KR100881858B1

KR100881858B1 - 배기가스 정화기의 유지 시일 부재를 제조하기 위한 타발다이 및 이 타발 다이를 이용한 유지 시일 부재의 제조방법

Info

Publication number: KR100881858B1
Application number: KR1020060039015A
Authority: KR
Inventors: 시로 오스미
Original assignee: 이비덴 가부시키가이샤
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2009-02-06
Also published as: KR20070013200A; EP1747861B1; EP1747861A1; CN1904197B; JP2007031866A; ATE408054T1; DE602006002675D1; US20070028744A1; TW200704841A; CN1904197A

Abstract

본 발명은 유지 시일 부재(15)를 제조하기 위해 한 장의 무기질 섬유 매트를 타발하는 타발 다이이다. 타발 다이는 기판(12)에 의해 지지되어 유지 시일 부재를 절취하기 위해 무기질 섬유 매트를 타발하는 타발 블레이드(13)를 포함한다. 탄성적으로 변형가능한 복수의 탄성 부재(14)는 기판에 부착되어 있다.

유지 시일 부재, 무기질 섬유 매트, 타발 다이, 기판, 타발 블레이드

Description

배기가스 정화기의 유지 시일 부재를 제조하기 위한 타발 다이 및 이 타발 다이를 이용한 유지 시일 부재의 제조방법{PUNCHING DIE FOR MANUFACTURING EXHAUST GAS PURIFIER HOLDING SEAL MEMBER AND METHOD FOR MANUFACTURING HOLDING SEAL MEMBER WITH PUNCHING DIE}

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타발 다이의 저면도,

도 1b는 도 1a의 부분 확대도,

도 2는 도 1a의 선 2-2를 따른 단면도,

도 3a 내지 도 3d는 도 1a에 도시된 타발 다이에 의해 무기질 섬유 매트를 타발하는 것을 도시하는 단면도, 및

도 4는 바람직한 실시예의 유지 시일 부재를 갖는 배기가스 정화기 조립체의 부분 절개 사시도이다.

본 발명은 배기가스 정화기 본체의 주위를 감기 위한 유지 시일 부재를 제조하는 데에 사용되는 타발 다이 및 이러한 타발 다이를 이용하여 유지 시일 부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

차량에 사용되는 배기가스 처리장치는 통상적으로 차량의 배기 통로의 도중에 위치되어 있다. 디젤 미립자 필터(DPF, diesel particulate filter)와 분진으로서 언급되는 흑연 미립자를 제거하는 배기가스 정화 촉매장치는 종래에 배기가스 처리장치의 예로서 알려져 있다. 전형적인 배기가스 처리장치는 배기가스 정화기 본체, 이 배기가스 정화기 본체를 둘러싸는 금속 파이프(셸), 및 이 배기가스 정화기 본체와 이 금속 파이프 사이의 간극을 채우는 유지 시일 부재를 포함한다.

유지 시일 부재는 배기가스 정화기 본체가 차량의 진동으로 인해 금속 파이프에 부딪힐 때 파손되는 것을 방지하는 기능을 해야 한다. 유지 시일 부재는 또한 배기가스의 압력을 받을 때 배기가스 정화기 본체가 금속 파이프로부터 떨어져 나가게 되거나 금속 파이프 내에서 이동하게 되는 것을 방지하여야 한다. 또한, 유지 시일 부재는 금속 파이프와 배기가스 정화기 본체 사이의 간극으로부터 배기가스가 누출되는 것을 방지하여야 한다.

종래의 유지 시일 부재는 균일한 두께를 갖는 섬유 매트를 절단함으로써 생산된다(일본특허공개 제2001-316965호 참조). 가위, 칼 또는 타발 블레이드(톰슨 블레이드(Thomson blade))가 섬유 매트를 절단하는 데에 사용된다.

가위나 칼의 사용은 한 장의 섬유 매트에서 유지 시일 부재를 절취하기 위해서 장시간을 필요로 한다. 유지 시일 부재를 절취하기 위해 타발 블레이드를 사용할 때, 절취된 유지 시일 부재는 타발 블레이드들 사이에 갇히게 되는 경향이 있다. 이렇게 갇힌 유지 시일 부재를 타발 블레이드로부터 제거하는 데에는 장시간이 걸린다. 더욱이, 유지 시일 부재는 제거 중에 손상될 수도 있다. 또한, 유지 시일 부재가 공장에서 출하될 수 있도록 하기 위해 유지 시일 부재를 정연하게 배열하는 데에 시간과 수고가 뒤따른다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 타발 방법을 이용하여 소정의 두께를 갖는 무기질 섬유 매트로부터 유지 시일 부재를 절취하는 경우에, 유지 시일 부재를 손상시키지 않으면서 용이하게 절취하는 것이 가능한 배기가스 처리장치의 유지 시일 부재용 타발 다이 및 이를 이용한 유지 시일 부재의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면은 유지 시일 부재를 제조하기 위해 한 장의 무기질 섬유 매트를 타발하는 타발 다이이다. 타발 다이는 기판을 포함한다. 기판에 의해 지지된 타발 블레이드는 유지 시일 부재를 절취하기 위해 무기질 섬유 매트를 타발한다. 탄성적으로 변형가능한 복수의 탄성 부재는 기판에 부착되어 있다.

본 발명의 다른 측면은 유지 시일 부재를 제조하는 방법이다. 이 방법은 절단날을 갖는 타발 블레이드를 기판으로 지지함으로써 타발 다이를 준비하는 공정과, 탄성적으로 변형가능한 탄성 부재를 기판에 부착하는 공정을 포함한다. 이 방법은 무기질 섬유 매트를 지지 테이블 상에 설치하는 공정과, 타발 다이의 절단날이 지지 테이블과 접촉하게 되고 복수의 탄성 부재가 지지 테이블와 무기질 섬유 매트에 의해 압축되어 유지 시일 부재를 형성할 때까지 타발 다이를 무기질 섬유 매트 상에 가압하는 공정과, 타발 블레이드를 지지 테이블로부터 떨어지게 이동시 키는 공정과, 탄성 부재에 의해 발생된 반발력을 사용하여 타발 다이에서 유지 시일 부재를 압출하는 공정을 더 포함한다.

일 실시예에서, 탄성 부재는 발포체 재료로 만들어진다.

일 실시예에서, 발포체 재료는 폴리우레탄 발포체, 폴리에스테르 발포체, 멜라민 수지 발포체, 페놀 수지 발포체, 폴리에틸렌 발포체, 폴리프로필렌 발포체, 폴리스티렌 발포체, 천연 고무 발포체, 합성 고무 발포체, 및 탄성중합 발포체로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나로 만들어진다.

일 실시예에서, 탄성 부재는 균일한 두께와 25 ~ 120 kPa인 25%의 압축 하중을 갖는다.

일 실시예에서, 탄성 부재는 타발 블레이드의 높이 이상의 두께를 갖는다.

일 실시예에서, 탄성 부재는 타발 블레이드로부터 0 초과 내지 10 ㎜ 이하의 간극으로 기판에 부착된다.

일실시예에서, 무기질 섬유 매트는 알루미나 섬유로 만들어진다.

일 실시예에서, 무기질 섬유 매트는 주변부를 포함하되 타발 블레이드가 무기질 섬유 매트를 주변부와 이 주변부를 제외한 복수의 유지 시일 부재로 절단하고, 탄성 부재는 타발 블레이드가 무기질 섬유 매트를 절단할 때 무기질 섬유 매트와 기판에 의해 탄성적으로 압축되고, 탄성 부재는 타발 블레이드가 무기질 섬유 매트를 절단한 후에 타발 블레이드로부터 주변부와 유지 시일 부재를 압출한다.

일 실시예에서, 타발 블레이드와 탄성 부재는 무기질 섬유 매트를 지지하는 지지 테이블에 대면하도록 배열되고, 타발 블레이드는 탄성 부재와 지지 테이블 사이에 유지된 무기질 섬유 매트를 절단한다.

일 실시예에서, 탄성 부재는 무기질 섬유 매트를 타발할 때 압축되어서 타발 다이에서 유지 시일 부재를 압출하는 반발력을 발생시킨다.

본 발명의 다른 측면 및 장점들은 본 발명의 원리를 예로서 예시하는 첨부 도면과 연관하여 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

본 발명의 목적 및 장점들과 함께 본 발명은 다음의 첨부 도면과 함께 본 바람직한 실시예들의 다음 설명을 참조함으로써 잘 이해될 것이다.

(바람직한 실시예의 상세한 설명)

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타발 다이(11)가 첨부 도면을 참조하면서 이제 설명될 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 타발 다이(11)는 기판(12)과, 이 기판(12)에 의해 지지된 복수의 타발 블레이드(13)와, 기판(12)에 부착된 탄성 부재(14)를 포함한다. 탄성 부재(14)는 가압되었을 때 가역적인 방식으로 탄성적으로 변형된다. 타발 다이(11)는 배기가스 정화기 본체로서 기능하는 필터 부재의 주위를 감기 위한 유지 시일 부재(15)를 절취하기 위하여 한 장의 무기질 섬유 매트(16)를 타발한다.

바람직한 실시예의 타발 다이(11)는 한 장의 무기질 섬유 매트(16)로부터 복 수의 유지 시일 부재(15)를 절취한다. 유지 시일 부재(15)는 띠 형상이며, 태브(15b)와 소켓(15a)을 갖는다. 유지 시일 부재(15)는 두께가 균일하다.

무기질 섬유 매트(16)는 균일한 탄성을 갖는 펠트(felt) 또는 부직포로부터 형성되며 두께가 균일하다. 무기질 섬유 매트(16)는 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 실리카와 알루미나가 혼합된 섬유, 유리 섬유 등과 같은 세라믹 섬유로 만들어지는 것이 바람직하다. 무기질 섬유 매트(16)는, 이 매트에 소정의 두께와 반발력을 부여하기 위해, 절단하기 전에 유기 바인더와 함침처리해도 된다. 유기 바인더는 아크릴 수지 또는 폴리 비닐 알콜 등의 수용성 수지나, 아크릴 고무, 니트릴 고무 등의 라텍스일 수도 있다. 유지 시일 부재(15)의 두께는 무기질 섬유 매트(16)의 종류, 촉매 캐리어의 종류, 및 배기가스 정화기 본체의 종류에 따라 결정된다. 무기질 섬유 매트(16)는 부피(두께)를 감소시키기 위해 니들(needle)-타발될 수도 있다.

기판(12)은 목재 또는 베니어 합판으로 만들어진다. 기판(12)은 가공면(12a)을 갖는다. 타발 블레이드(13)는 가공면(12a)으로부터 수직방향으로 돌출되어 있다. 기판(12)의 가공면(12a)은 타발 동작 중에 무기질 섬유 매트(16)를 지지하는 지지 테이블(17)과 평행하게 배열된다. 기판(12)은 지지 테이블(17)에 접근하거나 이로부터 이격되는 왕복운동을 한다. 타발 블레이드(13)는 타발 영역(S)에 위치된 무기질 섬유 매트(16)로부터, 단 한 번의 타발 동작을 통해, 복수의 유지 시일 부재(15)를 절취한다. 기판(12)의 크기는 타발 영역(S)의 크기에 따라 결정된다. 블레이드 홈(12b)은 타발 블레이드(13)의 기단부(13b)를 수용하기 위해 기 판(12)의 가공면(12a) 내에 형성된다. 블레이드 홈(12b)은 예를 들어 레이저 가공을 통해 형성된다.

타발 블레이드(13)는 유지 시일 부재(15)의 형상에 따라 금속 밴드를 절곡함으로써 만들어진다. 타발 블레이드(13)는 유지 시일 부재(15)에 따라 형상화된 절단날(13a)과 블레이드 홈(12b) 내로 삽입된 기단부(13b)를 각각 갖는다. 타발 다이(13)는 예를 들어 격자 형상이며, 유지 시일 부재(15)의 소켓(15a)과 태브(15b)를 형성하는 연결 단부 형성 블레이드(측방향 블레이드)(18)와, 유지 시일 부재(15)의 종방향 측면을 형성하는 측면 형성 블레이드(종방향 블레이드)(19)를 포함한다. 각각의 측방향 블레이드(18)는 소켓(15a)과 태브(15b)의 형상에 따라 절곡되는 절단날을 갖는다. 각각의 종방향 블레이드(19)는 선형의 절단날을 갖는다. 측방향 블레이드(18)와 종방향 블레이드(19)는 복수의 접합부(13C)에서 함께 용접된다. 단 한 번의 타발 동작 중에, 각각의 측방향 블레이드(18)는 2개의 인접한 유지 시일 부재(15) 중 하나에 연결 단부, 즉, 소켓(15a)을 형성하고, 2개의 인접한 유지 시일 부재(15) 중 다른 하나에 연결 단부, 즉, 태브(15b)를 형성한다. 각각의 종방향 블레이드(19)는 2개의 인접한 유지 시일 부재(15)의 종방향 측면을 동시에 형성한다. 그래서, 복수의 유지 시일 부재(15)와 외주부는 타발 블레이드(13)에 의해 한 장의 무기질 섬유 매트(16)로부터 절취된다. 도 1에 도시된 타발 다이(11)를 사용하면, 36개의 유지 시일 부재가 동시에 형성될 것이다.

타발 블레이드(13)의 두께가 어느 특정한 값에 한정되지는 않지만, 이 두께는 0.5 ~ 1.5 ㎜, 바람직하게는 0.8 ~ 1.2 ㎜, 더욱 바람직하게는 1.0 ㎜이다. 타발 블레이드(13)는 0.5 ㎜ 이상의 두께를 가질 때 높은 내구성과 내파손성을 갖는다. 두께가 1.5 ㎜ 이하이면, 타발 블레이드(13)는 유지 시일 부재(15)의 형상에 영향을 미치지 않으면서 금속 밴드를 절곡함으로써 용이하게 형성될 수도 있다. 각각의 절취된 유지 시일 부재(15)는 타발 블레이드들(13)이 적절한 두께를 가진다면 각각의 유지 시일 부재(15)를 둘러싸는 타발 블레이드들(13) 사이에 밀접하게 갇히지는 않을 것이다. 따라서, 절취된 유지 시일 부재(15)는 탄성 부재(14)에 의해 타발 다이(1)로부터 용이하게 압출될 수 있다. 기판(12)의 가공면(12a)으로부터 각각의 타발 블레이드(13)의 절단날(13a) 까지의 높이(h)는 유지 시일 부재(15)의 두께와 재질에 따라 결정된다.

탄성 부재(14)는 기판(12)의 가공면(12a)에 부착된다. 탄성 부재(14)는 타발 블레이드(13)가 지지 테이블(17)로부터 떨어질 때 타발 블레이드(13)에 의해 둘러 싸여져 유지된 각각의 유지 시일 부재(15)를 지지 테이블(17) 쪽으로 압출한다. 탄성 부재(14)는 균일한 두께(t)를 갖는 탄성 층이다. 이 두께(t)는 타발 블레이드의 높이(h)보다 더 큰 것이 바람직하다. 탄성 부재(14)의 두께(t)가 타발 블레이드(13)의 높이(h)보다 더 작다면, 반복적인 타발 동작으로 인해 탄성 부재(14)에 마모가 발생될 것이다. 이러한 경우에, 유지 시일 부재(15)는 충분하게 압출되지 않을 것이다. 그러나, 탄성 부재(14)의 두께(t)가 타발 블레이드(13)의 높이(h)보다 더 크다면, 이것은 유지 시일 부재(15)의 비가역적인 압축 변형을 야기할 것이다. 따라서, 탄성 부재(14)의 두께는 유지 시일 부재(15)의 두께와 타발 블레이드(13)의 높이에 따라 변경되어야 한다. 바람직하게는, 탄성 부재(14)의 두께는 10 ㎜ 이하로 설정되고, 더욱 바람직하게는 3 ~ 7 ㎜로 설정된다.

탄성 부재(14)의 재질은 가압되었을 때 가역적인 방식으로 탄성적으로 변형되는 탄성 재질이기만 하면 특별히 한정되지 않는다. 탄성 부재(14)의 재질은, 예를 들어, 부직포, 유기질이나 무기질 섬유로 만들어진 펠트, 또는 팽창성 재질로 만들어진 발포체일 수도 있다. 발포체를 사용하면, 섬유는 유지 시일 부재 내에서 뒤얽히지 않는다. 탄성 부재(14)용으로 사용가능한 발포체는 폴리우레탄 발포체, 폴리에스테르 발포체, 멜라민 수지 발포체, 페놀 수지 발포체, 폴리에틸렌 발포체, 폴리프로필렌 발포체, 폴리스티렌 발포체, 천연 고무 발포체, 합성 고무 발포체, 및 탄성중합 발포체와 같은 합성 발포체를 포함한다. 탄성 부재(14)는 단일의 탄성 재료나 2개 이상의 탄성 재료들의 조합으로부터 만들어질 수도 있다. 탄성 부재(14)는 단일 층 또는 동일하거나 상이한 탄성 재료의 적층으로 만들어질 수도 있다.

본 발명자들은 다양한 탄성 재료에 대하여 형상 비회복율을 조사하였다. 각각의 탄성 재료에 대한 형상 비회복율은 탄성 재료가 100회의 압축 및 복원을 반복한 경우에 압축 하중의 감소율을 측정함으로써 계산되었다. 낮은 형상 비회복율은 재료가 그 원래 형상과 크기로 회복가능함을 나타낸다. 이 결과는 합성 고무 발포체가 반복되는 압축을 받았을 때 가장 낮은 형상 비회복율을 나타내었음을 보여준다. 따라서, 탄성 부재(14)는 합성 고무 발포체로 만들어지는 것이 가장 바람직하다. 탄성 부재(14)의 형상 비회복율은 낮은 것이 바람직하다. 합성 고무 발포체의 형상 비회복율은 2% 이하이었다. 형상 비회복율이 높은 탄성 재료는 연속적인 타발 동작을 통해 비가역적인 방식으로 압축될 것이다. 그래서, 유지 시일 부재(15)는 충분하게 압출되지 않을 것이다.

탄성 부재(14)에 대한 25%의 압축 하중은 25 ~ 120 kPa 이고, 바람직하게는 30 ~ 100 kPa 이고, 더욱 바람직하게는 40 ~ 60 kPa 이다. 25%의 압축 하중은 미국재료시험협회(ASTM)의 규격(D1056)에 준하여 측정되었다. 25 ~ 120 kPa의 25%의 압축 하중을 갖는 탄성 부재는 타발 블레이드(13)에 의해 유지된 유지 시일 부재(15)를 압출하기에 충분한 반발력을 발생시킬 것이며, 타발 중에 유지 시일 부재(15)의 특성 또는 형상을 변화시키지 않기에 충분하게 부드러울 것이다.

타발 블레이드(13)는 유지 시일 부재(15)의 형상을 각각 갖는 복수의 격벽부를 구획형성한다. 탄성 부재(14)는 기판(12)의 가공면(12a) 상에서 격벽부 내에 배열된다. 탄성 부재(14)는 가공면(12a) 상에서 타발 블레이드(13)의 외측면에 또한 배열된다. 격벽부 내에 위치된 탄성 부재(14)는 격벽부 내로 가압된 유지 시일 부재(15)를 타발 다이(11)로부터 압출하는 기능을 한다. 타발 블레이드(13)의 외측에 위치된 탄성 부재(14)는 타발된 무기질 섬유 매트(16)의 주변부를 타발 다이(11)로부터 압출한다.

탄성 부재(14)는 타발 블레이드(13)가 위치된 부분을 제외하고는 실질적으로 전체 가공면(12a)에 양면 접착 테이프 또는 접착제에 의해 부착된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(14)는 타발 블레이드(13)과 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 각각의 탄성 부재(14)는 그 사이에 간극(20)을 형성하기 위해 타발 블레이드(13)의 측면으로부터 0 초과 내지 10㎜ 이하의 거리 만큼 떨어져 있다. 간극(20)이 10 ㎜ 이상이면, 유지 시일 부재(15)는 간극(20) 내에 갇히기 쉬우므로 간극(20)으로부터 강제로 압출하기가 어렵게 될 것이다. 이것은 유지 시일 부재(15)의 변형을 초래할 수도 있다. 간극(20)이 0 ㎜ 보다 더 크면, 탄성 부재(14)의 반발력은 탄성 부재(14)의 측면과 타발 블레이드(13)의 측면 사이의 마찰 저항에 의해 감소되지 않을 것이다. 더욱 상세하게는, 간극(20)은 5 ㎜ 이다. 간극(20)이 5 ㎜ 이면, 탄성 부재(14)의 반발력은 탄성 부재(14)와 타발 블레이드(13)의 측면들 사이의 마찰 저항에 의해 감소되지 않을 것이다. 더욱이, 탄성 부재(14)의 반발력은 유지 시일 부재(15)의 실질적으로 전체 면 상에 작용할 것이다.

타발 다이(11)의 동작은 이하에서 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명될 것이다.

소정의 두께와 반발력을 갖는 무기질 섬유 매트(16)는 지지 테이블(17) 상에 설치될 것이다. 무기질 섬유 매트(16)는 타발 다이(11)의 타발 영역(S) 내에 위치된다. 타발 다이(11)는 지지 테이블(17)과 평행하게 유지되면서 하강한다(도 3a). 타발 다이(11)를 하강시키는 중에, 탄성 부재(14)는 무기질 섬유 매트(16)와 먼저 접촉하게 된다. 그래서, 무기질 섬유 매트(16)는 탄성 부재(14)와 지지 테이블(17) 사이에 유지된다. 타발 다이(11)가 더 하강하면, 탄성 부재(14)는 압축되고, 타발 블레이드(13)의 절단날(13a)은 무기질 섬유 매트(16)의 상부면과 접촉하게 된다. 이 상태에서, 타발 다이(11)가 더 하강하면, 타발 다이(13)의 절단날(13a)은 지지 테이블(17)과 접촉하게 되고, 유지 시일 부재(15)는 무기질 섬유 매트(16)로 부터 절취된다. 유지 시일 부재(15)는 격벽부 내로 가압되어 타발 블레이드(13)의 두께에 상응하는 양만큼 압축된다. 타발 다이(11)가 상승하면(도 3c), 유지 시일 부재(15)는 탄성 부재(14)의 반발력에 의해 격벽부로부터 압출되게(방출되게) 된다. 이때까지, 타발 블레이드(13)의 절단날(13a)은 무기질 섬유 매트(16)로부터 멀어지게 이동되었다. 그러나, 무기질 섬유 매트(16)는 탄성 부재(14)와 지지 테이블(17) 사이에 여전히 유지된다. 이것은 무기질 섬유 매트(16)를 앞서의 타발과 같이 그 본래 형상으로 유지시킨다. 더욱이, 타발에 의해 얻어진 복수의 유지 시일 부재(15)와 무기질 섬유 매트(16)의 주변부는 정연하게 배열되는 방식으로 유지되므로 떨어져 흩어지지 않는다. 타발 다이(11)는 탄성 부재(14)가 무기질 섬유 매트(16)로부터 멀어지게 이동될 때까지 더 올려진다(도 3d). 그리고 나서, 지지 테이블(17)은 다음 공정으로 운반된다. 타발 다이(11)의 하강과 상승은 지지 테이블(17)을 운반하는 벨트 컨베이어의 이동과 협력하여 수행될 수도 있다. 이 경우에, 타발 다이(11)는 무기질 섬유 매트(16)를 연속적으로 타발할 수도 있다.

배기가스 처리장치의 조립은 이하에서 도 4를 참조하면서 설명될 것이다. 제1 공정에서, 유지 시일 부재(15)는 촉매 캐리어(21)와 같은 배기가스 정화기 본체의 주위에 감겨져 있다. 태브(15b)는 유지 시일 부재(15)의 소켓(15a) 내에 끼워맞춰진다. 이 방식에서, 유지 시일 부재(15)는 유지 시일 부재(15)의 단부들이 서로 중첩하지 않고 촉매 캐리어(21)의 전체 원주의 주위를 감싸게 될 수 있다.

유지 시일 부재(15)가 주위에 감기는 촉매 캐리어(21)는 관형의 금속 셸(23) 내로 가압된다. 유지 시일 부재(15)는 관형의 셸(23) 내로 가압될 때 탄성적으로 압축된다. 촉매 캐리어(21)는 유지 시일 부재(15)의 반발력에 의해 관형의 셸(23) 내에 유지된다. 유지 시일 부재(15)는 촉매 캐리어(21)가 외부로부터 전달되는 진동에 의해 관형의 셸(23)에 부딪히는 것을 방지하는 보호 쿠션으로서 또한 기능한다.

바람직한 실시예는 이하에서 설명되는 이점을 갖는다.

(1) 가공면(12a)에 부착된 탄성 부재(14)는 가압될 때 가역적인 방식으로 탄성적으로 변형된다. 탄성부재(14)의 반발력은 타발된 유지 시일 부재(15)를 타발 다이로부터 방출하는 것을 용이하게 한다.

(2) 바람직한 실시예에 사용된 탄성 부재(14)는 적절한 반발력을 발생한다. 이것은 무기질 섬유 매트(16)로부터 유지 시일 부재(15)를 절개하는 것을 가위나 칼로 절단되는 것보다 더 용이하게 한다.

(3) 탄성 부재(14)는 타발 다이(11)의 격벽부 내에 배열된다. 타발된 유지 시일 부재(15)는 탄성 부재(14)의 반발력에 의해 타발 다이(11)의 격벽부에서 압출된다. 이것은 타발된 유지 시일 부재(15)를 타발 다이(11)의 격벽부로부터 제거할 필요가 없게 한다. 그래서, 유지 시일 부재(15)는 다이로부터 제거될 때 손상되는 것이 방지된다.

(4) 탄성 부재(14)는 25%의 조절된 압축 하중과 균일한 두께를 갖는다. 그러므로, 유지 시일 부재(15)의 특성은 탄성 부재(14)에 의해 가압되더라도 변화하지 않는다.

(5) 유지 시일 부재(15)는 압축 공기를 격벽부로 공급하기 위해 종래 기술에서 사용된 배관 및 펌프 등과 같은 복잡한 설비가 필요 없이 격벽부로부터 제거된다.

(6) 균일한 두께를 갖는 탄성 부재(14)는 타발 동작 중에 무기질 섬유 매트(16)와 균일하고 평행하게 접촉하게 된다. 따라서, 타발된 유지 시일 부재(15)는 정연하게 배열되므로 흩뜨려지지 않는다. 이것은 유지 시일 부재를 공장에서 출하되기 전에 정연하게 배열할 필요가 없게 한다.

(7) 탄성 부재(14)는 블레이드 홈(12b)이 위치된 부분을 제외한 실질적으로 전체의 가공면(12a) 상에 배열된다. 이것은 유지 시일 부재(15)의 전체 면이 균일하게 압출되도록 한다.

(8) 탄성 부재(14)가 합성 수지 발포체로 만들어지면, 반발력은 장시간 동안 유지된다. 이것은 연속적인 타발 동작에서 반복되는 사용에 바람직하다.

(9) 지지 테이블(17) 상에 설치된 무기질 섬유 매트(16)는 타발 동작의 바로 전에 타발 블레이드(13)에 대면하도록 위치된다. 이것은 결함이 있는 유지 시일 부재의 생산을 방지한다.

(10) 탄성 부재(14)는 무기질 섬유 매트(16)의 주변부에 대면하는 위치에서 가공면(12a) 상에 또한 배열된다. 이것은 무기질 섬유 매트(16)의 주변부가 변위되는 것을 방지한다. 타발된 여러 장의 무기질 섬유 매트(16)는 그 주변부만을 동시에 제거하도록 적층될 수도 있다.

(11) 무기질 섬유 매트(16)가 알루미나 섬유로 만들어지면, 이 매트로부터 얻어진 유지 시일 부재(15)는 높은 반발력을 가지므로 촉매 캐리어(21)를 높은 신뢰성으로 유지시킬 것이다. 알루미나 섬유로 만들어진 무기질 섬유 매트(16)가 사용되면, 25%의 특정한 압축 하중을 갖는 탄성 부재(14)를 사용하는 것이 바람직하다.

(12) 타발 다이(11)에 의해 절취된 유지 시일 부재(15)는 균일한 절단면과 균일한 두께를 갖는다. 따라서, 소켓(15a)과 태브(15b)는 동일하게 형상화된다. 이것은 촉매 캐리어(21) 내로 완벽하게 끼워 맞춰지게 하는 유지 시일 부재(15)를 제조한다.

바람직한 실시예는 이하에서 설명되는 바와 같이 변경될 수도 있다.

기판(12)은 금속 재질로 만들어진다.

블레이드 홈(12b)은 타발 블레이드(13)에 대응하는 기판(12)의 가공면(12a) 내에 부분적으로 또는 전체적으로 형성될 수도 있다. 타발 블레이드들(13)은 각각 나사나 볼트 등의 체결구에 의해 기판(12)에 고정될 수도 있다.

관통공은 기판(12) 내에 블레이드 홈(12b)과 연통하도록 형성될 수도 있다. 타발 블레이드(13)의 안정성과 내구성은 타발 블레이드(13)의 일부를 관통공 내로 삽입함으로써 개선될 것이다.

무기질 섬유 매트(16)와 접촉하게 되는 탄성 부재(14)의 접촉면(가압면)은 필수적으로 편평할 필요는 없다. 원하는 반발력이 유지되는 한, 탄성 부재(14)의 접촉면은 마운드 형상으로 되거나 굴곡될 수도 있으며, 홈, 오목부 또는 돌출부를 포함할 수도 있다.

지지 테이블(17)이 타발 다이(11) 대신에 상승 및 하강될 수도 있다.

타발 다이(11)는 단 한 장의 무기질 섬유 매트로부터 하나 이상의 유지 시일 부재(15)를 절취할 수도 있다.

지지 테이블(17)의 재질은 한정되지 않는다. 무기질 섬유 매트(16)를 평행하게 지지할 수 있고 절단날(13a)을 손상시키지 않는 한, 어떠한 재질이라도 사용될 수 있다. 지지 테이블의 재질은, 예를 들어, 폴리프로필렌 수지와 같은 수지, 고무, 발포체 또는 섬유의 적층체와, 이러한 수지, 고무, 발포체로 코팅된 적층체일 수도 있다.

유지 시일 부재(15)는 촉매 캐리어(21)에 부가하여 디젤 미립자 필터(DPF)의 주위에 또한 감겨질 수도 있다.

유지 시일 부재의 시험예는 이하에서 설명될 것이다.

타발 블레이드(13) 및 이 타발 블레이드(13)에 의해 구획형성된 격벽부 내에 배열된 탄성 부재(14)를 갖는 타발 다이는 시험예 1 ~ 7의 각각에 대하여 준비되었다. 시험예 1 ~ 7에 사용된 탄성 부재는 우레탄 발포체로 만들어졌으며 이하의 표 1에 도시된 바와 같이 25%의 압축 하중(CLD@25)을 갖는다. 각각의 타발 다이에 의해 얻어진 유지 시일 부재의 두께가 측정되었다. 그 결과는 이하에 도시된 표 1에 도시되어 있다.

시험예	CLD@25 (kPa)	실험 1			실험 2
시험예	CLD@25 (kPa)	성공 압출 횟수/타발 동작 횟수	두께 (㎜)	유효 차이	성공 압출 횟수/타발 동작 횟수	두께 (㎜)	유효 차이
비교예	-	-	6.42	-	-	6.45	-
1	1	1/10	6.45*	-	0/10	6.48*	-
2	25.2	8/10	6.42	없음	0/10	6.55	-
3	30.1	10/10	6.38	없음	9/10	6.40	없음
4	50.8	10/10	6.43	없음	10/10	6.44	없음
5	100.3	10/10	6.48	없음	10/10	6.38	관찰됨
6	119.8	10/10	6.35	없음	10/10	6.35	관찰됨
7	131.2	10/10	6.27	관찰됨	10/10	6.27	관찰됨

(압출성 시험)

지지 테이블(17) 상에 설치된 알루미나 섬유 매트(16)는 시험예 1 ~ 7의 타발 다이에 의해 압출되었다. 이 타발은 각각의 시험예에 대하여 10회 실시되었다. 유지 시일 부재(15)가 격벽부로부터 성공적으로 압출된 횟수가 집계되었다.

25%의 압축 하중의 측정은 ASTM D1056에 준하여 수행되었다.

실험예 1에서, 300 ㎜ × 80 ㎜ 의 장방 형상을 갖는 격벽부는 타발 블레이드(13)에 의해 구획형성되었다. 타발 블레이드(13)의 높이(h)와 동일한 두께(t)를 갖는 탄성 부재는 격벽부의 각각의 실질적으로 전체의 면에 부착되었다.

실험예 2에서, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 장방 형상을 갖는 격벽부는 타발 블레이드(13)에 의해 구획형성되었다. 타발 블레이드(13)의 높이(h)와 동일한 두께(t)를 갖는 탄성 부재는 격벽부의 각각의 실질적으로 전체의 면에 부착되었다.

비교예에서, 매트(16)로부터 유지 시일 부재를 절취하는 데에 타발 다이(11) 대신에 칼이 사용되었다.

(유지 시일 부재의 두께)

시험예 1 ~ 7 및 비교예의 유지 시일 부재의 두께는 고정된 하중 하에서 측정되었다. 10회의 타발 동작에 의해 생산된 유지 시일 부재의 두께의 평균이 각각의 시험예에 대하여 얻어졌다. 각각의 시험예의 유지 시일 부재의 평균 두께와 비교예의 유지 시일 부재의 두께 사이의 심각한 차이에 대하여 조사되었다.

표 1에 도시된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실험 1에서, 유지 시일 부재의 두께는 120 kPa 이상인 25%의 압축 하중을 갖는 탄성 부재를 사용할 때 유효하게 감소되었다. 너무 얇은 유지 시일 부재가 촉매 캐리어의 주위에 감겨 진다면, 촉매 캐리어가 변위되기 쉬우므로 촉매 캐리어와 셸 사이에 간극이 쉽게 형성된다. 실험 1에서, 유지 시일 부재를 압출하는 데에 있어서의 실패 가능성은 25 kPa 미만인 25%의 압축 하중을 갖는 탄성 부재를 사용할 때 증가되었음이 확인되었다.

실험 2에서, 유지 시일 부재의 두께가 100 kPa 이상인 25%의 압축 하중을 갖는 탄성 부재를 사용할 때 비교예에 대비한 유효 차이가 있음이 확인되었다. 그 이유는 비교적 크기가 작은 유지 시일 부재가 타발 동작 중에 탄성 부재로부터 가압되기가 더 쉽기 때문인 것으로 사려된다. 실험 2에서, 유지 시일 부재를 압출하는 데에 있어서의 실패 가능성은 30 kPa 미만인 25%의 압축 하중을 갖는 탄성 부재를 사용할 때 증가되었음이 확인되었다. 그 이유는 유지 시일 부재가 실험 1 보다 크기가 더 작지만, 유지 시일 부재의 크기에 대한 타발 블레이드의 두께의 비율이 실험 1 보다 더 크기 때문인 것으로 사려된다. 따라서, 유지 시일 부재는 실험 1보다 더 밀접하게 타발 블레이드들 사이에서 유지된다. 성공적인 압출 가능성의 저하와 치수(두께) 오차는 유지 시일 부재의 생산성을 저하시킨다.

일본특허공개 제2001-316965호의 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.

본 발명은 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 한 많은 다른 특정한 형태로 실시될 수도 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 예들과 실시예들은 본 명세서에 기술된 상세한 설명에 한정되는 것이 아니라 첨부된 청구범위의 범주 및 그 동일성 범위 내에서 변경될 수 있다.

본 발명에 의하면, 타발 방법을 이용하여 소정의 두께를 갖는 무기질 섬유 매트로부터 유지 시일 부재를 절취하는 경우에, 유지 시일 부재를 손상시키지 않으면서 용이하게 절취하는 것이 가능한 배기가스 처리장치의 유지 시일 부재용 타발 다이 및 이를 이용한 유지 시일 부재의 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

유지 시일 부재(15)를 제조하기 위해 한 장의 무기질 섬유 매트(16)를 타발하는 것으로서, 기판(12)과, 기판(12)에 의해 지지되어 유지 시일 부재를 절취하기 위해 무기질 섬유 매트를 타발하는 타발 블레이드(13)를 포함하는 타발 다이(11)로서,

기판에 부착되어 탄성적으로 변형가능한 복수의 탄성 부재(14)를 포함하되, 상기 탄성 부재는 균일한 두께와 25 ~ 120 kPa의 25%인 압축 하중을 갖고, 상기 탄성 부재는 타발 블레이드로부터 0 초과 내지 10 ㎜ 이하의 간극으로 기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 타발 다이.
제1 항에 있어서,

탄성 부재는 발포체 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 타발 다이.
제2 항에 있어서,

발포체 재료는 폴리우레탄 발포체, 폴리에스테르 발포체, 멜라민 수지 발포체, 페놀 수지 발포체, 폴리에틸렌 발포체, 폴리프로필렌 발포체, 폴리스티렌 발포체, 천연 고무 발포체, 합성 고무 발포체, 및 탄성중합 발포체로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 타발 다이.
삭제
제1 항에 있어서,

상기 탄성 부재의 두께는 상기 타발 블레이드의 높이 이상인 것을 특징으로 하는 타발 다이.
삭제
제1 항 내지 제3 항 및 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,

무기질 섬유 매트는 알루미나 섬유로 만들어지는 것을 특징으로 하는 타발 다이.
제1 항 내지 제3 항 및 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,

무기질 섬유 매트는 주변부를 포함하되 타발 블레이드가 무기질 섬유 매트를 주변부와 이 주변부를 제외한 복수의 유지 시일 부재로 절단하고,

탄성 부재는 타발 블레이드가 무기질 섬유 매트를 절단할 때 무기질 섬유 매트와 기판에 의해 탄성적으로 압축되고,

탄성 부재는 타발 블레이드가 무기질 섬유 매트를 절단한 후에 타발 블레이드로부터 주변부와 유지 시일 부재를 압출하는 것을 특징으로 하는 타발 다이.
제1 항 내지 제3 항 및 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,

타발 블레이드와 탄성 부재는 무기질 섬유 매트를 지지하는 지지 테이블에 대면하도록 배열되고, 타발 블레이드는 탄성 부재와 지지 테이블 사이에 유지된 무기질 섬유 매트를 절단하는 것을 특징으로 하는 타발 다이.
제1 항 내지 제3 항 및 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,

탄성 부재는 무기질 섬유 매트를 타발할 때 압축되어서 타발 다이에서 유지 시일 부재를 압출하는 반발력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 타발 다이.
유지 시일 부재를 제조하는 방법으로서,

절단날을 갖는 타발 블레이드를 기판으로 지지함으로써 청구항 제1 항에 따른 타발 다이를 준비하고, 탄성적으로 변형가능한 탄성 부재를 기판에 부착하는 공정과;

무기질 섬유 매트를 지지 테이블 상에 설치하는 공정과;

타발 다이의 절단날이 지지 테이블과 접촉하게 되고 복수의 탄성 부재가 지지 테이블와 무기질 섬유 매트에 의해 압축되어 유지 시일 부재를 형성할 때까지 타발 다이를 무기질 섬유 매트 상에 가압하는 공정과;

타발 블레이드를 지지 테이블로부터 떨어지게 이동시키고, 탄성 부재에 의해 발생된 반발력을 사용하여 타발 다이에서 유지 시일 부재를 압출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유지 시일 부재 제조방법.