라믹 부재 H를 제조하였다.
Figure 112006024158527-pat00001
2-1. 접착재 페이스트 A ~ I 의 조제
평균 입경 0.5 ㎛의 탄화규소 분말, 실리카 졸(졸 중 SiO2 함량 : 30 중량 ％), 실리카-알루미나 파이버(평균 섬유 직경 3 ㎛ 및 평균 섬유 길이 60 ㎛), 알루미나 파이버(평균 섬유 직경 5 ㎛ 및 평균 섬유 길이 60 ㎛), 붕산염 알루미늄 위스커(평균 섬유 직경 0.5 ㎛ 및 평균 섬유 길이 20 ㎛), 실리카-알루미나 벌룬(평균 입경 75 ㎛), 카르복시메틸셀룰로오스 및 물에 필요한 성분을 혼합하고 혼련하여 접착재 페이스트 A ~ I를 조제하였다. 각 성분의 배합량은 표 2에 나타내었다. 배합량은 중량부로 표시하였다.
접착재 페이스트 A ~ I의 조제에서, 필요량의 물을 첨가하여 각 접착재 페이스트의 점도를 40 ± 5 P가 되도록 하였다.
Figure 112006024158527-pat00002
또한, 표 2는 경화된 접착재 페이스트 A ~ I의 영률(GPa)을 나타내고 있다.
(실시예 1)
접착재 페이스트 B를 이용하여 접착층의 두께를 2mm로 하여, 16개(4 × 4)의 다공질 세라믹 부재 A를 접착하고, 계속해서 다이아몬드 커터로 절단하였다. 그리하여, 원주형 세라믹 블럭(15)(도 1 참조)을 제작하였다.
다음에, 코팅 페이스트로서 상기 접착재 페이스트 B를 이용하여 세라믹 블럭(15)의 외주부에 0.5 ㎜ 두께가 되도록 도포하고, 그 후 120 ℃에서 건조하였다. 그리하여 직경이 143.8 ㎜ 이고, 길이가 150 mm 인 원주형 허니콤 구조체(10)를 제조하였다.
(실시예 2 ~ 16 및 비교예 1 ~ 11)
다공질 세라믹 부재 및 접착재 페이스트(코팅 페이스트를 포함)의 조합을 표 3에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일하게 허니콤 구조체를 제조하였다.
Figure 112006024158527-pat00003
(평가)
(1) 기공률의 측정
수은 압입법에 근거한 기공측정기(porosimeter)(시마즈사 제 Autopore Ⅲ 9420)를 이용하여 수은 압입법으로 0.1 ㎛ 내지 360 ㎛ 범위의 기공 직경을 가지는 기공의 분포를 측정하였다.
다공질 세라믹 부재의 기공률 및 평균 기공 직경을 표 1에 나타낸다.
(2) 가압 강도(pushing strength)의 측정
각 허니콤 구조체를 오븐에서 800℃로 가열하고, 다음에 실온으로 급속히 냉각(자연 방치에 의해 실온으로 냉각)하였다. 그 후, 가압 강도를 하기의 방법으로 측정하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
가압 강도의 측정에서, 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 허니콤 구조체(10)를 받침대(45) 위에 올려놓고, 허니콤 구조체(10)의 중앙의 다공질 세라믹 부재에 직경 30mm 의 알루미늄 지그(40)로 가압 하중(가압속도는 1mm/분)을 가하였다. 그리하여, 파괴강도(가압 강도)를 측정하였다. 강도의 측정에는 인스트론(Instron) 만능 시험기(5582형)를 사용하였다.
(3) 미립자 포집 효율 측정
도 4에 도시한 포집 효율 측정 장치(270)를 이용하여 미립자의 포집 효율을측정하였다. 도 4는 포집 효율 측정 장치의 설명도이다.
포집 효율 측정 장치(270)는 2L 커먼레일형 디젤 엔진(276), 엔진(276)으로부터 배기 가스를 흐르게 하는 배기 가스 관(277), 배기 가스 관(277)에 접속되고, 알루미나 매트(272)로 감은 허니콤 구조체(10)를 고정하는 금속 케이싱(271), 허니콤 구조체(10)에 유입되기 전의 배기 가스를 샘플링(sampling)하는 시료 채취기(278), 허니콤 구조체(10)를 통과한 후의 배기 가스를 샘플링하는 시료 채취기(279), 각 시료 채취기(278, 279)에 의해 채취된 배기 가스를 희석하는 희석기(280), 및 희석된 배기 가스에 포함된 미립자의 양을 측정하는 PM 카운터(281)(TSI 사제 응집 입자 카운터 3022A-S)를 구비한 주사형 이동도 입경 분석장치(SMPS)로 구성되어 있다. 여기서, 상기 방법 (2)에서 가압 강도를 측정하는 데 사용했던 샘플과 유사하게, 800℃로 가열하고난 후 실온으로 급속히 냉각시킨 허니콤 구조체(10)를 사용하였다.
다음에, 측정과정을 설명한다. 상기 엔진(276)을 회전수 2,000 분-1, 토크 47 Nm으로 운전했다. 그리하여, 엔진(276)으로부터 나온 배기 가스를 허니콤 구조체(10)로 유입시켰다. 이때, 허니콤 구조체(10)로 유입되기 전의 배기 가스의 PM양(P0) 및 허니콤 구조체(10)를 통과한 후의 배기 가스의 PM양(P1)을 PM 카운터(281)에 의해 측정된 PM 미립자들의 수로부터 파악했다. 미립자를 포집하는 효율은 하기 수학식 (3)을 이용하여 산출했다.
포집 효율 (%) = (P0 - P1) / P0 × 100
결과를 표 3에 나타내었다.
표 3에서 나타낸 바와 같이, 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도 및 접착층의 영률이 전술한 수학식 (1)의 관계를 충족하는 실시예들의 허니콤 구조체에서는, 열충격을 받은 후라도 가압 강도 및 포집 효율이 높았다. 이것은 다공질 세라믹 부재 및 접착층에서 크랙 등의 어떠한 치명적인 파손도 발생하지 않았기 때문이라고 생각된다.
도 5는 표 1 내지 표 3에 근거하여, 실시예 1 ~ 16 및 비교예 1 ~ 11의 결과를 도시한 그래프이다. 도 5에서 가로축은 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도 A(g/cm3)를 나타내고, 세로축은 접착층의 영률 B(GPa)를 나타낸다. 도면에서 다이아몬드 모양은 각각 실시예 1 ~ 16을 표시하고; 정사각형 모양은 각각 비교예 1 ~ 11을 표시하며; 하단의 직선은 B = 2인 경우에 해당하는 것이고; 상단의 직선은 B = 100/3 × A - 10/3에 해당하는 것이다. 도 5로부터, 실시예 1 ~ 16은 모두 상기 수학식 (1)을 충족하며(즉, 도시된 실시예 1 ~ 16 모두 상단 및 하단의 직선 사이에 있다), 비교예 1 ~ 11은 모두 상기 수학식 (1)을 충족하지 않는다는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예들의 허니콤 구조체에서는, 가압 강도가 실시예들의 허니콤 구조체의 1/3 이하였다. 또한, 포집 효율은 실시예들의 허니콤 구조체의 80% 이하이었다. 이것은 열처리시에 다공질 세라믹 부재 및/또는 접착층에서 크랙 등의 파손이 발생하였기 때문이라고 생각된다.
본 발명의 허니콤 구조체에 따르면, 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도 A 및 접착층의 영률 B는 상기 식 (1)의 관계를 충족한다. 그리하여, 허니콤 구조체에서 발생한 열응력은 접착층에 의해 충분히 완화될 수 있어, 허니콤 구조체 또는 접착층에서 크랙 등과 같은 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 허니콤 구조체가 기공률이 높거나 또는 셀벽이 얇게 될 경우, 다공질 세라믹 부재의 용량이 감소되어 열응력이 증가하기 쉽다. 그러나, 상기 수학식 (1)의 관계를 충족하는 접착층이 형성되어 다공질 세라믹 부재를 서로 접착시키는 경우, 허니콤 구조체나 접착층에서 크랙 등과 같은 파손이 발생하는 것을 방지될 수 있다. 그래서, 본 발명의 허니콤 구조체는 높은 기공률과 얇은 셀벽을 가지는 허니콤 구조체, 즉 종래 기술에서 크랙 등과 같은 파손이 발생하기 쉬운 것으로 간주되었던 허니콤 구조체가 가진 문제점들을 해결하는 데 특히 적합하다.

Claims (5)

  1. 허니콤 구조체에 있어서,
    복수의 다공질 세라믹 부재가 접착층을 통해 접착되고, 각 다공질 세라믹 부재는 복수의 셀(cell)들을 가지며, 복수의 셀들이 셀벽(cell wall)에 의해 분리되면서 나란히 설치되어, 허니콤 구조체의 길이 방향으로 연장되고,
    하기식 (1)의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 허니콤 구조체.
    [수학식 1]
    2 ≤ B ≤ 100/3 × A - 10/3
    여기서, A(g/cm3)는 다공질 세라믹 부재의 겉보기 밀도를 나타내며, B(GPa)는 접착층의 영률을 나타낸다.
  2. 청구항 1에 있어서, 겉보기 밀도 A가 0.4 내지 0.7g/cm3의 범위 내에 있는 허니콤 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서, 겉보기 밀도 A가 0.4 내지 0.6g/cm3의 범위 내에 있는 허니콤 구조체.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수학식 (1)을 충족하는 허니콤 구조체가 달성된 후, 허니콤 구조체의 상기 셀벽들의 적어도 일부에 촉매를 담지하고, 상기 촉매는 배기가스 중의 유해한 가스 성분들을 변환할 수 있는 촉매 및 미립자의 연소를 보조하는 촉매 중 하나 이상인, 허니콤 구조체.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 촉매는 귀금속 촉매, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속 또는 전이 금속 원소에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 허니콤 구조체.
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