KR101306292B1

KR101306292B1 - 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이

Info

Publication number: KR101306292B1
Application number: KR1020060085161A
Authority: KR
Inventors: 전윤기; 한대곤
Original assignee: 주식회사 칸세라
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2013-09-09
Also published as: KR20080021931A

Abstract

본 발명은 다수의 허니컴 세그먼트를 접합시키는 데에 사용되는 접합다이에 관한 것이다. 본 발명은 접합재의 여액(남은 액)이 함입되는 여액 유입홈이 형성된 접합다이를 제공한다. 본 발명에 따르면, 여액 유입홈에 접합재의 여액이 함입, 제거되어 수평도와 이형성이 저하되는 현상이 방지된다.

허니컴, 세그먼트, 접합다이, 필터, 구조체

Description

허니컴 세그먼트 접합용 접합다이 {DIE DEVICE FOR BONDING HONEYCOMB SEGMENTS}

도 1은 허니컴 구조체의 사시도이다.

도 2는 허니컴 구조체를 구성하는 세그먼트의 사시도 이다.

도 3은 상기 도 2의 A-A선 단면도이다.

도 4는 종래 기술에 따른 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제1형태에 따른 접합다이를 보인 절단 사시도이다.

도 6은 상기 도 5의 단면도로서 허니컴 세그먼트가 안착된 모습을 보인 것이다.

도 7은 본 발명의 제2형태에 따른 접합다이를 보인 절단 사시도이다.

도 8은 상기 도 7의 단면도로서 허니컴 세그먼트가 안착된 모습을 보인 것이다.

도 9는 본 발명의 접합다이에 설치되는 여액 제거판의 바람직한 실시예를 보인 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 허니컴 세그먼트 20 : 접합재

25 : 접합재의 여액 100 : 접합다이

120,220 : 여액 유입홈 130 : 안착홈

200 : 여액 제거판 200A : 좌판

200B : 우판 260 : 격판

본 발명은 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접합재의 여액(남은 액)이 함입되는 여액 유입홈을 형성시킴으로써, 세그먼트 사이에 개재되고 남은 여액이 함입, 제거되게 하여, 허니컴 세그먼트의 접합공정에서 여액에 의해 수평도가 저하되거나 이형성이 떨어지는 현상을 방지할 수 있는 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이에 관한 것이다.

일반적으로, 배기가스 중에 포함된 분진(particulate)을 제거하는 필터(filter) 등의 용도로 허니컴(Honeycomb) 구조체가 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 있다. 그러나 코디에라이트는 녹는점이 낮아 허니컴 구조체의 재생과정(고온의 열을 가하여 흡착된 분진을 연소, 제거하는 고온 처리 과정)에서 녹 아버리거나 파괴되는 문제점이 있다.

이에 따라, 녹는점이 높고 열전도율이 높은 탄화규소(SiC)가 선호되고 있다. 그러나 탄화규소(SiC)는 열팽창 계수가 커 소결 시 균열이 발생하므로, 일반적으로 사각기둥 형태의 허니컴 세그먼트(honeycomb segment)를 제조한 다음, 상기 허니컴 세그먼트를 다수 개 접합시키고 있다. 이를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 허니컴 구조체의 일반적인 모습을 보인 사시도이고, 도 2는 허니컴 세그먼트의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 허니컴 구조체는 일반적으로 다수의 허니컴 세그먼트(1)가 접합된 구조를 가지며, 상기 허니컴 세그먼트(1)에는 분진을 포함한 배기가스(G)가 통과되는 곳으로서, 다공성의 격벽(2)에 의해 마련된 다수의 채널(3)이 형성되어 있다. 그리고 채널(3)은 입구와 출구 쪽 중에서 선택된 어느 한쪽의 말단에 밀봉재(4)가 교대로 패킹, 마감되어 있다. 이에 따라, 유입된 배기가스(G)는 다공성의 격벽(2)을 통과한 후, 인접하는 다른 채널(3)을 통하여 유출된다. 이때, 배기가스(G)에 포함된 분진은 다공성의 격벽(2)에 포집된다.

허니컴 구조체는 위와 같은 허니컴 세그먼트(1)를 다수 개 접합시키고, 접합체의 외주부분을 연삭 처리한 다음, 내열성의 마감재(5)로 외벽 처리함으로써 도 1에 보인 바와 같은 원기둥 형태를 갖도록 제조되고 있다. 이때, 다수의 허니컴 세그먼트(1)를 접합함에 있어서는 접합다이가 사용된다. 도 4는 종래 기술에 따른 접합다이의 단면도를 보인 것이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 허니컴 세그먼트(1)는 접합다이(6) 위에 다수 개 적층, 배열되어지되, 허니컴 세그먼트(1)의 사이에 페이스트상(paste phase)의 접합재(7)가 도포된 상태에서 적층, 배열된 후, 건조, 경화, 소결되어 접합된다.

그러나 위와 같은 접합공정에서 허니컴 세그먼트(1)와 허니컴 세그먼트(1)의 사이에 개재되고 남은 접합재(7)의 여액(7a)은 압력 강하에 의해 흘러나오게 되는 데, 종래 기술에 따른 접합다이(6)는 상기와 같은 여액(7a)을 제거할 만한 어떠한 수단이 강구되지 않아 수평도와 이형성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 허니컴 세그먼트(1)는 인접하는 세그먼트(1)와 상호 수평적으로 접합되어야 하는데, 상기 여액(7a)에 의해 서로 어긋나 수평도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 허니컴 세그먼트(1)를 접합다이(6)로부터 박리하는 과정에서는 상기 여액(7a)에 의해 이형성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 접합재의 여액이 함입될 수 있는 여액 유입홈을 형성시킴으로써, 여액에 의해 수평도가 저하되거나 이형성이 떨어지는 현상을 방지할 수 있는 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 허니컴 세그먼트를 접합재로 접합 시키기 위한 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이에 있어서,

허니컴 세그먼트가 안착되는 면에, 접합재의 여액이 함입되는 여액 유입홈이 형성된 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이를 제공한다.

또한, 본 발명은 접합재의 여액이 함입되는 여액 유입홈이 형성된 여액 제거판이 설치된 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이를 제공한다. 이때, 상기 여액 제거판은 접합다이로부터 자유롭게 분리가 가능하도록 설치된 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 도시한 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로서, 이는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 제1형태에 따른 접합다이를 보인 절단 사시도이고, 도 6은 상기 도 5의 단면도로서 허니컴 세그먼트가 안착된 모습을 보인 것이다.

도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 접합다이(100)는, 본 발명의 제1형태에 따라서 허니컴 세그먼트(10)가 안착되는 면에 여액 유입홈(120)이 형성된 구조를 갖는다. 상기 여액 유입홈(120)은 접합재(20)의 여액(25)이 함입되는 곳으로서, 이는 접합다이(100)의 성형 시 형틀의 표면 구조에 의해 형성되거나, 또는 천공, 연삭 등의 기계적인 후처리 공정에 의해 형성될 수 있다. 이러한 여액 유입홈(120)은 허니컴 세그먼트(10)와 맞닿는 면, 즉, 접합다이(100)의 상부 면에 일정한 간격을 두고 균일하게 형성되는 것이 바람직하며, 이는 접합다이(100)의 가로방향(도 5에서 x방향), 세로방향(도 5에서 y방향) 또는 대각선방향으로 길게 형성될 수 있다. 여액 유입홈(120)은, 바람하게는 격자구조(grid structure)로 형성되는 것이 좋다. 여기서, 격자구조란 여액 유입홈(120)이 가로방향(도 5에서 x방향), 세로방향(도 5에서 y방향) 및 대각선방향으로 조합되어 형성된 구조로서, 도 5에서는 가로방향(도 5에서 x방향)과 세로방향(도 5에서 y방향)으로 조합되어 형성된 격자구조를 예시하였다.

도 6을 참조하여 설명하면, 다수의 허니컴 세그먼트(10)를 이들 사이에 페이스트상의 접합재(20)를 도포한 상태로 적층, 배열하게 되면, 압력(P)에 의해 접합재(20)의 여액(25)이 흘러나오게 되는데, 흘러나온 여액(25)은 여액 유입홈(120)에 함입된다. 상기 여액 유입홈(120)에 함입된 여액(25)은 건조 후에 솔(brush)로 털어 제거되거나 샌드 블라스트(sand blast) 공정에 의해 제거될 수 있다. 이때, 상기 접합재(20)에는 간격유지구(22)가 함유된 것이 좋다. 상기 간격유지구(22)는 세그먼트(10) 간의 간격을 일정하게 유지시키는 것으로서, 이는 구형, 다각형의 입방체가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 고온 열처리 시 분해될 수 있는 유기물 비드(Organic bead)가 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 여액(25)이 여액 유입홈(120)에 합입, 제거되어 여액(25)에 의해 수평도가 저하되는 현상이 방지된다. 또한, 접합 후 허니컴 세그먼트(10)를 접합다이(100)로부터 박리하는 과정에서 여액(25)에 의해 이형성이 떨어지는 현상이 방지된다. 그리고 여액 유입홈(120)에 의해 세그먼트(10)와 접합다이(100)의 접촉 면적이 작아져 접합다이(100)로부터의 이형성은 더욱 향상된다.

본 발명의 접합다이(100)는 위와 같은 여액 유입홈(120)이 형성된 것이면, 본 발명에 포함하며, 그 재질에 있어서는 특별히 한정하는 것은 아니지만 탄화규소(SiC), 세라믹, 금속 등으로부터 선택될 수 있다.

또한, 본 발명의 접합다이(100)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 허니컴 세그먼트(10)가 안착되는 면이 "V"자형인 것이 바람직하다. 구체적으로, 적층, 배열된 허니컴 세그먼트(10)들이 안착되는 상부 면에 "V"자형의 안착홈(130)이 형성되고, 상기 안착홈(130)의 표면에 여액 유입홈(120)이 형성되어 있는 구조가 바람직하다. 그리고 상기 "V"자형의 안착홈(130)은 90도의 각도(θ)를 가지는 것이 좋다. 이와 같이, 상기 안착홈(130)이 90도의 각도(θ)를 가지는 "V"자형인 경우, 다수의 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.

도 7은 본 발명의 제2형태에 따른 접합다이를 보인 절단 사시도이고, 도 8은 도 7의 단면도로서 허니컴 세그먼트가 안착된 모습이다.

본 발명에 따른 접합다이(100)는, 본 발명의 제2형태에 따라서 허니컴 세그먼트(10)가 안착되는 면에 별도의 여액 제거판(200)이 설치된 구조를 갖는다. 이때, 상기 여액 제거판(200)에는 여액 유입홈(220)이 형성되어 있다. 상기 여액 제거판(200)에 형성된 여액 유입홈(220)은 도 7에 도시한 바와 같이, 가로방향(도 7에서 x방향)과 세로방향(도 7에서 y방향)으로 배열되어 격자구조로 형성된 것이 바 람직하다.

위와 같은 여액 제거판(200)은 특별히 한정하는 것은 아니지만 탄화규소(SiC), 세라믹 또는 금속 등의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 여액 제거판(200)은 접합다이(100)에 완전히 고정된 구조로 설치될 수 있으나, 바람직하게는 자유롭게 분리가 가능하도록 설치되는 것이 좋다. 구체적으로, 여액 제거판(200)은 별도의 체결부재(도시하지 않음)의 체결 없이 접합다이(100) 상에 거치되는 구조로 설치되거나, 또는 체결부재(도시하지 않음)에 의해 체결되어지되, 상기 체결부재의 해체에 의해 분리가 가능하도록 설치되는 것이 좋다. 이와 같이, 여액 제거판(200)이 자유롭게 분리가 가능하도록 설치된 경우, 접합다이(100)로부터 분리시켜 여액 유입홈(220)에 함입된 여액(25)을 용이하게 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 접합다이(100)에는 "V"자형의 안착홈(130)이 형성되고, 상기 여액 제거판(200)은 상기 "V"자형의 안착홈(130)에 삽입될 수 있는 형태로서 "V"자형인 것이 바람직하다. 구체적으로, 여액 제거판(200)은 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 좌판(200A)과 우판(200B)으로 구성되어지되, 상기 좌판(200A)과 우판(200B)은 "V"자 형상으로 일체로 성형되거나, 또는 별도로 성형된 다음 "V"자 형상으로 결합된 것이 좋다. 이때, 여액 제거판(200)은 90도의 각도(θ)를 가지는 "V"자형인 것이 더욱 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 여액 제거판(200)의 바람직한 실시예를 보인 사시도이다.

도 9를 참조하면, 상기 여액 제거판(200)은, 두개의 평판, 즉 평판 상의 좌 판(200A)과 우판(200B)이 "V"자 형상으로 일체로 구성되어지되, 상기 평판 상의 좌판(200A)과 우판(200B)에는 이로부터 상향 돌출된 다수의 격판(260)이 마련되어, 상기 격판(260)의 구획에 의해 다수의 여액 유입홈(220)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 이때, 격판(260)은 x방향 및 y방향으로 마련되어 격자구조를 갖는다.

또한, 상기 격판(260)의 두께(T₂₆₀)는 여액 유입홈(220)의 폭(W₂₂₀)에 비해 특별히 한정하는 것은 아니지만, 1/2(2분의 1) 내지 1/8(8분의 1) 정도 더 얇은 것이 좋다.(즉, 도 9에서 T₂₆₀ = W₂₂₀의 1/2 내지 1/8) 격판(260)의 두께(T₂₆₀)가 너무 두꺼우면 여액 유입홈(250)으로의 접합재 여액(25)의 함입이 자유롭지 않을 수 있으며, 격판(260)의 두께(T₂₆₀)가 너무 얇으면 허니컴 세그먼트(10)의 지지 강도가 약해질 수 있다.

본 발명에 따른 접합다이(100)는 다수의 허니컴 세그먼트(10)를 접합재(20)로 접합시키기 위한 작업공정에 유용하게 사용된다. 이때, 전술한 바와 같이 여액 유입홈(120)(220)에 접합재(20)의 여액(25)이 함입, 제거되어 수평도와 이형성이 저하되는 현상이 방지되는 효과를 갖는다.

Claims

삭제
허니컴 세그먼트(10)를 접합재(20)로 접합시키기 위한 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이에 있어서,

90도의 각도(θ)를 갖는 "V"자형의 안착홈(130);

상기 안착홈(130)으로부터 분리 가능하도록 설치되며, 평판 상의 좌판(200A)과 우판(200B)이 상기 안착홈(130)과 대응되게 "V"자 형상으로 형성된 여액 제거판(200); 및

상기 여액 제거판(200)의 허니컴 세그먼트(10)가 안착되는 면에, 접합재(20)의 여액(25)이 함입되도록 형성된 여액 유입홈(220);을 포함하며,

상기 여액 유입홈(220)은 여액 유입홈(220)의 폭(W₂₂₀)보다 1/2 내지 1/8 더 얇은 두께(T₂₆₀)의 격판(260)의 구획에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이.
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제2항에 있어서,

상기 여액 유입홈(220)은 격자구조로 형성된 것을 특징으로 하는 허니컴 세그먼트 접합용 접합다이.