KR101265820B1 - 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재 및 이를 이용한허니컴 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재 및 이를 이용한 허니컴 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄화규소(SiC) 분말; 표면에 실리카(SiO2)가 피복된 탄화규소(SiC) 파이버; 및 무기바인더를 포함하여, 열전도성이 우수하여 재생효율이 향상되고, 고상 결정 반응에 의해 소결 수축이 최소화되어 열 크랙이 방지된 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재 및 이를 이용한 허니컴 구조체를 제공한다.
탄화규소, 허니컴, 세그먼트, 접합재, 필터

Description

탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재 및 이를 이용한 허니컴 구조체 {MATERIALS FOR CONNECTING SIC HONEYCOMB SEGMENTS AND HONEYCOMB STRUCTURE USING THE SAME}
본 발명은 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재 및 이를 이용한 허니컴 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 탄화규소질 허니컴 세그먼트를 접합시키기 위한 접합재를 조성함에 있어서, 탄화규소(SiC) 파이버를 포함시킴으로써, 재생효율과 내열충격성이 우수하고 열 크랙 발생을 방지할 수 있는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재 및 이를 이용한 허니컴 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 다공성의 허니컴(Honeycomb) 구조체는 촉매 담체나 배기가스 중에 포함된 분진(particulate)을 제거하기 위한 필터(filter)의 용도로 많이 사용되고 있다. 이러한 허니컴 구조체는 주로 열팽창 계수가 작은 코디에라이트(cordierite)계의 세라믹으로 제조되어 왔다. 코디에라이트는 다양한 크기 및 형상을 가지는 허니컴 구조체를 자유롭게 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나 코 디에라이트는 녹는점이 낮아 허니컴 구조체의 재생과정, 구체적으로 고온의 열을 가하여 흡착된 분진(카본 덩어리 등)을 산화, 제거하는 고온 처리 과정에서 국부적으로 녹아버리거나 파괴되는 문제점이 있다.
이에 따라, 녹는점이 높고 열전도특성이 우수한 탄화규소(SiC)질이 선호되고 있다. 그러나 탄화규소(SiC)는 열팽창 계수가 커 소결 시 균열이 발생하므로, 이러한 탄화규소(SiC)를 주재료로 하여 허니컴 구조체를 제조하는 경우에는, 일반적으로 사각기둥 바(bar) 형상의 허니컴 세그먼트(honeycomb segment)로 제조한 다음, 상기 허니컴 세그먼트를 다수 개 접합시켜 제조하고 있다.
도 1은 허니컴 세그먼트의 사시도를 보인 것이고, 도 2는 도 1에 보인 허니컴 세그먼트를 다수 개 접합시킨 허니컴 구조체를 보인 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 탄화규소질 허니컴 세그먼트(1)는 일반적으로 벌집구조의 정사각기둥 형상을 갖는다. 그리고 분진이 포함되어 있는 배기가스가 통과되는 곳으로서, 다공성의 격벽(2)에 의해 마련된 채널(3)이 그의 길이방향으로 관통되어 있다.
일반적으로, 상기 탄화규소질 허니컴 세그먼트(1)는 탄화규소(SiC) 분말에 소결을 위한 무기바인더와 성형성을 위한 유기바인더을 첨가한 다음, 이를 압출성형 및 절단한 후, 소결 공정을 거쳐 제조된다. 그리고 접합재(4)에 의해 다수 개 접합된 후, 외주부분이 연삭 처리된 다음, 내열성의 외벽 마감층(5)이 형성되어 도 2에 보인 바와 같은 원기둥 형태의 허니컴 구조체로 제조된다. 이와 같은 원기둥 형태의 허니컴 구조체는 디젤 엔진의 필터로 많이 사용된다.
이때, 상기 접합재(4)는 허니컴 세그먼트(1)와 마찬가지로 내열성(고온에서 녹지 않을 것)은 물론 내열충격성(고온에서 깨지거나 균열이 발생하지 않을 것) 등이 요구된다. 접합재(4)는, 일반적으로 탄화규소(SiC), 무기바인더 및 유기바인더(또는) 등으로 조성되고 있다.
그러나 위와 같이 조성된 종래의 접합재(4)는, 탄화규소(SiC)질 허니컴 세그먼트(1) 자체와 비교하여 열전도성이 상대적으로 떨어진다. 이에 따라, 열 재생과정에서 접합재(4)가 있는 영역이 허니컴 세그먼트(1) 간의 열장벽(thermal barrier) 역할을 하게 되어, 재생 시 허니컴 구조체(예, 필터) 중심부의 열이 외곽으로 전달되는 것을 방해하여 재생효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 종래의 접합재(4) 조성은 소결 과정에서 수축율이 높아 열 크랙이 발생되고 내열충격성이 약하여 불량률이 많은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열전도성이 개선되어 재생효율이 향상되고, 소결에 따른 수축이 최소화되어 열 크랙 발생이 방지되며, 내열충격성이 향상된 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재 및 이를 이용한 허니컴 구조체를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탄화규소(SiC) 분말; 실리카(SiO2)가 피복된 탄화규소(SiC) 파이버; 및 무기바인더를 포함하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재를 제공한다.
또한, 본 발명은 탄화규소(SiC) 분말; 탄화규소(SiC) 파이버; 실리카(SiO2); 및 무기바인더를 포함하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재를 제공한다.
이에 더하여, 본 발명은 실리카(SiO2)가 피복된 탄화규소(SiC) 분말; 탄화규소(SiC) 파이버; 및 무기바인더를 포함하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재를 제공한다.
이때, 상기 탄화규소(SiC) 파이버는, 그의 길이 방향을 따라서 중공(Hollow)이 형성된 중공의 탄화규소(SiC) 파이버인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 다수의 탄화규소질 허니컴 세그먼트가 접합되어 구성된 허 니컴 구조체에 있어서, 상기 허니컴 세그먼트가 상기 본 발명에 따른 접합재에 의해 접합된 허니컴 구조체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 접합재가 탄화규소질 허니컴 세그먼트와 동일한 수준의 열전도성을 갖게 되어, 열 재생 시 중심부의 고온의 열이 외곽으로 빠르게 전달되어 재생효율이 향상되고, 고상 결정 반응에 의해 소결 수축이 최소화되어 열 크랙이 방지된다. 또한, 접합재의 성분으로서 중공(Hollow) 타입의 탄화규소(SiC) 파이버가 적용된 경우 열팽창성이 개선되어 내열충격성이 향상되는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 접합재는 탄화규소(SiC) 허니컴 세그먼트 상호간을 접합하기 위해 사용되며, 탄화규소(SiC) 분말 및 무기바인더를 포함하되, 본 발명의 제1형태에 따라서 표면에 실리카(SiO2)가 피복된 탄화규소(SiC) 파이버(fiber)를 더 포함한다. 상기 탄화규소(SiC) 분말은, 바람직하게는 5㎛ ~ 200㎛ 입도 크기의 것이 좋으며, 상기 무기바인더는 소결을 위한 성분으로서, 이는 고상 및 액상을 포함한다. 상기 무기바인더는 예를 들어 알루미나(Al2O3) 분말, 알루미나 솔(Al2O3 sol), 점토(clay) 분말 및 장석 분말 등으로 이루어진 군중에서 선택된 1종 또는 2종 이상 을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미나(Al2O3) 분말 또는 알루미나 솔(Al2O3 sol)을 사용하는 것이 좋다.
위와 같이 조성된 본 발명에 따른 접합재는 소결 후, 탄화규소질 허니컴 세그먼트와 동일한 수준의 열전도성을 가지며, 고온 소결에 의해 구성 성분간의 결합력이 증가되고 소결 수축율이 저하된다. 구체적으로, 탄화규소(SiC) 파이버에 의해 열전도성이 증가되며, 난소결성인 탄화규소(SiC) 분말과 탄화규소(SiC) 파이버는, 상기 탄화규소(SiC) 파이버에 피복된 실리카(SiO2)에 의해, 고온 소결 과정에서 표면 반응되어 결합력이 증가됨과 동시에 소결에 따른 수축 현상이 최소화된다.
이때, 상기 무기바인더로는 알루미나(Al2O3) 분말 또는 알루미나 솔(Al2O3 sol)이 바람직한데, 이와 같이 무기바인더로서 알루미나(Al2O3)가 사용된 경우, 고온의 열처리(소결 과정)에 의해 하기 화학식 1의 결정구조로 소결된다. 구체적으로, 상기 알루미나(Al2O3)와 탄화규소(SiC) 파이버에 피복된 실리카(SiO2)가 고온(1200℃ 이상) 소결 과정에서 고상 반응하여, 본 발명에 따른 접합재는 하기 화학식 1에 보인 무기물 조성의 결정구조로 소결된다.
[화학식 1]
SiC-(Al2O3)x-SiO2(1-x)-SiC
(위 식에서, 0 < x < 1 이다.)
보다 구체적으로, 탄화규소(SiC) 분말 상호간, 탄화규소(SiC) 파이버 상호간, 그리고 탄화규소(SiC) 분말과 탄화규소(SiC) 파이버는 소결에 따른 고상 반응에 의해 (Al2O3)x-SiO2(1-x) 무기물 조성의 가교 결정구조로 결합되어 결합력이 증대된다. 또한, 허니컴 세그먼트 자체를 구성하는 탄화규소(SiC)와도 고상 반응에 의해 위와 같은 결정구조로 소결되어 결합력이 향상되고, 우수한 접합강도를 가지면서 열전도성이 향상된다. 아울러, 탄화규소(SiC) 분말 간은 고상 반응에 의해 접합되기 때문에 종래의 접합재에서 발생하는 소결 수축 현상이 최소화된다. 이에 따라, 본 발명에 따르면, 열전도성이 향상되어 열 재생 시 허니컴 구조체 중심부의 고온의 열이 빠르게 외곽으로 전달되어, 최외곽에 위치한 세그먼트에서도 재생이 가능한 온도에 빠르게 도달하여 재생효율이 증가된다. 그리고 소결에 따른 수축 형상이 최소화되어 열 크랙 발생이 방지된다.
본 발명에 따른 접합재는, 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여, 상기 실리카(SiO2)가 코팅(SiO2 막이 형성)된 탄화규소(SiC) 파이버는 20 ~ 80중량부, 상기 무기바인더는 10 ~ 50중량부를 포함할 수 있다. 이때, 탄화규소(SiC) 파이버의 함량이 20중량부 미만이면 본 발명에서 목적하는 열전도성 증가 효과와 소결 수축율 감소 효과를 기대하기 어렵고, 80중량부를 초과하면 과잉 함유에 따른 상승효과 크지 않을 뿐만 아니라 상대적으로 탄화규소(SiC) 분말의 함량이 작아져 강도 면에서 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 상기 무기바인더의 함량이 10중량부 미만이면 소 결 시 탄화규소(SiC) 상호간을 결합시키는 결속력이 약하고, 50중량부를 초과하면 과잉 함유에 따른 상승효과가 부족할 뿐만 아니라 상대적으로 탄화규소(SiC) 성분이 작아져 강도 면에서 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 상기 실리카(SiO2)는 탄화규소(SiC) 파이버 100중량부에 대하여 5 ~ 30중량부로 피복될 수 있다. 이때, 실리카(SiO2)의 피복량이 5중량부 미만이면 (Al2O3)x-SiO2(1-x) 무기물 조성의 가교 결정성이 부족하여 양호한 결합력 증대 및 소결 수축율 감소 효과를 기대하기 어렵고, 30중량부를 초과하면 기공이 너무 커지고 충격 강도가 약해질 수 있어 바람직하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 접합재는, 본 발명의 제2형태에 따라서 탄화규소(SiC) 분말 및 무기바인더를 포함하되, 열전도성 향상 및 소결에 따른 수축율 감소를 위한 성분으로서 탄화규소(SiC) 파이버 및 실리카(SiO2)를 더 포함한다.
이때, 상기 실리카(SiO2)는 전술한 바와 같이 소결에 따른 고상 반응을 통해 탄화규소(SiC) 분말과 탄화규소(SiC) 파이버 간의 결속력을 증가시키고, 소결 수축율을 저하시키는 것으로서, 이는 솔(sol) 형태나 분말 형태로 적용된 것을 포함한다. 구체적으로, 무기바인더로서 알루미나(Al2O3) 분말 또는 알루미나 솔(Al2O3 sol)이 사용된 경우, 상기 실리카(SiO2)는 상기 알루미나(Al2O3)와 (Al2O3)x-SiO2(1-x) 무기물 조성의 가교 결정구조로 형성하여 결합력을 증대시키고 소결 수축 현상을 최소화한다.
상기 본 발명의 제2형태에 따른 접합재는, 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 상기 탄화규소(SiC) 파이버는 20 ~ 80중량부, 상기 무기바인더는 10 ~ 50중량부로 포함하여 조성될 수 있다. 또한, 상기 실리카(SiO2)는 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 5 ~ 30중량부로 포함될 수 있다. 이때, 실리카(SiO2)의 함량이 5중량부 미만이면 (Al2O3)x-SiO2(1-x) 무기물 조성의 가교 결정성이 부족하여 양호한 결합력 증대 및 소결 수축율 감소 효과를 기대하기 어렵고, 30중량부를 초과하면 기공이 너무 커지고 충격 강도가 약해질 수 있어 바람직하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 접합재는, 본 발명의 제3형태에 따라서 탄화규소(SiC) 분말 및 무기바인더를 포함하되, 열전도성 향상 등을 성분으로서 탄화규소(SiC) 파이버를 더 포함하고, 상기 탄화규소(SiC) 분말은 실리카(SiO2)가 피복된 것이 적용된다. 이때, 전술한 바와 같이 상기 탄화규소(SiC) 파이버는 열전도성 향상시켜 재생 효율을 증가시키고, 상기 탄화규소(SiC) 분말에 피복된 실리카(SiO2)는 소결에 따른 고상 반응을 통해 탄화규소(SiC) 분말과 탄화규소(SiC) 파이버 간의 결속력을 증가시키고, 소결 수축율을 저하시킨다. 구체적으로, 전술한 바와 같이 무기바인더로서 알루미나(Al2O3) 분말 또는 알루미나 솔(Al2O3 sol)이 사용된 경우, 상기 탄화규소(SiC) 분말에 피복된 실리카(SiO2)는 상기 알루미나(Al2O3)와 (Al2O3)x-SiO2(1-x) 무기물 조성의 가교 결정구조로 형성하여 결합력을 증대시키고 소결 수축 현상을 최소화한다.
상기 본 발명의 제3형태에 따른 접합재는, 실리카(SiO2)가 피복된 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 상기 탄화규소(SiC) 파이버는 20 ~ 80중량부, 상기 무기바인더는 10 ~ 50중량부로 포함하여 조성될 수 있다. 또한, 상기 실리카(SiO2)는 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 5 ~ 30중량부로 피복될 수 있다. 이때, 실리카(SiO2)의 피복량이 5중량부 미만이면 (Al2O3)x-SiO2(1-x) 무기물 조성의 가교 결정성이 부족하여 양호한 결합력 증대 및 소결 수축율 감소 효과를 기대하기 어렵고, 30중량부를 초과하면 기공이 너무 커지고 충격 강도가 약해질 수 있어 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 탄화규소(SiC) 파이버는, 그 길이방향으로 중공(Hollow)을 가지는 튜브(tube) 형태로서, 중공 탄화규소(SiC) 파이버인 것이 좋다. 이러한 중공 탄화규소(SiC) 파이버는 열팽창성을 개선하여 내열충격성을 향상시켜 본 발명에 바람직하게 적용된다.
아울러, 본 발명에 따른 접합재는 유기바인더(또는 물) 및/또는 비드(bead)를 더 포함할 수 있다.
상기 유기바인더(또는 물)는 슬러리(slurry)나 페이스트상(paste phase)이 되도록 점도를 조절하기 위한 것으로서, 이때 유기바인더는 예를 들어 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 이러한 유기바인더(또는 물)는 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 20 ~ 100중량부로 포함될 수 있다. 이때, 유기바인더(또는 물)의 함량이 20중량부 미만으로 너무 낮거나 100중량부를 초과하여 너무 높으면 점도가 높거나 낮아 취급이 불편할 수 있다.
상기 비드(bead)는 허니컴 세그먼트의 접합 시 세그먼트들 간의 균일한 간격을 유지하기 위한 것으로서, 이러한 비드(bead)는 중공이 형성된 구형의 중공구인 것이 바람직하다. 상기 비드(bead)는 고온 소결 시 열분해될 수 있는 고분자 재질로 선택되는 것이 좋다. 바람직하게는 1000℃ 이하의 온도에서 열분해될 수 있는 고분자 재질인 것이 좋다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 허니컴 구조체를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 허니컴 구조체의 예시적인 형태를 보인 사시도이고, 도 4는 상기 도 3에 보인 허니컴 구조체를 구성하는 허니컴 세그먼트의 사시도이며, 도 5는 상기 도 4의 A-A선 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 허니컴 구조체(100)는 원기둥이나 다각기둥 형태를 가질 수 있다. 도 3에는 원기둥 형태를 예시하였다.
본 발명에 따른 허니컴 구조체(100)는 도 4에 보인 바와 같은 사각기둥 형태의 허니컴 세그먼트(10)를 먼저 압출, 소결하여 제조한 후, 상기 허니컴 세그먼트(10)를 접합재(20)를 이용하여 다수 개 접합시킨 것으로서, 상기 허니컴 세그먼트(10)는 탄화규소(SiC)를 주요 구성성분으로 한 다공성 소결체이다. 이때, 상기 접합재(20)는 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 접합재로 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 허니컴 세그먼트(10)는 도 5에 보인 바와 같이 분진을 포함한 배기가스(G)가 통과되는 곳으로서, 다공성의 격벽(12)에 의해 마련된 채널(14)이 그의 길이방향으로 다수 개 형성된 구조를 갖는다. 그리고 상기 채널(14)의 입구와 출구 쪽 중에서 선택된 어느 한쪽에는 마감부(15)가 형성되어 있다. 구체적으로, 도 3에서 제1채널(14-1)의 입구가 마감되면, 인접하는 제2채널(14-2)은 출구가 마감되어, 채널(14)은 입구나 출구 중에서 선택된 어느 한쪽에 마감부(15)가 형성된 구조를 갖는다. 이에 따라, 채널(14-1) 안으로 유입된 배기가스(G)는 다공성의 격벽(12)을 통과한 후, 인접하는 다른 채널(14-2)을 통하여 유출된다. 그리고 배기가스(G)에 포함된 분진은 다공성의 격벽(12)에 포집된다. 상기 마감부(15)는 위와 같이 유입된 배기가스(G)가 격벽(12)을 통과한 다음 인접하는 채널(14-2)로 유출될 수 있게끔 유로를 차단시켜 분진이 격벽(12)에 포집되게 하는 것으로서, 이러한 마감부(15)는 통상과 같은 세라믹 성분이 패킹된 후, 소결 처리되어 형성될 수 있다.
위와 같은 허니컴 세그먼트(10)의 사이에는 접합재(20)가 개재된 다음, 소결을 통해 접합된다. 그리고 외주부분이 연삭 처리된 후, 외부 둘레를 따라서 내열성의 외벽 마감층(30)이 형성되어 3에 보인 바와 같은 원기둥 형태를 가지는 본 발명에 따른 허니컴 구조체(100)로 제조된다.
이때, 본 발명에 따른 접합재(20)를 이용하여 상기 허니컴 세그먼트(10)를 접합시키는 바람직한 방법을 설명하면 다음과 같다. 이를 도 6 및 도 7을 참조하 여 설명한다.
도 6은 본 발명에 유용하게 사용될 수 있는 접합다이(150)를 보인 사시도이고, 도 7은 상기 접합다이(150) 상에 다수의 세그먼트(10)가 접합되고 있는 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 접합다이(150)는 그의 상부 면에 V자형의 홈(155)을 가지는 것이 바람직하다. 이와 함께 상기 접합다이(150)는 허니컴 세그먼트(10)가 안착되는 면, 즉 V자형의 홈(155)의 표면에 여액 유입홈이 형성된 구조가 좋다. 보다 바람직하게는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 접합다이(150)의 상부에는 V자형의 여액 제거판(200)이 설치되어지되, 상기 여액 제거판(200)에 격자구조로 여액 유입홈(220)이 형성되어 있는 것이 좋다.
위와 같은 V자형의 홈(155), 바람직하게는 90도의 V자형의 홈(155, θ=90도)을 가지는 접합다이(150)를 사용하는 경우, 허니컴 세그먼트(10)의 적층, 배열 시, 하향하는 압력(P)이 중심을 향하여 균일하게 분산되어 세그먼트(10)들이 흐트러짐이 없이 보다 더 용이하게 직사각형 형태로 접합될 수 있는 이점이 있다.
또한, 다수의 허니컴 세그먼트(10)의 사이에 본 발명에 따른 접합재(20)를 도포한 상태로 적층, 배열하게 되면, 압력(P)에 의해 접합재(20)의 여액(25)이 흘러나올 수 있는데, 이때 흘러나온 여액(25)은 여액 유입홈(220)에 함입된다. 상기 여액 유입홈(220)에 함입된 여액(25)은 건조 후에 솔(brush)로 털어 제거되거나 샌드 블라스트(sand blast) 공정에 의해 제거될 수 있다. 이에 따라, 접합재(20)의 여액(25)이 여액 유입홈(220)에 합입, 제거되어 여액(25)에 의해 수평도가 저하되 는 현상이 방지되며, 접합 후 세그먼트(10)를 접합다이(150)로부터 박리하는 과정에서 여액(25)에 의해 이형성이 떨어지는 현상이 방지된다. 그리고 여액 유입홈(220)에 의해 세그먼트(10)와 접합다이(150)의 접촉 면적이 작아져 접합다이(150)로부터의 이형성은 더욱 향상된다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 접합재(20)에 중공구와 같은 비드(22)가 함유된 경우, 상기 비드(22)에 의해 세그먼트(10) 간의 간격이 일정하게 유지된다.
상기 세그먼트(10)들은 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 접합재(20)에 의해 접합되는데, 이때 접합재(20)를 구성하는 무기바인더로서 알루미나(Al2O3) 분말 또는 알루미나 솔(Al2O3 sol)이 사용된 경우, 상기 세그먼트(10)들은 상기 화학식 1에 보인 무기물 조성의 결정구조의 소결체로 접합된다.
또한, 상기 외벽 마감층(30)의 재료를 본 발명에 따른 접합재(20)로 사용하면 바람직한데, 이와 같이 외벽 마감층(30)이 본 발명에 따른 접합재(20)로 적용된 경우, 열방출이 빨라 외벽 마감층(30)이 대기 사이에서의 급격한 열 변화(thermal gradient)가 최소화되어 열충격에 의한 파손이나 균열이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 허니컴 구조체(100)는 배기가스 중에 포함된 분진(particulate)을 제거하는 필터(filter), 예를 들면 디젤 엔진에 장착되는 디젤 파티귤레이트 필터(DPF ; Diesel Particulate Filter)로 유용하게 사용된다. 또한, 본 발명에 따른 허니컴 구조체는 촉매 등을 지지하기 위한 담체 등의 용도로 사용될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 허니컴 세그먼트의 사시도이다.
도 2는 도 1에 보인 허니컴 세그먼트를 다수 개 접합시켜 구성한 허니컴 구조체의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 허니컴 구조체의 예시적인 형태를 보인 사시도이다.
도 4는 상기 도 3에 보인 허니컴 구조체를 구성하는 허니컴 세그먼트의 사시도이다.
도 5는 상기 도 4의 A-A선 단면도이다.
도 6은 본 발명에 유용하게 사용될 수 있는 접합다이를 보인 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 접합재를 이용하여 다수의 세그먼트를 접합방법을 설명하기 위한 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 허니컴 세그먼트 20 : 접합재
22 : 비드 25 : 접합재 여액
150 : 접합다이 200 : 여액 제거판

Claims (25)

  1. 탄화규소(SiC) 분말;
    실리카(SiO2)가 피복되고, 길이 방향을 따라서 중공이 형성된 탄화규소(SiC) 파이버; 및
    무기바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    접합재는 유기바인더(또는 물)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  4. 제1항에 있어서,
    접합재는 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 실리카(SiO2)가 코팅된 탄화규소(SiC) 파이버 20 ~ 80중량부; 및 무기바인더 10 ~ 50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  5. 제4항에 있어서,
    접합재는 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 유기바인더(또는 물) 20 ~ 100중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  6. 제1항에 있어서,
    접합재는 허니컴 세그먼트 간의 간격을 유지하는 비드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  7. 제1항에 있어서,
    무기바인더는 알루미나 분말 또는 알루미나 솔인 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  8. 제7항에 있어서,
    접합재는 열처리에 의해 하기 화학식 1의 결정구조로 소결되는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
    [화학식 1]
    SiC-(Al2O3)x-SiO2(1-x)-SiC
    (위 식에서, 0 < x < 1 이다.)
  9. 탄화규소(SiC) 분말;
    길이 방향을 따라서 중공이 형성된 탄화규소(SiC) 파이버;
    실리카(SiO2); 및
    무기바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    접합재는 유기바인더(또는 물)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  12. 제9항에 있어서,
    접합재는 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 탄화규소(SiC) 파이버 20 ~ 80중량부; 실리카(SiO2) 5 ~ 30중량부; 및 무기바인더 10 ~ 50중량부를 포함하 는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  13. 제12항에 있어서,
    접합재는 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 유기바인더(또는 물) 20 ~ 100중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  14. 제9항에 있어서,
    접합재는 허니컴 세그먼트 간의 간격을 유지하는 비드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  15. 제9항에 있어서,
    무기바인더는 알루미나 분말 또는 알루미나 솔인 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  16. 제15항에 있어서,
    접합재는 열처리에 의해 하기 화학식 1의 결정구조로 소결되는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
    [화학식 1]
    SiC-(Al2O3)x-SiO2(1-x)-SiC
    (위 식에서, 0 < x < 1 이다.)
  17. 실리카(SiO2)가 피복된 탄화규소(SiC) 분말;
    길이 방향을 따라서 중공이 형성된 탄화규소(SiC) 파이버; 및
    무기바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서,
    접합재는 유기바인더(또는 물)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  20. 제17항에 있어서,
    접합재는 실리카(SiO2)가 피복된 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 탄화규소(SiC) 파이버 20 ~ 80중량부; 및 무기바인더 10 ~ 50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  21. 제20항에 있어서,
    접합재는 실리카(SiO2)가 피복된 탄화규소(SiC) 분말 100중량부에 대하여 유기바인더(또는 물) 20 ~ 100중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  22. 제17항에 있어서,
    접합재는 허니컴 세그먼트 간의 간격을 유지하는 비드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  23. 제17항에 있어서,
    무기바인더는 알루미나 분말 또는 알루미나 솔인 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
  24. 제23항에 있어서,
    접합재는 열처리에 의해 하기 화학식 1의 결정구조로 소결되는 것을 특징으로 하는 탄화규소질 허니컴 세그먼트용 접합재.
    [화학식 1]
    SiC-(Al2O3)x-SiO2(1-x)-SiC
    (위 식에서, 0 < x < 1 이다.)
  25. 다수의 탄화규소질 허니컴 세그먼트가 접합되어 구성된 허니컴 구조체에 있어서,
    상기 허니컴 세그먼트는 제1항, 제3항 내지 제9항, 제11항 내지 제17항 및 제19항 내지 제24항 중 어느 하나의 항에 따른 접합재에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체.
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