KR100873599B1 - 유지 시일재, 배기가스 처리 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

아이소스태틱 강도 (isostatic strength) 가 낮은 배기가스 처리체를 갖는 배기가스 처리 장치의 사용시에 파손이 일어나지않도록 배기가스 처리체를 유지하고, 사용시에 배기가스 처리체를 적절하게 유지할 수 있는 유지 시일재를 제공한다.

유지 시일재는 무기 섬유를 포함하며, 상기 유지 시일재는 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지며, 제 1 표면에는 홈형 구조가 제공된다.

배기가스, 배기가스 처리 장치

Description

유지 시일재, 배기가스 처리 장치 및 그 제조 방법{HOLDING SEALER, EXHAUST GAS PROCESSING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

도 1 은 본 발명의 유지 시일재의 형상의 예이다.

도 2 는 본 발명의 유지 시일재 및 배기가스 처리체가 케이싱 안으로 장착되는 상태를 나타내는 개략도이다.

도 3 은 본 발명의 원리를 나타내는 개략도이다.

도 4 는 유지 시일재의 홈형 구조의 예를 나타내는 개략도이다.

도 5 는 유지 시일재의 홈형 구조의 다른 예를 나타내는 개략도이다.

도 6 은 유지 시일재의 홈형 구조의 또 다른 예를 나타내는 개략도이다.

도 7 은 유지 시일재의 홈형 구조의 또 다른 예를 나타내는 개략도이다.

도 8 은 유지 시일재의 홈형 구조의 또 다른 예를 나타내는 개략도이다.

도 9 는 본 발명의 실시형태에 따른 배기가스 처리 장치의 제조 흐름도이다.

도 10 은 압입 방식에 의해, 피복처리된 배기가스 처리체를 케이싱 안으로 설치하는 방법을 나타내는 개략도이다.

도 11 은 클램쉘 방식에 의해, 피복처리된 배기가스 처리체를 케이싱 안으로 설치하는 방법을 나타내는 개략도이다.

도 12 는 권취 및 조임 방식에 의해, 피복처리된 배기가스 처리체를 케이싱 안으로 설치하는 방법을 나타내는 개략도이다.

도 13 은 사이징 방식에 의해, 피복처리된 배기가스 처리체를 케이싱 안으로 설치하는 방법을 나타내는 개략도이다.

도 14 는 본 발명의 실시형태의 배기가스 처리 장치의 구성예를 나타낸다.

도 15 는 평가 시험용 유지 시일재 샘플의 노치선의 배치를 나타낸다.

도 16 은 평가 시험용 유지 시일재 샘플의 다른 노치선의 배치를 나타낸다.

도 17 은 평가 시험용 유지 시일재 샘플의 또 다른 노치선의 배치를 나타낸다.

도 18 은 평가 시험용 유지 시일재 샘플의 또 다른 노치선의 배치를 나타낸다.

도 19 는 면압시험 장치를 나타내는 개략도이다.

도 20 은 면압시험 결과를 나타내는 그래프이다.

도 21 은 복원면압시험 결과를 나타낸다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 배기가스 처리 장치 12 케이싱

20 배기가스 처리체 24 유지 시일재

50 끼워맞춤 볼록부 60 끼워맞춤 오목부

80 제 1 표면 121, l22, 123, 124 케이싱

180 샘플 210 피복처리된 배기가스 처리체

300 홈형 구조 30OL 노치선

300'L 노치선 301, 302, 303, 304, 305 홈

310 공간

본 발명은 일반적으로 무기 섬유를 포함한 유지 시일재, 그러한 유지 시일재를 포함한 배기가스 처리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

금세기 초부터 자동차 대수는 비약적으로 증가하였고, 자동차의 대수가 증가함에 따라 자동차의 내연기관으로부터 배출되는 배기가스의 양도 증가하고 있다. 특히 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중의 여러 물질은 환경 오염을 일으키기 때문에, 이러한 물질은 현재 세계의 환경에 심각한 영향을 주고 있다.

이러한 상황하에서, 각종 배기가스 처리 장치가 제안되어 실용화되고 있다. 전형적인 배기가스 처리 장치는, 엔진의 배기가스 매니폴드에 연결된 배기관 상에 케이싱 (예컨대, 금속 등으로 구성) 을 가지며, 케이싱 안에는 셀벽에 의해 구획된 다수의 셀을 갖는 배기가스 처리체가 배치되어 있다. 전형적으로, 이들 셀은, 허니콤 구조로 구성된다. 특히, 이 경우, 배기가스 처리체를 허니콤 구조체라고 부른다. 배기가스 처리체의 일례로서, 촉매 담지체, 및 디젤 미립자 필터 (DPF) 등의 배기가스 필터가 있다. 예를 들어, DPF의 경우, 상기 구조에 기초하여, 배기가스가 각 셀을 지나 배기가스 처리체를 통과하는 동안, 셀벽에 의해 미립자가 포획된다. 따라서, 미립자가 배기가스로부터 제거될 수 있다. 배기가스 처리체의 구성 재료는, 금속 합금, 세라믹 등이다. 세라믹을 포함하는 배기가스 처리체의 전형적인 예로는, 코디어라이트 (cordierite) 로 제조된 허니콤 필터가 알려져 있다. 최근에는, 내열성, 기계적 강도, 화학적 안정성 등의 관점으로부터, 다공질 실룬덤 (silundum) 소결체가 배기가스 처리체의 재료로서 이용되고 있다.

통상적으로, 유지 시일재는 상기 배기가스 처리체와 케이싱 사이에 설치된다. 유지 시일재는, 차량의 주행시에 배기가스 처리체와 케이싱 내면의 접촉으로 인한 파손을 방지하여, 케이싱과 배기가스 처리체 사이의 간극으로부터 배기가스가 새는 것을 방지하기 위하여 사용된다. 또한, 유지 시일재는, 배기가스의 배압으로 인하여 배기가스 처리체가 탈락하는 것을 방지하는데 중요한 역할을 한다. 나아가, 배기가스 처리체는, 반응성을 유지하기 위하여 고온으로 유지될 필요가 있기 때문에, 유지 시일재에는 단열성을 갖출 필요가 있다. 이러한 요구를 만족시키는 부재로서, 알루미나계 섬유 등의 무기 섬유를 포함하는 유지 시일재가 있다.

유지 시일재는, 배기가스 처리체의 개구면을 제외한 외주면의 적어도 일부에 권취된다. 예를 들어, 유지 시일재의 양단부를 체결(engaged)시켜, 테이핑에 의해 유지 시일재를 배기가스 처리체와 일체로서 고정하여 사용한다. 그 후, 이 일체형 몸체는, 케이싱 안으로 압입되어, 배기가스 처리 장치 안으로 장착된다.

유지 시일재로부터의 압축 응력에 의해 배기가스 처리체가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 일체화된 몸체가 케이싱 안으로 압입될 때나 배기가스 처리 장치가 사용될 때에는, 유지 시일재에 의해 힘을 받게된 배기가스 처리체에 대한 면압이 소위 아이소스태틱 강도 (isostatic strength) 내에 있어야 한다. 이때, 아이소스태틱 강도는, 등방 휴지 유압 하중 (isotropic resting hydraulic pressure load) 이 가해지는 순간 손상을 일으키는, 압축 파괴 하중 (힘) 이 된다. 이는, 자동차 기술 협회 (Association of Corporate Car Technology) 에서 발행한 자동차 표준인 JASO M505-87 에 규정되어 있다.

허니콤 구조체에 유지 시일재를 권취하여 결합할 때에 허니콤 구조체에 대한 손상을 방지하기 위하여, 허니콤 구조체에 아이소스태틱 강도를 넘는 하중을 제공하고, 유지 시일재의 파지 맞댐부가 허니콤 구조체의 셀벽과 대향하는 배치가 되도록, 유지 시일재를 설치하는 방법이 제안되었다 (특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1 의 방법에서는, 면압이 유지 시일재의 파지 맞댐부와 같이 높아지는 장소가, 허니콤 구조체를 구성하는 개개의 셀에 있어서, 내하중이 가장 높아지는 방향으로 (즉, 셀벽에 대해서 거의 수직인 방향으로 면압이 더해지도록) 배치되기 때문에, 허니콤 구조체에 파손이 잘 발생하지 않는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 1: JP 2000-204938

그러나, 특허 문헌 1 에 나타난 바와 같이, 유지 시일재의 파지 맞댐부가 허니콤 구조체의 셀벽에 대향하도록 배치하는 방법에서는, 유지 시일재를 그러한 상대 배치가 되도록 주의 깊게 장착할 필요가 있어, 유지 시일재의 조립 공정이 복잡해진다. 또한, 허니콤 구조체의 형상이 변화하면, 유지 시일재의 파지 맞댐부 가 원하는 위치에 배치되지 않게 될 수 있다. 이러한 상황을 피하기 위해서는, 허니콤 구조체의 치수 및 형상을 일정하게 유지시킬 필요가 있다. 그러나, 이러한 제약이 설정되는 경우, 장치 설계의 자유도가 크게 제한되는 문제가 있다. 게다가, 허니콤 구조체에 대한 유지 시일재의 맞닿음면에서, 최대 면압이 가해지는 영역이 항상 파지 맞댐부가 되는 것을 보증할 수 없고, 그 외의 영역에서 면압이 최대가 되는 경우, 허니콤 구조체가 파손되는 문제가 있다.

또한, 오늘날에는, 하기와 같이, 허니콤 구조체의 배기가스 처리체에 가해지는 면압의 상한과 하한의 차이가 좁아지는 경향이 있다. (1) 배기가스 처리 장치의 배기가스 처리 능력을 더욱 향상시키기 위하여, 배기가스 처리체의 단위면적당 셀수를 증가시켜, 내부 비표면적을 증가시킬 필요가 있다. 이에 수반하여, 배기가스 처리체의 셀벽의 두께가 서서히 얇아져서, 면압 상한 (즉, 아이소스태틱 강도) 이 저하되는 경향이 있다. (2) 반면에, 배기가스의 고압화, 및 배기가스 처리체의 중량 증가 시에는, 배기가스 처리체가 유지 시일재에 의해 적절하게 유지될 필요가 있기 때문에, 면압 하한이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 유지 시일재로부터 배기가스 처리체에 가해지는 면압을 정교하게 제어함으로써, 실제 면압을 적정 면압 범위 (면압 하한으로부터 면압 상한 상이) 에 있도록 하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명의 일반적 목적은, 낮은 아이소스태틱 강도를 갖는 배기가스 처리체의 장착 및 사용시에 배기가스 처리체가 파손되지 않고, 또한 사용시에 배기가스 처리체를 적절하게 유지할 수 있는 유지 시일재를 제공하는 것이다. 또 한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 유지 시일재를 사용한 배기가스 처리 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 배기가스 처리 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 무기 섬유로 이루어진 유지 시일재로서, 상기 제 1 표면은 홈형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유지 시일재가 제공된다.

예를 들어 홈형 구조를 갖는 유지 시일재를 배기가스 처리 장치의 배기가스 처리체에 권취하여 제 1 표면이 외측이 되도록, 홈형 구조를 갖는 유지 시일재를 사용하는 경우, 유지 시일재에 압축 응력이 가해지면, 유지 시일재는 홈형 구조를 충전하기 위하여 변형될 수 있다. 따라서, 배기가스 처리체에 가해지는 압축 응력이 분산될 수 있다.

부가적으로, 본 발명에 따른 유지 시일재에서는, 유지 시일재가 제 1 표면 상의 2개의 상이한 방향을 따라 평행하게 형성된 복수의 홈형 구조를 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유지 시일재에서는, 홈형 구조가 노치선에 의해 구성될 수 있다. 이 경우, 홈형 구조가 용이하게 형성될 수 있다.

부가적으로, 본 발명에 따른 유지 시일재에서는, 유지 시일재가 니들링 처리 (needling process) 에 의해 형성될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 유지 시일재에서는, 유지 시일재가 무기 결합재 및/또는 유기 결합재를 포함할 수 있다. 섬유 사이의 결합력이 증가하기 때문에, 유 지 시일재에 상기 결합재를 첨가함으로써 유지 시일재의 취급이 용이해진다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 배기가스 처리체, 무기 섬유를 포함하는 유지 시일재, 및 상기 배기가스 처리체 및 유지 시일재를 내부에 수용하는 케이싱을 포함하는 배기가스 처리 장치로서, 상기 유지 시일재는 제 1 표면을 가지며, 그 제 1 표면이 외측이 되도록 상기 배기가스 처리체의 외주면의 적어도 일부에 권취되며, 상기 유지 시일재는 상기 제 1 표면에 홈형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치가 제공된다.

따라서, 본 발명의 배기가스 처리 장치에서는, 유지 시일재의 상기 효과에 의하여, 상기 배기가스 처리체에 가해지는 압축 응력이 분산되어, 상기 배기가스 처리체에 직접적으로 가해지는 압축 응력이 감소한다. 따라서, 얇은 셀벽 및 낮은 아이소스태틱 강도를 갖는 배기가스 처리체를 사용한다 하여도, 배기가스 처리체의 파손은 좀처럼 일어나지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 배기가스 처리 장치에서는, 배기가스 처리체가 촉매 담지체 또는 배기가스 필터일 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 배기가스 처리 장치에서, 유지 시일재가 권취된 배기가스 처리체는, 압입 방식, 클램쉘 방식, 권취 및 조임 방식 및 사이징 방식 중 임의의 방식에 의해, 상기 케이싱에 수용될 수 있다.

나아가, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 배기가스 처리체, 무기 섬유를 포함하는 유지 시일재, 및 상기 배기가스 처리체 및 유지 시일재를 내부에 수용하는 케이싱을 포함하는 배기가스 처리 장치의 제조 방 법으로서,

제 1 표면에 홈형 구조를 갖는 유지 시일재를 제공하는 단계,

상기 배기가스 처리체의 외주면의 적어도 일부에, 상기 제 1 표면이 외측이 되도록, 상기 유지 시일재를 권취하는 단계, 및

상기 유지 시일재가 권취된 배기가스 처리체를, 압입 방식, 클램쉘 방식, 권취 및 조임 방식, 및 사이징 방식 중 임의의 방식에 의해, 상기 케이싱 안으로 수용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치의 제조 방법이 제공된다.

따라서, 본 발명의 유지 시일재를 배기가스 처리 장치에 사용함으로써, 배기가스 처리체에 대한 양호한 유지성 (retention) 을 유지하여, 배기가스 처리체가 좀처럼 파손되지 않는 배기가스 처리 장치를 얻을 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점을 상세하게 설명한다. 이하, 도면과 함께 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1 에는, 본 발명의 실시형태의 유지 시일재의 형태의 예가 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 유지 시일재는, 도 1 의 형상에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 2 에는, 본 실시형태의 유지 시일재를 포함하는 배기가스 처리 장치의 분해 구성도가 도시되어 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 유지 시일재는, 권취방향 (X방향) 과 수직인 각 단면 (70, 71) 에 1조의 끼워맞춤 볼록부 (50) 및 끼워맞춤 오 목부 (60) 를 갖는다. 유지 시일재 (24) 가 촉매 담지체 등의 배기가스 처리체 (20) 에 권취될 때에는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 끼워맞춤 볼록부 (50) 및 끼워맞춤 오목부 (60) 가 함께 끼워맞춤되어, 유지 시일재 (24) 가 배기가스 처리체 (20) 에 고정된다. 그 후, 유지 시일재 (24) 가 권취된 배기가스 처리체 (20) 는, 예컨대 압입 방식에 의해, 금속 등으로 이루어진 원통형 케이싱 (12) 안으로 장착된다.

여기서, 본 발명의 본 실시형태에서는, 케이싱 (12) 과 접촉하는 유지 시일재 (24) 의 표면 {즉, 제 1 표면 (80)} 에, 홈형 구조 (300) 가 제공되는 것을 특징으로 한다. 유지 시일재 (24) 가 배기가스 처리체 (20) 권취될 때, 이러한 홈형 구조 (300) 가 케이싱 (12) 안으로 장착될 때, 또는 배기가스 처리 장치의 사용시에, 유지 시일재 (24) 를 통하여 배기가스 처리체 (20) 에 가해지는 압축 응력이 분산되어, 배기가스 처리체 (20) 의 파손을 방지할 수 있다.

이 원리를 도 3 을 이용하여 설명한다. 도 3 은, 유지 시일재 (24) 의 홈형 구조 (300) 에 의해 응력이 분산되는 모습을 나타낸다. 유지 시일재 (24) 의 두께 방향으로 일정한 응력 (P) 이 가해졌을 때, 유지 시일재 (24) 는 홈형 구조 (300) 로서 형성된 공간 (310) 을 충전하도록 변형될 수 있다. 즉, 유지 시일재 (24) 의 두께 방향으로 가해지는 압축 응력 (P) 은, 유지 시일재 (24) 의 X방향 (권취방향) 의 변형 기능에 의해 부분적으로 흡수된다. 따라서, 압축 응력 (P) 의 모든 부하 (힘) 가 배기가스 처리체 (20) 에 직접적으로 가해지지 않아, 배기가스 처리체 (20) 의 파손을 방지할 수 있다.

이러한 홈형 구조 (300) 는, 유지 시일재 (24) 의 제 1 표면 (80) 상에, 예컨대 노치와 같은 홈을 형성함으로써 구성된다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 노치란, 홈의 일종으로서, 유지 시일재를 수평으로 설치한 상태 (즉, 권취하여 사용하기 전 상태) 에 있어서, 유지 시일재의 두께 방향 최심부에서의 폭 및 개구면 (제 1 표면) 에서의 폭이, 모두 1 mm 이하인 홈을 말한다. 또, 수평으로 설치한 상태에서, 홈은 개구면에서의 폭과 두께 방향 최심부에서의 폭이 동일한 것에 한정되지 않고, 두께 방향에서의 단면이, 대략 역삼각형, 반원 또는 사다리꼴 형상등, 여러가지 형상을 갖는 것도 포함한다.

또한, 제 1 표면에 홈형 구조를 형성할 때, 홈의 형상, 연신 방향, 홈의 개수, 피치, 치수 등에 관해서는 제약은 없으며, 어떠한 홈의 형상, 연신 방향, 홈의 개수, 피치, 치수 등도 이용할 수 있다.

도 4 ~ 도 8 에는, 유지 시일재의 홈형 구조의 예가 도시되어 있다. 도 4 에서는, 유지 시일재 (24) 의 제 1 표면 (80) 에, 복수의 홈 (301) 이 유지 시일재 (24) 의 단변 방향을 따라 등간격으로 형성되어 있다. 도 5 에서는, 도 4 와 같은 방향으로 홈이 연신되어, 유지 시일재의 양단부까지 연신되지 않은 복수의 홈 (302) 이 등간격으로 형성되어 있다. 도 6 에서는, 도 5 의 각 홈이, 1개의 연속 홈이 아니라, 길이가 짧은 복수의 홈 (303) 을 단속적으로 배열함으로써 형성되어 있다. 도 7 에서는, 유지 시일재 (24) 의 단변 방향에 대해서 경사 각도를 갖는 홈 (304) 이 형성되어 있다. 나아가, 도 8 에서는, 비직선형으로 형성된 홈 (305) 이 형성되어 있다.

이와 같이, 유지 시일재의 제 1 표면에 홈형 구조로서의 홈이 형성되는 경우에, 그 형상은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 유지 시일재의 제 1 표면에, 홈형 구조로서의 홈이 형성되는 경우, 그 연신 방향은 특별히 한정되지 않으며, 그 방향은 유지 시일재의 권취방향과 실질적으로 평행한 방향 (X방향), 실질적으로 수직인 방향 (Y방향), 사선 방향, 또는 이들의 복수 방향의 조합이 될 수도 있다. 특히, 이하의 예로서 도시된 바와 같이, 홈형 구조는 2개의 상이한 방향 (예컨대, 상호 직교하는 방향) 을 따라 평행하게 설치된 홈으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 홈의 피치는 특별히 한정되지 않으며, 배기가스 처리체의 아이소스태틱 강도에 따라 자유롭게 설정될 수 있다. 그러나, 노치의 개수가 너무 적으면 (예컨대, 노치의 피치가 0.2 개/1 cm 이하인 경우), 유지 시일재의 응력 분산 기능이 충분히 발휘되지 않을 가능성이 있다. 반면에, 노치의 개수가 너무 많아 지면 (예컨대, 노치선의 피치가 1O 개/1 cm 를 넘는 경우), 유지 면압이 상기 적정 면압하한을 밑돌지 않게 하여야 한다. 특히, 노치의 피치는 약 0.5 ~ 5 개/1 cm 인 것이 바람직하다. 또한, 각 홈은 등간격으로 형성될 필요는 없으며, 동일하지 않은 간격으로 구성될 수 있다.

도 1 에 도시된 예에서는, 홈형 구조 (300) 를 형성하기 위하여, 유지 시일재 (24) 의 제 1 표면 (80) 에, 권취방향에 대해서 실질적으로 수직인 방향 (Y방향) 을 따라 복수의 노치가 6.2 mm 간격으로 배치되어 있다. 이들 노치의 길이는 유지 시일재 (24) 의 Y방향의 전체 길이와 동일하며, 폭은 1 mm 이하이고, 깊이는 유지 시일재 (24) 의 두께의 약 1/2 이다. 또한, 상기 예와 같이, 홈의 깊 이는 유지 시일재 (24) 의 두께의 약 1/2 인 것이 바람직하다. 홈이 너무 깊으면, 취급시에 홈을 기점으로 유지 시일재에 균열이 발생할 수 있다. 또한, 홈이 너무 얕으면, 유지 시일재의 응력 분산 기능이 충분히 발휘되지 않을 수 있다. 다만, 홈의 깊이는 홈의 개수 (및 피치) 와 관련된다. 홈의 개수가 너무 많은 경우, 홈의 깊이는 유지 시일재 (24) 의 두께의 약 1/2 보다 작을 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태의 효과를 달성하기 위하여 중요한 것은, 유지 시일재가 배기가스 처리체 등의 물체의 외주면에 권취되었을 때에, 유지 시일재의 제 1 표면 (외측 표면) 의 일부에, 유지 시일재가 존재하지 않는 삼차원 공간을 형성하기 위하여, 유지 시일재에 홈형 구조 (300) 를 제공하는 것이다. 이러한 삼차원 공간이 형성된다면, 홈형 구조 (300) 는 어떠한 양태라도 될 수 있다.

이러한 홈형 구조 (300) 를 갖는 유지 시일재 (24) 를 이용하여, 이하와 같은 배기가스 처리 장치 (10) 가 구성된다. 도 9 에는, 배기가스 처리 장치 (10) 의 제조 흐름이 개략적으로 도시되어 있다.

우선, 단계 (S100) 에서는, 제 1 표면 (80) 에 홈형 구조 (300) 를 갖는 유지 시일재 (24) 가 제공된다. 다음으로, 단계 (S110) 에서는, 배기가스 처리체 (20) 의 외주면에 유지 시일재 (24) 를 권취하고, 유지 시일재 (24) 의 단부를 끼워맞춤 및 고정함으로써, 유지 시일재 (24) 가 배기가스 처리체 (20) 와 일체화된다. 이 경우, 유지 시일재 (24) 는, 제 1 표면 (80) 이 외측이 되도록, 배기가스 처리체 (20) 에 권취된다. 다음으로, 단계 (S120) 에서는, 유지 시일재 (24) 가 권취된 배기가스 처리체 (20){이하, "피복처리된 배기가스 처리체" (210) 라고 함} 가, 압입 방식, 클램쉘 방식, 권취 및 조임 방식 또는 사이징 방식의 임의의 장착 방식에 의해, 케이싱 (12) 안으로 장착된다. 이렇게, 배기가스 처리 장치 (10) 가 구성된다.

이하, 각 장착 방식에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13 은, 각각, 압입 방식, 클램쉘 방식, 권취 및 조임 방식 및 사이징 방식에 의해, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 를 케이싱 안으로 장착하는 방법을 나타낸 개략도이다.

압입 방식은, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 를 케이싱 (121) 의 개구 면의 일방으로부터 케이싱 (121) 안으로 밀어넣음으로써, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 를 소정의 위치에 장착하여, 배기가스 처리 장치 (10) 를 구성하는 방법이다. 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 의 케이싱 (121) 안으로의 삽입을 용이하게 하기 위하여, 도 10 에 도시된 바와 같이, 내경이 일방으로부터 타방으로 점진적으로 감소하도록 하여, 최소 내경이 케이싱 (121) 의 내경과 거의 동일하게 조정된 압입 공구 (230) 가 사용될 수도 있다. 이 경우, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 는, 상기 압입 공구 (230) 의 넓은 내경측으로부터 삽입되어 최소 내경측을 통해 케이싱 (121) 안에 장착된다.

클램쉘 방식에서는, 도 11 에 도시된 바와 같이, 서로 마주 보게 했을 때 한 쌍의 케이싱이 형성되도록 분할된 (예컨대, 도 11 의 예에서는 2개의 부재로 분할된) 케이싱 부재 (122A, 122B) 가 사용된다. 이들 케이싱 부재 중 하나에 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 를 설치한 후, 나머지 케이싱 부재를 조합하여, 이 들 부재들을, 예컨대 플랜지부 {220 (220A, 220B)} 를 용접하여 케이싱 (122) 을 형성함으로써, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 가 소정의 위치에 장착된 가스 처리 장치 (10) 를 얻을 수 있다.

도 12 에 도시된 바와 같이, 권취 및 조임 방식은, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 의 주위에, 케이싱 부재로서 금속판 (123) 을 권취한 후, 이 금속판 (123) 을 와이어 로프 등을 이용하여 단단히 조여, 금속판 (123) 을 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 의 둘레에 소정의 면압으로 접촉시키는 방식이다. 마지막으로, 금속판 (123) 의 일방 단부를 타 단부 또는 아래쪽 금속판 (123) 의 표면과 용접함으로써, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 가 케이싱 (123) 내부에 장착된 배기가스 처리 장치 (10) 를 얻을 수 있다.

나아가, 도 13 에 도시된 바와 같이, 사이징 방식은, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 의 외경보다 큰 내경을 갖는 금속 쉘 (124) 안에 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 를 삽입한 후, 프레스기 등에 의해, 금속 쉘 (124) 을 외주측으로부터 균일하게 압축 {사이징 (JIS-z2500-4002)} 하는 방식이다. 사이징 처리에 의해, 금속 쉘 (124) 의 내경이 원하는 치수로 정확하게 조정되며, 피복처리된 배기가스 처리체 (210) 를 소정의 위치에 설치할 수 있다. 사이징 방식에서는, 취급 시에, 배기가스 처리체 (20) 에 순간적으로 큰 압축 응력이 가해지기 때문에, 특히 낮은 아이소스태틱 강도를 갖는 배기가스 처리체 (20) 는 파손될 가능성이 크다. 그러나, 본 발명에 따른 유지 시일재를 이용할 경우, 사이징 방식을 이용하여 배기가스 처리체 (20) 에 응력이 가해져도, 상기 유지 시일재의 응력 분산 효 과에 의해, 배기가스 처리체 (20) 의 파손이 방지된다.

또한, 이들 장착 방식에 사용되는 케이싱의 재질로는, 내열합금 등의 금속이 사용될 수 있다.

이러한 방식으로 구성되는 배기가스 처리 장치 (10) 의 구성 예를 도 14 에 도시하였다. 도 14 의 예에서, 배기가스 처리체 (20) 는, 가스 유동 방향과 평행한 다수의 관통공을 갖는 촉매 담지체이다. 예를 들어, 촉매 담지체는, 허니콤 형상의 다공질 실룬덤 (silundum) 등으로 구성된다. 또한, 본 실시형태의 배기가스 처리 장치 (10) 는, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배기가스 처리체 (20) 는 관통공의 단부가 체크무늬로 밀봉된 DPF가 될 수도 있다. 이러한 배기가스 처리 장치에서는, 케이싱 안으로의 배기가스 처리체 (20) 의 장착시에, 또는 장치의 사용시에 유지 시일재에 압축 응력이 가해지는 경우에, 전술한 유지 시일재 (24) 의 효과에 의해, 배기가스 처리체 (20) 의 파손이 방지될 수 있다.

이하, 본 발명의 유지 시일재의 제조 방법의 일례를 설명한다.

본 발명의 유지 시일재는 다음과 같이 제조된다. 우선, 무기 섬유로 이루어지는 전구체를 제작한다. 이하의 설명에서는, 무기 섬유로서 알루미나 및 실리카의 혼합물을 이용하지만, 무기 섬유 재료는, 이것에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 무기 섬유는 알루미나 또는 실리카만으로 구성될 수도 있다. 일례로서, 염기성 염화 알루미늄 수용액 {알루미늄 함량 70 g/l, Al : Cl = 1.8 (원자비)} 에, 알루미나 : 실리카 조성비가 60 ~ 80 : 40 ~ 20 이 되도록 실리카 졸을 첨가하여, 무기 섬유의 전구체를 제조한다. 알루미나 조성비가 60% 이하인 경우, 알루미나와 실리카로부터 생성되는 멀라이트 (mullite) 의 존재비가 낮아져, 유지 시일재의 열전도도가 높아지고, 충분한 단열성능을 얻을 수 없게 된다. 특히, 알루미나 : 실리카 조성비는, 70 ~ 74 : 30 ~ 26 이 바람직하다.

다음으로, 알루미나계 섬유의 전구체에 폴리 비닐 알콜 등의 유기 중합체를 가한다. 그 후, 이 액체를 농축하여, 방사액을 제조한다. 또한, 방사액을 사용하여, 블로잉법으로 방사한다.

블로잉법이란, 에어 노즐로부터 불어오는 공기 유동과 방사액 공급 노즐로부터 밀려나오는 방사액 유동에 의해, 방사하는 방법이다. 에어 노즐로부터의 슬릿 근처의 가스 유속은, 통상 40 ~ 200 m/s 이다. 또한, 방사 노즐의 직경은 통상 0.1 ~ 0.5 mm 이다. 방사액 공급 노즐 1개 당의 액량은, 통상 1 ~ 120 m1/h 이지만, 3 ~ 50 m1/h 가 바람직하다. 이러한 조건에서는, 방사액 공급 노즐로부터 밀려나오는 방사액이, 스프레이 (연무 형태) 형태로 되지 않고 충분히 퍼지기 때문에, 섬유 사이에 용착하기 어렵다. 이로 인해, 방사 조건을 최적화 함으로써, 섬유 직경 분포가 좁은 균일한 알루미나 섬유 전구체를 얻을 수 있다.

방사가 완료된 전구체를 적층하여, 적층 시트를 제조한다. 또한, 니들링 장치를 이용하여, 적층 시트에 니들링 처리를 실시한다. 니들링 처리란, 다수의 니들을 적층 시트 안으로 넣고 빼내어, 각 층을 더욱 밀착시킴으로써, 시트를 얇아지게 하는 처리이다. 일반적으로, 니들링 처리에는 니들링 장치가 사용된다. 니들링 장치는, 니들의 찌르는 방향으로 왕복 이동가능한 니들 보드 및 적 층 시트의 양면에 제공되어 적층 시트를 고정하는 지지판을 포함한다. 니들 보드에는, 예컨대 약 100 ~ 5000 개/100 ㎠ 의 적층 시트를 찌르기 위한 다수의 니들이, 보드 평면에 대하여 수직 방향으로 장착되어 있다. 또한, 지지판에는 다수의 니들용 관통공이 설치되어 있어, 니들은 관통공을 통하여 적층 시트에 도달할 수 있다. 이러한 니들링 장치를 이용하여, 니들을 적층 시트에 넣고 빼내는, 니들링 처리를 실시하는 것으로, 서로 복잡하게 얽힌 섬유가 두께 방향으로 배향되어 적층 시트의 두께 방향의 내박리성이 향상될 수 있다.

다음으로, 특정 니들링 처리를 실행한 적층 시트를 상온으로부터 가열하여, 최고 온도 1250℃ 정도로 연속 소성 함으로써, 소정 농도 (concentration, 단위면적당 중량) 의 유지 시일재를 얻을 수 있다.

취급을 용이하게 하기 위하여, 상기와 같이 얻어진 유지 시일재를 소정 치수로 재단한다.

다음으로, 재단된 유지 시일재에는, 필요에 따라, 수지와 같은 유기계 결합재가 함침된다. 유기계 결합재의 함량은, 1.0 ~ 10.0 중량%가 바람직하다. 함량이 1.0 중량% 미만인 경우, 무기 섬유의 이탈을 충분히 방지할 수 없다. 또한, 함량이 10.0 중량% 초과인 경우, 유지 시일재가 유연해지지 않아, 완성 후에 유지 시일재를 배기가스 처리체에 권취하기가 곤란해진다.

또한, 유기계 결합재로서, 아크릴계 수지 (ACM), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 (NBR), 스티렌-부타디엔 고무 (SBR) 등을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 유기계 결합재와 물로 제조된 수분산액을 이용하여, 스프레이 도포에 의해, 유지 시일재에 수지를 함침시킨다. 또한, 유지 시일재 안에 포함된 여분의 첨착고형분 (coated solid) 및 수분은, 다음 공정에서 제거된다.

다음 단계에서, 여분의 고형분이 제거 및 건조 처리된다. 여분의 고형 분의 제거는, 흡인법으로 처리된다. 또한, 여분의 수분의 제거는, 가열 압축 건조법으로 처리된다. 이 방법에서는, 유지 시일재에 압압 (pressing presure) 이 가해지기 때문에, 여분의 수분이 제거되고, 유지 시일재가 얇아진다. 건조처리는, 95 ~ 155 ℃ 정도의 온도로 실행된다. 온도가 95 ℃ 보다 낮으면, 건조 시간이 길어져 생산 효율이 저하된다. 또한, 건조 온도가 155 ℃ 보다 높으면, 유기계 결합재 자체적으로 분해가 개시되어 유기계 결합재에 의한 접착성을 잃게 된다.

다음으로, 재단에 의해 소정 형상의 유지 시일재를 얻은 후에, 커터 등으로 유지 시일재의 하나 이상의 표면에 원하는 노치선을 형성함으로써, 표면에 홈형 구조를 갖는 유지 시일재를 제조할 수 있다. 대안으로, 완성 후에 소정의 홈이 제공된 형판을 프레스 처리함으로써, 유지 시일재의 하나 이상의 표면에 홈형 구조를 형성할 수도 있다.

또한 본 발명의 유지 시일재는, 상기 니들링 처리법의 외에, 초조법 (paper scooping method) 을 이용하여 제조될 수 있다. 초조법이란, 통상 습식 처리라고도 불리며, 초지 (papermaking) 와 같이, 섬유의 혼합, 교반, 개섬 (opening of fiber), 슬러리화, 초지 성형 및 압축 건조의 각 처리를 통해 유지 시일재를 제조하는 처리 방법이다. 이하, 본 발명의 유지 시일재의 제조 방법에 대하여 설명 한다.

우선, 소정량의 무기 섬유 원료, 무기 결합재 및 유기 결합재를 물에서 혼합한다. 무기 섬유 원료로서는, 예켄대 알루미나와 실리카의 혼합 섬유의 원면 벌크 (original cotton bulk) 가 이용된다. 다만, 무기 섬유 원료는 상기 재료에 한정되는 것이 아니고, 예컨대 알루미나 또는 실리카만으로 이루어질 수도 있다. 무기 결합재로서는, 예컨대 알루미나 졸 및 실리카 졸 등이 사용된다. 또한, 유기 결합재로서는, 라텍스 등이 사용된다.

다음으로, 얻어진 혼합물을 초지기 등의 교반기로 교반하여, 개섬된 슬러리를 제조한다. 통상, 교반 및 개섬 처리는, 20초 ~ 120초 정도 실시한다. 그 후, 얻어진 슬러리를 성형기에서 원하는 형상으로 성형하고, 더욱 탈수하여 유지 시일재의 원료 매트가 얻어진다. 여기에서, 예를 들어, 저부에 원하는 형상의 홈이 형성된 성형기를 이용하여 슬러리를 성형함으로써, 한 개의 표면 (또는 표리 양면) 에, 복수의 (또는 하나의) 홈을 갖는 원료 매트를 제조할 수 있다.

나아가, 원료 매트를 프레스기 등으로 압축한 후, 소정의 온도로 가열 및 건조 시킨다. 이로써, 본 발명의 유지 시일재를 얻을 수 있다. 압축 처리는, 통상 압축 완료 후의 유지 시일재의 밀도가 0.10 g/㎤ ~ 0.40 g/㎤ 가 되도록 행해진다. 가열 및 건조 처리는, 원료 매트를 오븐 등의 열처리기 내에 넣고, 약 90 ~ 150 ℃의 온도로, 약 5 ~ 60 분 정도 실시한다.

상기와 같이 제작된 유지 시일재는, 용이한 취급을 위하여 재단되고, 나아가 최종적으로 소정의 형상으로 절단되어 사용된다. 또한, 재단 전후에, 얻어진 유지 시일재를 이용하여, 추가 처리를 실시할 수도 있다.

필요에 따라, 재단된 유지 시일재 안으로 수지와 같은 유기계 바인더가 함침된다. 이로써, 유지 시일재의 부피가 커지는 것을 제어하여, 유지 시일재를 배기가스 처리 장치 내의 배기가스 처리체에 권취할 때의 조립성이 개선된다. 게다가, 배기가스 처리 장치에 고온의 배기가스가 도입될 경우에는, 유지 시일재의 유기 바인더가 소실된다. 이로써, 압축된 유지 시일재가 복원되어 유지 시일재의 유지력이 향상된다.

유기계 바인더의 함량은, 1.0 ~ 10.0 중량%가 바람직하다. 10 중량% 미만에서는, 조립성의 개선 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한, 유기 바인더의 양이 10 중량% 초과이면, 유지 시일재의 유연성을 얻을 수 없어서, 유지 시일재를 배기가스 처리체에 권취하는 것이 어려워진다.

또한, 유기계 바인더로서, 아크릴계 수지(ACM), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 (NBR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 등을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 유기계 바인더와 물로 제조한 수분산액을 이용하여, 스프레이 도포에 의해, 유지 시일재에 수지를 함침시킨다. 또한, 유지 시일재 안에 포함된 여분의 첨착고형분 및 수분은, 다음 공정에서 제거된다.

다음으로, 여분의 고형분의 제거 및 건조 처리를 한다. 여분의 고형분의 제거는, 흡인법 (vacuum aspiration) 으로 실시된다. 또한, 여분의 수분의 제거는, 가열 압축 건조법으로 실시된다. 이 방법에서는, 유지 시일재에 압압이 가해지기 때문에, 여분의 수분이 제거되고 유지 시일재가 얇아지게 될 수 있다. 건조 처리는, 95 ~ 155 ℃ 정도의 온도로 실시된다. 온도가 95 ℃ 보다 낮으면, 건조 시간이 길어져 생산 효율이 저하된다. 또한, 건조 온도가 155 ℃ 를 넘게 되면, 유기계 바인더의 자체적인 분해가 개시되어 유기계 바인더에 의한 접착성을 잃게 된다.

상기 니들링 처리법, 초조법 또는 다른 방법에 의해 제작된 유지 시일재는, 홈형 구조를 갖는 제 1 표면이 외측이 되도록, 배기가스 처리체의 외주면에 권취된다. 그 후, 상기 임의의 장착 방식을 이용하여 케이싱 안으로 장착되어, 배기가스 처리 장치 (10) 가 구성된다. 배기가스 처리 장치가 본 발명의 실시형태에 따른 홈형 구조를 갖는 유지 시일재로 구성됨으로써, 얇은 셀 격벽 (예컨대, 두께 0.03 mm ~ 0.10 mm) 을 갖는 배기가스 처리체를 사용한 경우에도, 유지 시일재로부터의 압축 응력으로 인해 배기가스 처리체가 파손되는 일은 좀처럼 발생하지 않는다. 따라서, 배기가스 처리체에 대한 양호한 유지성을 유지하면서, 배기가스 처리체의 파손이 좀처럼 생기지 않는 배기가스 처리 장치를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 효과를 실시예를 통해 설명한다.

실시예

본 발명의 유지 시일재를 이용하여, 본 발명의 효과를 검증하기 위한 각종 시험을 실시하였다. 니들링 처리법으로 이하의 순서에 의해 유지 시일재를 제작하였다.

유지 시일재의 제작

알루미나 계 섬유의 조성이 Al₂O₃ : SiO₂ = 72 : 28 이 되도록, 염기성 염화 알루미늄 용액 {알루미늄 함량 : 70 g/l, Al / C1 = 1.8 (원자비)} 에 실리카 졸을 배합하여, 알루미나계 섬유의 전구체를 형성하였다.

다음으로, 알루미나계 섬유의 전구체에 폴리 비닐 알콜 등의 유기 공중합체를 가하였다. 또한, 이 용액을 방사액이 되도록 농축하고, 이 방사액을 이용하여 블로잉법으로 방사하였다.

그 후, 알루미나계 섬유의 전구체의 꺾어 접은 구조를 적층하여, 알루미나 계 섬유의 적층 시트를 제작하였다. 500 개/100 ㎠ 의 니들을 갖는 니들 보드를 이용하여, 이 적층 시트에 대해 니들링 처리를 실시하였다.

다음으로, 얻어진 시트재를 상온으로부터 최고 온도 1250 ℃ 까지 연속 소성한 후, 1400 g/㎠의 단위면적당 중량을 갖는 알루미나계 섬유의 유지 시일재를 얻었다. 알루미나계 섬유의 평균 섬유 직경은 5.0 μm 이며, 최소 직경은 3.2 μm 였다. 또한, 유지 시일재의 두께는 9 mm 였다.

또한, 이하의 방법으로 섬유의 평균 섬유 길이를 측정하였다. 우선, 알루미나계 섬유를 실린더에 넣고, 20.6 MPa로 가압 분쇄하였다. 다음으로, 이 시료를 필터망에 넣고, 필터망을 통과한 시료를 전자현미경 관찰용 시험체로 하였다. 이 시험체의 표면에 금을 증착시킨 후, 전자현미경 사진 (배율 약 1500배) 을 촬영하였다. 얻어진 사진에 기초하여, 40개 이상의 섬유의 직경을 측정한다. 이 조작을 5개의 시료에 대해 반복하고, 평균 측정치를 섬유의 평균 직경 으로 하였다.

상기 공정으로 제작된 유지 시일재를 50 mm × 50 mm의 치수로 절단하였다. 게다가, 유지 시일재의 편면에 홈형 구조 (300) 를 형성하기 위하여, 칼날의 두께가 약 1 mm 인 커터를 이용하여 7개의 노치선 (30OL) 을 형성하였다. 노치선 (30OL) 은, 유지 시일재의 한 길이 (one length) 와 실질적으로 평행이 되도록, 등간격 (선의 피치는 6.2 mm) 으로 설치하였다 (도 15 참조). 노치선 (300L) 의 길이는 모두 50 mm 이며, 각 노치선 (300L) 의 최대 깊이는 약 4 mm 였다. 상기 공정으로 얻어진 유지 시일재를 실시예 1 로 하였다.

다음으로, 15개의 노치선을 갖는 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 유지 시일재 샘플을 제작하였다. 선의 피치는 3.1 mm 였다. 이 샘플을 실시예 2 로 하였다 (도 16 참조). 또한, 실시예 1 의 경우와 동일한 7개의 등간격 (선의 피치 6.2 mm) 의 노치선 (300L) 과 실질적으로 직교하는 등간격 (선의 피치 6.2 mm) 의 7개의 노치선 (300'L) 을 형성한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 실시예 3 의 유지 시일재 샘플을 제작하였다 (도 17 참조). 또한, 샘플에 대해서, 대각선을 따라 7개의 등간격 (선의 피치 8.8 mm) 의 노치선 (300L) 과 실질적으로 직교하는 등간격 (선의 피치 8.8 mm) 의 7개의 노치선 (300'L) 을 형성한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 실시예 4 의 유지 시일재 샘플을 제작하였다 (도 18 참조). 또한, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 노치선을 갖지 않는 유지 시일재 샘플을 제작하였다. 이 샘플을 비교예로 하였다.

면압평가 시험

다음으로, 상기 방법으로 제작한 각 샘플을 이용하여 면압평가 시험을 실시하였다. 면압평가 시험에 사용한 장치 (110) 를 도 19 에 도시하였다. 장치 (110) 는, 대략 수평인 시료 유지 받침대 (120) 에 제공된 홈형 지주 (130) 를 포함한다. 이 장치 (110) 의 중앙 {시료 유지 받침대 (120) 의 상부} 에는, 하중 계측 기능을 갖추고 상하로 이동하는 크로스 헤드 (140) 가 제공되어 있다. 크로스 헤드 (140) 의 하부측에는, 직경 약 103 mm의 스테인리스 강으로 이루어진 반원통형상의 상부 원반 (150) 이 제공되어 있다. 상부 원반 (150) 에는, 변위계 (160) 가 장착되어 있다. 시료 유지 받침대 (120) 상에는, 직경 약 111 mm의 스테인리스 강으로 이루어진 반원통형상의 하부 원반 (170) 이 제공되어 있다. 하부 원반 (170) 의 내면이 상부 원반 (150) 의 외측 형상과 일치하도록, 하부 원반 (170) 의 반원통형상 내부를 도려내어, 하부 원반 (170) 의 내면이 상부 원반 (150) 과 대향하도록 설치되어 있다. 시험 시에는, 하부 원반 (170) 의 내면에, 중량이 이미 알려진 각 시트재의 샘플 (180) 이 설치된다. 샘플 (180) 은, 노치선을 갖는 표면이 하방을 향하도록 하부 원반 (170) 상에 설치된다. 여기에서, 실시예 1 또는 실시예 2 의 샘플 (180) 은, 노치선 (300L) 의 방향이 상부 원반 (150){또는 하부 원반 (170)} 의 원통 축방향과 실질적으로 평행이 되도록 설치된다. 샘플의 이러한 설치는, 노치선이 배기가스의 유입 방향과 실질적으로 평행한 방향으로 연신하도록 설치되어 있는 경우에 해당한다. 다만, 실시예 3 및 4 의 샘플에 대해서는, 설치시에 샘플의 길이 (A) 가 상부 원반 (150){또는 하 부 원반 (170)} 의 원통 축방향과 실질적으로 직교하도록 설치하였다.

이러한 장치 (110) 를 이용하여 이하의 방법으로 면압을 측정하였다. 우선, 샘플 (180) 과 상부 원반 (150) 사이에 간극이 생기지 않는 높이까지, 크로스 헤드 (140) 를 미리 하강시킨다. 이 상태로, 크로스 헤드 (140) 를 1 mm/분의 속도로 하강시켜, 샘플 (180) 을 압축하고, 샘플 (180) 의 부피 밀도 (이하, GBD라고 함) 가 소정의 값 (0.35 ~ 0.50 g/㎤) 이 되었을 때에 샘플 (180) 에 가해지는 하중을 측정한다. 또한, 샘플 (180) 의 부피 밀도는, 샘플 (180)의 중량 / 샘플 (180) 의 면적 / 상부 원반 (150) 과 하부 원반 (170) 사이의 간격으로 측정할 수 있다. 얻어진 하중을 샘플 면적으로 나누어, 면압 (kPa) 이 얻어진다.

복원면압평가 시험

다음으로, 상기 방법으로 제작한 각 유지 시일재 샘플을 이용하여 복원면압평가 시험을 실시하였다. 복원면압평가 시험은, 상기 면압평가 시험 장치 (110) 를 이용하여 이하의 방법으로 실시하였다.

우선, 샘플 (180) 과 상부 원반 (150) 사이에 간극이 생기지 않게 되는 높이까지, 크로스 헤드 (140) 를 미리 하강시킨다. 이 상태로, 크로스 헤드 (140) 를 1 mm/분의 속도로 하강시켜, 샘플 (180) 을 압축한다. 샘플의 변위량이 4 mm가 될 때, 압축을 멈춘 다음, 크로스 헤드 (140) 를 반대 방향 (상승) 으로 0.36 mm만 이동시켜, 샘플을 복원시킨다. 이러한 샘플의 압축과 복원을 1O회 반복 실시하고, 원 상태에 대한 최종 복원시의 하중을 측정하였다. 얻어진 하중을 샘플 면적으로 나누어, 복원면압 (kPa) 을 얻는다.

시험 결과

각 시트재로부터 얻은 면압측정 결과는 도 20 에, 복원면압측정 결과는 도 21 에 도시되어 있다. 도 20 의 가로축은 시일재의 GBD이며, 세로축은 측정면압이다. 상기 효과에 따르면, 홈형 구조로서 노치선을 제공한 유지 시일재 (실시예 1~4) 에서는, 노치선이 제공되지 않은 유지 시일재 (비교예) 에 비하여, 면압이 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 홈형 구조로서 14개의 평행한 노치선을 제공한 유지 시일재 (실시예 2) 에서는, 7개의 평행한 노치선을 제공한 유지 시일재 (실시예 1) 에 비해, 면압저하 경향이 보다 현저하다는 것을 알 수 있다. 나아가, 홈형 구조로서 샘플에 대해서 종횡 수직 방향으로 총 14개의 노치선을 제공한 유지 시일재 (실시예 3), 및 샘플에 대해서 직교하는 대각선 방향으로 합계 14개의 노치선을 제공한 유지 시일재 (실시예 4) 에 있어서도, 면압은 실시예 1 의 유지 시일재에 비해 저하하였다.

이 결과에 기초하여, 면압억제의 관점으로부터, 유지 시일재에 홈형 구조를 가능한 한 많이 설치하는 것이 유리하다는 것을 알았다. 이러한 홈형 구조를 유지 시일재에 효율적으로 도입하기 위해서는, 노치선과 같은 홈을 일방향으로 한정하지 않고, 2개 이상의 방향으로 제공하는 것이 유리하다. 또한 실시예 4 의 유지 시일재의 면압은, 실시예 3 에 비해 저하되어 있다. 따라서, 복수의 방향 을 따른 홈을 도입하는 경우에는, 유지 시일재를 배기가스 처리체 주위에 권취하였을 때에 보다 넓은 삼차원 공간이 형성되도록, 이들 홈의 방향을 규정하는 것이 바람직하다.

또한, 도 21 에 있어서, 홈형 구조로서 7개의 평행한 노치선이 제공된 유지 시일재에 대한 예 1 의 복원면압, 또는 홈형 구조로서 15개의 평행한 노치선이 제공된 유지 시일재에 대한 실시예 2 의 복원면압은, 노치선이 제공되지 않은 유지 시일재에 대한 비교예와 동일하다. 이 결과에 기초하여, 유지 시일재의 제 1 표면에 홈형 구조를 형성하더라도, 유지 시일재의 유지력은 실질적으로 저하하지 않는다는 것을 알았다.

본 발명의 유지 시일재 및 배기가스 처리 장치는, 차량용 배기가스 처리 장치등에 이용 할 수 있다.

Claims (9)

1. 배기가스 처리장치 (10) 의 배기가스 처리체 (20, 210) 주위를 권취하기 위한 유지 시일재 (24) 로서,

   상기 유지 시일재는 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지고, 무기 섬유로 이루어지며,

   상기 제 1 표면은 각각 2개의 상이한 방향을 따라 병렬로 형성된 복수로 홈형 구조를 가지고, 상기 홈형 구조는, 유지 시일재의 길이 방향과 너비 방향에 대하여 대각선 방향으로 서로 직교하는 노치선에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 유지 시일재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유지 시일재는 니들링 처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유지 시일재.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 유지 시일재는 무기 결합재, 유기 결합재, 또는 무기 결합제 및 유기 결합재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유지 시일재.
4. 배기가스 처리체, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 유지 시일재, 및 상기 배기가스 처리체와 상기 유지 시일재를 내부에 수용하는 케이싱을 포함하는 배기가스 처리 장치로서,

   상기 유지 시일재는 제 1 표면을 가지며, 상기 제 1 표면이 외부가 되도록 상기 배기가스 처리체의 외측 표면의 적어도 일부에 상기 유지 시일재가 권취되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 배기가스 처리체는 촉매 담지체 또는 배기가스 필터인 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 유지 시일재가 권취된 상기 배기가스 처리체는, 압입 방식, 클램쉘 방식, 권취 및 조임 방식, 및 사이징 방식 중 임의의 방식에 의해, 상기 케이싱 안에 수용되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 장치.
7. 배기가스 처리체, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 유지 시일재, 및 상기 배기가스 처리체와 상기 유지 시일재를 내부에 수용하는 케이싱을 포함하는 배기가스 처리 장치의 제조 방법으로서, 상기 방법은

   제 1 표면에 홈형 구조를 갖는 상기 유지 시일재를 제공하는 단계,

   상기 제 1 표면이 외부가 되도록, 상기 배기가스 처리체의 외측 표면의 적어도 일부에 상기 유지 시일재를 권취하는 단계, 및

   상기 유지 시일재가 권취된 상기 배기가스 처리체를, 압입 방식, 클램쉘 방식, 권취 및 조임 방식, 및 사이징 방식 중 임의의 방식에 의해, 상기 케이싱 안에 수용하는 단계를 포함하는 배기가스 처리 장치의 제조 방법.
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