KR20050023341A

KR20050023341A - 허니컴 구조체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20050023341A
Application number: KR10-2004-7021177A
Authority: KR
Inventors: 나테마사유키; 가네코다카히사; 와다유키히사
Original assignee: 니뽄 가이시 가부시키가이샤
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-03-09
Also published as: EP1516658A1; WO2004002607A1; EP1516658A4; PL204796B1; AU2003244005A1; US7052735B2; JP2004025098A; KR100587878B1; US20050221014A1; EP1516658B1; PL374600A1; JP4136490B2; DE60330341D1

Abstract

본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법은, 허니컴 구조체(1)의 단부면을 슬러리(8)가 저장 보관된 저류 용기(9) 중에 침지하고, 저류 용기(9)의 내부 저면에 대하여 압압함으로써 적어도 일부의 셀(3)에 슬러리(8)를 압입시켜 플러깅부(2)를 형성하고, 이어서 플러깅부(2)가 형성된 허니컴 구조체(1)를 저류 용기(9)로부터 꺼내어 적어도 일부의 셀(3)이 플러깅된 허니컴 구조체(1)를 얻는 것으로, 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층(10)을 형성하여 양자를 일단 분리한 후, 플러깅부(2)가 형성된 허니컴 구조체(1)를 저류 용기(9)로부터 꺼내는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

허니컴 구조체의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING HONEYCOMB STRUCTURES}

본 발명은, 예컨대 집진용 필터로서 적합하게 이용되는, 복수의 셀 중의 적어도 일부의 셀이 플러깅된 허니컴 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

최근에 화학, 전력, 철강, 산업 폐기물 처리를 비롯한 여러 분야에 있어서, 공해 방지 등의 환경 대책, 고온 가스로부터의 제품 회수 등의 용도로 이용되는 집진용 필터로서, 내열성, 내식성이 우수한 세라믹으로 이루어지는 허니컴 구조체가 이용되고 있다. 예컨대, 디젤 기관으로부터 배출되는 미립자를 포집하는 디젤 미립자 필터(DPF) 등과 같이 고온, 부식성 가스 분위기하에서 사용되는 집진용 필터로서, 세라믹으로 이루어지는 허니컴 구조체가 적합하게 이용되고 있다.

상기와 같은 집진용 필터로서 이용되는 허니컴 구조체는, 압력 손실이 낮고 높은 포집 효율을 얻을 수 있는 구조일 것이 요구된다. 그래서, 복수의 셀 중의 적어도 일부의 셀이 플러깅된 허니컴 구조체, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 셀(23)의 입구측 단부면(B)과 출구측 단부면(C)이 번갈아 플러깅부(22)에 의해서 플러깅된 구조의 허니컴 구조체(21)가 이용되고 있다. 이러한 구조의 허니컴 구조체(21)에 따르면, 피처리 가스(G₁)를 입구측 단부면(B)에서 셀(23)로 도입하면, 먼지나 미립자가 격벽(24)에서 포착되는 한편, 다공질의 격벽(24)을 투과하여 인접하는 셀(23)로 유입된 처리 종료 가스(G₂)가 출구측 단부면(C)에서 배출되기 때문에, 피처리 가스(G₁) 중의 먼지나 미립자가 분리된 처리 종료 가스(G₂)를 얻을 수 있다.

상기와 같은 플러깅부를 갖는 허니컴 구조체는, 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 갖는 허니컴 구조체의 단부면을 적어도 세라믹 분말과 분산 매체를 함유하는 슬러리가 저장 보관된 저류(貯留) 용기 중에 침지하고, 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압함으로써 복수의 셀 중의 적어도 일부의 셀에 슬러리를 압입시켜 플러깅부를 형성하며, 이어서, 예컨대 저류 용기 중에 침지한 허니컴 구조체를 그대로 위쪽으로 끌어올리는 등의 방법으로, 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 저류 용기로부터 꺼냄으로써 제조할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 제조 방법에 의해서 제조된 허니컴 구조체는 플러깅부에 결함이 생긴다고 하는 문제가 있었다. 도 3은 허니컴 구조체(21)의 입구측 단부면(B) 근방의 모식적인 확대 단면도이지만, 원래 도 3의 (ⅰ)에 도시된 바와 같이 형성되어야 하는 플러깅부(22)에 도 3의 (ⅱ)에 도시된 바와 같이 수축 덴트(shrunk dent)(26)가 발생하고, 극단적인 경우에는 도 3의 (ⅲ)에 도시된 바와 같이 플러깅부(22)를 관통하는 구멍(27)이 뚫린다고 하는 문제가 있었다.

수축 덴트(26)가 발생한 경우에는 플러깅부(22)의 신뢰성이 저하된다고 하는 문제점이 있고, 또한 플러깅부(22)를 관통하는 구멍(27)이 뚫리는 경우에는 집진용 필터로서 이용할 때에, 구멍(27)으로부터 먼지나 미립자가 새어서 필터로서 기능하지 않게 된다. 따라서, 종래에는 도 3의 (ⅳ)에 도시된 바와 같이 셀(23)에 플러깅부(22)를 형성하는 세라믹 슬러리를 필요 이상으로 압입하여, 플러깅 깊이(d)를 깊게 함으로써, 상기와 같은 문제를 피하고 있었다. 그러나, 플러깅 깊이(d)를 깊게 한 경우에는, 셀(22)을 구분하는 격벽(24)의 표면적, 즉 여과 면적이 감소하게 되어 바람직하지 못하다.

도 1의 (a)∼(c)은 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법의 한 실시형태를 보여주는 공정도로서, 도 1의 (a)는 플러깅부를 형성하는 공정, 도 1의 (b)은 공기층을 형성하는 공정, 도 1의 (c)은 허니컴 구조체를 빼내는 공정을 보여주는 모식도이다.

도 2는 일반적인 허니컴 구조체의 구조를 보여주는 모식도이다.

도 3은 허니컴 구조체의 입구측 단부면 근방의 모식적인 확대 단면도이다.

도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 종래의 허니컴 구조체의 제조 방법의 일 실시형태를 보여주는 공정도로서, 도 4의 (a)는 플러깅부를 형성하는 공정, 도 4의 (b)는 허니컴 구조체를 빼내는 공정을 보여주는 모식도이다.

도 5의 (a)∼(c)는 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법의 다른 실시형태를 보여주는 공정도로서, 도 5의 (a)는 플러깅부를 형성하는 공정, 도 5의 (b)는 공기층을 형성하는 공정, 도 5의 (c)는 허니컴 구조체를 빼내는 공정을 보여주는 모식도이다.

도 6의 (a)∼(c)는 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법의 또 다른 실시형태를 보여주는 공정도로서, 도 6의 (a)는 플러깅부를 형성하는 공정, 도 6의 (b)은 공기층을 형성하는 공정, 도 6의 (c)은 허니컴 구조체를 빼내는 공정을 보여주는 모식도이다.

도 7의 (a)∼(c)는 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법의 또 다른 실시형태를 보여주는 공정도로서, 도 7의 (a)는 플러깅부를 형성하는 공정, 도 7의 (b)은 공기층을 형성하는 공정, 도 7의 (c)은 허니컴 구조체를 빼내는 공정을 보여주는 모식도이다.

도 8의 (a)∼(c)는 허니컴 구조체의 형상을 보여주는 개략적인 사시도로서, 도 8의 (a)는 원통형 허니컴 구조체, 도 8의 (b)는 사각기둥형 허니컴 구조체, 도 8의 (c)는 삼각기둥형 허니컴 구조체를 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 9의 (a)∼(c)는 허니컴 구조체의 셀 형상을 보여주는 모식도로서, 도 9의 (a)는 사각형 셀, 도 9의 (b)는 육각형 셀, 도 9의 (c)는 삼각형 셀을 보여주는 모식도이다.

도 10의 (a)∼(d)는 슬러리 압입 방법을 보여주는 모식도이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 플러깅부에 수축 덴트가 발생하거나, 혹은 플러깅부를 관통하는 구멍이 뚫리는 사태를 유효하게 방지할 수 있는 허니컴 구조체의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명자는 전술한 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 플러깅부를 형성하고, 이어서 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 저류 용기로부터 빼낼 때에, 플러깅부와 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리한 후, 저류 용기로부터 허니컴 구조체를 빼냄으로써, 상기한 목적을 달성할 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은 이하의 허니컴 구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

(1) 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 갖는 세라믹으로 이루어지는 허니컴 구조체의 단부면을, 적어도 세라믹 분말과 분산 매체를 함유하는 슬러리가 저장 보관된 저류 용기 중에 침지하고, 상기 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압함으로써 상기 복수의 셀 중의 적어도 일부의 셀에 상기 슬러리를 압입시켜 플러깅부를 형성하며, 이어서 상기 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 상기 저류 용기로부터 꺼냄으로써, 상기 복수의 셀 중의 적어도 일부의 셀이 플러깅된 허니컴 구조체를 얻는 허니컴 구조체의 제조 방법으로서, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리한 후, 상기 저류 용기로부터 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 빼내는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체의 제조 방법.

(2) 상기 허니컴 구조체의 단부면에 있어서 상기 셀 중 일부를 마스킹하고, 상기 허니컴 구조체의 마스킹한 단부면을 상기 슬러리가 저장 보관된 저류 용기 중에 침지하며, 상기 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압함으로써 나머지 셀에 상기 슬러리를 압입시켜 플러깅부를 형성하는 상기 (1)에 기재한 허니컴 구조체의 제조 방법.

(3) 상기 플러깅부를 형성한 후, 상기 허니컴 구조체의 플러깅부가 형성된 쪽의 단부면과 상기 저류 용기의 내부 저면을 상대적으로 회전시키면서 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면을 분리함으로써, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재한 허니컴 구조체의 제조 방법.

(4) 상기 플러깅부를 형성한 후, 상기 저류 용기의 저면부를 슬라이드하여 상기 저류 용기의 저면을 개방함으로써, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재한 허니컴 구조체의 제조 방법.

(5) 상기 플러깅부를 형성한 후, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 공기를 도입함으로써, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재한 허니컴 구조체의 제조 방법.

이하, 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법의 실시형태를 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

본 발명자는 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법을 개발할 때에, 우선 플러깅부에 수축 덴트가 발생하거나 혹은 플러깅부를 관통하는 구멍이 뚫리는 이유를 검토했다. 그 결과, 종래와 같이 셀에 슬러리를 압입시켜 플러깅부를 형성하고, 이어서 저류 용기 중에 침지한 허니컴 구조체를 그대로 위쪽으로 끌어올리는 등의 방법으로, 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 저류 용기로부터 빼낸 경우, 플러깅부(셀 내에 압입된 슬러리)와 저류 용기의 내부 저면이 밀착 상태를 형성하는 것에 기인하여, 플러깅부에 수축 덴트가 발생하거나 혹은 플러깅부를 관통하는 구멍이 뚫린다는 것을 알아냈다.

구체적으로 말하면, 플러깅부를 갖는 허니컴 구조체를 제조할 때에는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 허니컴 구조체(21)의 단부면을 슬러리(28)가 저장 보관된 저류 용기(29) 중에 침지하고, 저류 용기(29)의 내부 저면에 대하여 압압함으로써 격벽(24)에 의해서 구분된 셀(23)에 슬러리(28)를 압입시켜 플러깅부(22)를 형성하는 것인데, 슬러리(28)의 압입시에 플러깅부(22)[셀(23) 내에 압입된 슬러리(28)]에 부압(負壓)이 작용함으로써, 플러깅부(22)와 저류 용기(29)의 내부 저면이 밀착 상태를 형성하게 된다. 그리고, 플러깅부(22)와 저류 용기(29)의 내부 저면이 밀착 상태를 형성한 채로[플러깅부(22)에 부압이 작용한 상태 그대로] 저류 용기(29) 중에 침지한 허니컴 구조체(21)를 위쪽으로 끌어올리는 등의 방법으로 허니컴 구조체(21)를 저류 용기(29)로부터 빼내면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 플러깅부(22)에 수축 덴트(26)가 발생하거나 혹은 플러깅부를 관통하는 구멍이 뚫리는 것이다.

상기한 바와 같이, 플러깅부에 수축 덴트가 발생하거나 혹은 플러깅부를 관통하는 구멍이 뚫리는 것은, 플러깅부에 부압이 작용한 상태 그대로 허니컴 구조체를 저류 용기로부터 빼내는 것에 기인하는 것이기 때문에, 이러한 사태를 방지하기 위해서는 플러깅부에 작용하고 있는 부압을 해제한 후에, 저류 용기로부터 허니컴 구조체를 빼내면 된다.

그래서, 본 발명에서는, 플러깅부를 형성한 후, 플러깅부와 저류 용기의 내부 저면이 밀착 상태를 형성한 채로(플러깅부에 부압이 작용한 상태 그대로), 허니컴 구조체를 저류 용기로부터 빼내는 것이 아니라, 도 1의 (a)∼(c)에 도시된 바와 같이 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면 사이에 미리 공기층(10)을 형성하여 양자를 일단 분리한 후, 허니컴 구조체(1)를 저류 용기(9)로부터 빼내는 것으로 했다. 이와 같이 하면, 슬러리(8)의 압입시에 플러깅부(2)[셀(3) 내에 압입된 슬러리(8)]에 작용하고 있었던 부압이 해제되고, 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면의 밀착 상태도 해소된 후에, 허니컴 구조체(1)를 저류 용기(9)로부터 빼내기 때문에, 플러깅부(2)에 수축 덴트가 발생하거나 혹은 플러깅부를 관통하는 구멍이 뚫리는 사태를 유효하게 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법에서는, 수축 덴트 등이 발생하지 않기 때문에, 종래 10 mm 정도로 필요 이상 깊게 하고 있었던 플러깅 깊이를 1∼5 mm 정도로 얕게 할 수 있다. 따라서, 셀(3)을 구분하는 격벽(4)[도 1의 (a)∼(c) 참조]의 표면적, 즉 필터의 여과 면적을 감소시키는 일없이, 효과적으로 플러깅을 실시할 수 있다.

본 발명의 제조 방법의 대상이 되는 허니컴 구조체는, 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 갖는 세라믹으로 이루어지는 허니컴 구조체이다. 세라믹이라면 그 재질에 대해서는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 코디에라이트로 이루어지는 것 등을 들 수 있다.

허니컴 구조체의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 도 8의 (a)∼(c)에 도시된 바와 같은 원통형 허니컴 구조체(1a), 사각기둥형 허니컴 구조체(1b), 삼각기둥형 허니컴 구조체(1c) 등을 예로 들 수 있다. 또한, 허니컴 구조체의 셀 형상도 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 도 9의 (a)∼(c)에 도시된 바와 같은 사각형 셀(3a), 육각형 셀(3b), 삼각형 셀(3c) 등을 예로 들 수 있다. 이 허니컴 구조체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 적당한 점도로 조정한 배토를 원하는 셀 형상, 격벽 두께, 셀 밀도를 갖는 압출 다이를 이용하여 압출 성형하고, 건조하는 방법 등을 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 복수의 셀 중의 일부의 셀에 플러깅부를 형성하는 경우에는, 허니컴 구조체의 단부면에 있어서 일부의 셀을 마스킹하면 된다.

마스킹 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 허니컴 구조체의 단부면 전체에 점착성 필름을 접착하고, 그 점착성 필름의 일부분에 구멍을 뚫는 방법 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 허니컴 구조체의 단부면 전체에 점착성 필름을 접착한 후에, 플러깅부를 형성하고 싶은 셀에 해당하는 부분만을 레이저에 의해 구멍을 뚫는 방법 등을 적합하게 이용할 수 있다. 점착성 필름으로서는, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 열경화성 수지 등의 수지로 이루어진 필름의 한 쪽 표면에 점착제가 도포된 것 등을 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 우선 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 허니컴 구조체(1)의 단부면을 적어도 세라믹 분말과 분산 매체를 함유하는 슬러리(8)가 저장 보관된 저류 용기(9) 중에 침지하고, 저류 용기(9)의 내부 저면에 대하여 압압함으로써 복수의 셀(3) 중의 적어도 일부의 셀(3)에 슬러리(8)를 압입시켜 플러깅부(2)를 형성한다.

도 1의 (a)의 예에서는, 허니컴 구조체(1)의 플러깅부를 형성하고자 하는 단부면을 아래로 한 상태에서, 허니컴 구조체(1)의 플러깅부를 형성하고자 하는 단부면을 슬러리(8) 중에 침지하고, 적당한 압력을 가하면서 슬러리(8)가 저장 보관된 저류 용기(9)의 내부 저면에 대하여 접촉시키도록 압압하고 있다. 이렇게 함으로써, 상기 일부의 셀(3)에 슬러리가 압입되어, 플러깅부(2)를 형성할 수 있다.

슬러리 압입 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 예컨대 도 10의 (a)∼0(d)에 도시된 바와 같이 허니컴 구조체(1)를 상측에 저류 용기(9)를 하측에 배치하고 허니컴 구조체(1) 쪽에서 가압하는 방법[도 10의 (a) 참조], 저류 용기(9)를 상측에 허니컴 구조체(1)를 하측에 배치하고 저류 용기(9) 쪽에서 가압하는 방법[도 10의 (b) 참조], 허니컴 구조체(1)와 저류 용기(9)를 가로 방향으로 배치하고 저류 용기(9) 쪽에서 가압하는 방법[도 10의 (c) 참조], 허니컴 구조체(1)와 저류 용기(9)를 가로 방향으로 배치하고 허니컴 구조체(1) 쪽에서 가압하는 방법[도 10의 (d) 참조] 등을 들 수 있다.

슬러리는 적어도 세라믹 분말과 분산 매체(예컨대, 물 등)를 혼합함으로써 조제할 수 있다. 또한, 필요에 따라 결합제, 해교제(解膠劑) 등의 첨가제를 첨가하더라도 좋다. 세라믹 분말의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 코디에라이트 등을 적합하게 이용할 수 있다. 결합제로서는 폴리비닐알콜(이하, 「PVA」라 함) 등의 수지를 이용할 수 있지만, 가열에 의해서 겔화되는 특성을 갖는 열 겔화성의 결합제를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 열 겔화성의 결합제는 가열에 의해서 겔화(경화)되어 세라믹 입자를 구속하기 때문에, 수축 덴트의 방지에 유효하다. 열 겔화성의 결합제로서는 메틸셀룰로오스를 적합하게 이용할 수 있다.

이 때, 슬러리의 점도는 5∼50 Paㆍs 정도로 조정하는 것이 일반적이지만, 10∼20 Paㆍs의 범위로 하는 것이 바람직하다. 슬러리의 점도가 지나치게 낮으면, 수축 덴트가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다는 점에서 바람직하지 못하다. 한편, 슬러리의 점도가 너무 높으면, 셀벽과의 사이의 유동 저항이 커져 셀벽 근방과 셀 중앙부에 있어서 슬러리의 압입 속도의 차가 커진다. 구체적으로는, 셀 중앙부에 비하여 셀벽 근방의 플러깅 깊이가 얕게 되어, 허니컴 구조체(셀벽)와 플러깅재와의 접촉 면적이 저하된다는 점에서 바람직하지 못하다. 슬러리의 점도는, 예컨대 세라믹 분말과 분산 매체(예컨대, 물 등)와의 비율, 혹은 해교제의 양 등에 따라서 조정할 수 있다.

이어서, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층(10)을 형성하여 양자를 일단 분리한 후, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 플러깅부(2)가 형성된 허니컴 구조체(1)를 저류 용기(9)로부터 빼냄으로써, 복수의 셀(3) 중의 적어도 일부의 셀(3)이 플러깅된 허니컴 구조체(1)를 얻는다. 「플러깅부와 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리」하기 위한 구체적인 방법으로서는, 이하에 나타내는 3가지 방법을 들 수 있다.

제1 방법은, 도 5의 (a)∼(c)에 도시된 바와 같이 플러깅부(2)를 형성한 후, 허니컴 구조체(1)의 플러깅부(2)가 형성된 쪽의 단부면과 저류 용기(9)의 내부 저면을 상대적으로 회전시키면서 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면을 분리하는 방법이다. 이 방법에서는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 허니컴 구조체(1)의 단부면과 저류 용기(9)의 내부 저면을 상대적으로 회전시킴으로써, 허니컴 구조체(1) 단부면의 주연부로부터 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면 사이에 공기가 침입하고, 그 부분에 공기층(10)이 형성된다. 한편, 「상대적으로 회전」이란, 허니컴 구조체의 단부면과 저류 용기의 내부 저면 중 어느 한 쪽만을 회전시키는 조작과, 허니컴 구조체의 단부면과 저류 용기의 내부 저면 양자를 회전시키는 조작이 모두 본 발명의 제조 방법에 포함되는 것을 의미한다.

제2 방법은, 도 6의 (a)∼(c)에 도시된 바와 같이 플러깅부(2)를 형성한 후, 저류 용기(9)의 저면부(9a)를 슬라이드하여 저류 용기(9)의 저면을 개방하는 방법이다. 이 방법에서는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 저류 용기(9)의 저면부(9a)를 슬라이드하여 저류 용기(9)의 저면을 개방함으로써, 저류 용기(9)의 개방된 저면으로부터 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면 사이에 공기가 침입하고, 그 부분에 공기층(10)이 형성된다.

제3 방법은, 도 7의 (a)∼(c)에 도시된 바와 같이 플러깅부(2)를 형성한 후, 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면 사이에 공기를 도입하는 방법이다. 이 방법에서는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 저류 용기(9)의 저면에 형성한 송기(送氣) 구멍(9b)을 경유하여, 플러깅부(2)와 저류 용기(9)의 내부 저면 사이에 공기를 도입함으로써, 그 부분에 공기층(10)이 형성된다.

플러깅부와 저류 용기의 내부 저면 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리한 후에는, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 플러깅부(2)가 형성된 허니컴 구조체(1)를 저류 용기(9)로부터 그대로 빼내면 된다. 이 때, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 저류 용기(9)를 움직이지 않고서 허니컴 구조체(1)를 위쪽으로 끌어올려 빼낼 수도 있고, 도시는 생략되었지만 허니컴 구조체를 고정한 상태에서 저류 용기를 아래쪽으로 끌어내려 빼낼 수도 있다.

전술된 바와 같이, 플러깅부를 형성한 허니컴 구조체는, 통상 플러깅부를 건조한 후에, 플러깅부도 포함한 허니컴 구조체 전체를 소성한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 제한되는 것이 아니다.

이하의 실시예와 비교예에는 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 갖는 코디에라이트로 이루어지는 허니컴 구조체를 사용했다. 이 허니컴 구조체는 적당한 점도로 조정한 배토를 상기 셀 형상, 격벽 두께, 셀 밀도를 갖는 압출 다이를 이용하여 압출 성형하고, 건조한 후, 양 단부면을 절단하여 평활면으로 함으로써 제조했다.

상기 허니컴 구조체는, 그 단부면에 있어서 인접하는 셀을 교대로 플러깅(즉, 바둑판 형상으로 플러깅)하기 위해서 일부의 셀을 마스킹했다. 마스킹 방법으로서는, 허니컴 구조체의 단부면 전체에 점착성 필름을 접착한 후에, 플러깅부를 형성하고 싶은 셀에 해당하는 부분만을 레이저에 의해 구멍을 뚫는 방법을 이용하였다. 점착성 필름으로서는 시판되는 점착성 필름(수지제 필름의 한 쪽 표면에 점착제가 도포된 것)을 사용했다.

상기 허니컴 구조체의 마스킹한 단부면을 슬러리가 저장 보류된 저류 용기 중에 침지하고, 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압함으로써, 복수의 셀 중에서 마스킹되지 않은 셀에 슬러리를 압입시켜 플러깅부를 형성했다. 이 때, 저류 용기에 슬러리를 깊이 5 mm(이 깊이가 플러깅 깊이에 대응함)가 되도록, 또한 액면이 평활하게 되도록 채우고, 허니컴 구조체의 마스킹한 단부면을 저류 용기의 저면을 향하는 상태에서(액면에 대하여 수직하게 방향 설정하여) 0.05∼0.5 MPa의 압력, 바람직하게는 0.1∼0.2 MPa의 압력을 가하면서 저류 용기 안으로 압임함으로써, 허니컴 구조체의 마스킹한 단부면을 슬러리 중에 침지했다.

한편, 이하에 설명하는 「실시예」에서는, 상기 허니컴 구조체를 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압한 후, 저류 용기의 저면부를 슬라이드하여 저류 용기의 저면을 개방함으로써, 플러깅부와 저류 용기의 내부 저면 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리한 후, 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 저류 용기로부터 빼내었다(전술한 본 발명의 「제2 방법」). 한편, 「비교예」에서는 상기 허니컴 구조체를 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압한 후, 저류 용기 중에 침지한 허니컴 구조체를 그대로 끌어올리는 방법으로, 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 저류 용기로부터 빼내었다(종래의 방법).

한편, 상기 슬러리는, 세라믹 분말로서 코디에라이트 분말, 결합제로서 열 겔화성의 결합제인 메틸셀룰로오스, 해교제로서 고분자 계면활성제를 표 1∼표 4에 기재한 비율로 혼합하고, 분산 매체로서 물을 더하여 30분간 혼합함으로써 조제한 것을 이용했다. 그 슬러리 점도는 16 Paㆍs로 하였다.

마지막으로, 열풍 건조로를 이용하여 플러깅부를 건조함으로써, 허니컴 구조체를 얻었다. 이하의 실시예와 비교예에서는, 본 발명의 방법과 종래의 방법에 의해 플러깅부를 형성하여 수축 덴트의 발생 상황을 평가함에 있어서, 허니컴 구조체의 형상, 마스킹에 이용하는 점착성 필름의 종류ㆍ두께, 허니컴 구조체의 셀 형상, 슬러리 압입 방법을 적절하게 변경함으로써, 이들 요소가 미치는 영향에 관해서도 확인하였다.

평가는 다음과 같은 방법에 의해서 행하였다. 실시예와 비교예의 방법에 의해, 플러깅된 허니컴 구조체를 각 50개 제조하고, 눈으로 확인하여 각 허니컴 구조체에서 수축 덴트가 발생한 셀의 수를 확인하고, 하기 수학식 1에 따라서 각 허니컴 구조체에 대해서 수축 덴트 발생 빈도를 산출하며, 50개의 허니컴 구조체의 수축 덴트 발생 빈도의 평균치를 산출하고, 그 평균치를 각 실시예와 비교예에 있어서의 수축 덴트 발생 빈도로서 평가하였다. 한편, 전체 플러깅 셀의 수는 총 셀의 수의 1/2이다(교대로 바둑판 형상으로 플러깅을 하고 있기 때문).

수축 덴트 발생 빈도(%) = (수축 덴트 발생 셀의 수/전체 플러깅 셀의 수) ×100

(실시예 1, 비교예 1)

실시예 1과 비교예 1에서는, 본 발명의 제2 방법과 종래의 방법에 의해 플러깅부를 형성하고 수축 덴트의 발생 상황을 평가함에 있어서, 허니컴 구조체의 형상을 적절하게 변경함으로써, 허니컴 구조체의 형상이 미치는 영향에 관해서 확인하였다.

실시예 1과 비교예 1에 있어서의 허니컴 구조체로서는, 이하의 3 종류의 형상으로 된 것을 사용했다. ① 원통형 허니컴 구조체[도 8의 (a) : 부호 1a] : 저면은 144 mmφ의 원형이고 길이가 150 mm인 원통형이며, 셀 형상이 사각형이고 격벽 두께는 300 ㎛, 셀 밀도는 300 개/평방인치, 총 셀의 수는 7500 셀인 것(실시예 1-1, 비교예 1-1). ② 사각기둥형 허니컴 구조체[도 8의 (b) : 부호 1b] : 저면은 한변이 35 mm인 정방형이고 길이가 150 mm인 사각기둥형이며, 셀 형상이 사각형이고 격벽 두께는 300 ㎛, 셀 밀도는 300 개/평방인치, 총 셀의 수는 570 셀인 것(실시예 1-2, 비교예 1-2). ③ 삼각기둥형 허니컴 구조체[도 8의 (c) : 부호 1c] : 저면은 한변이 50 mm인 정삼각형이고 길이가 150 mm인 삼각기둥형이며, 셀 형상이 사각형이고 격벽 두께는 300 ㎛, 셀 밀도는 300 개/평방인치, 총 셀의 수는 500 셀인 것(실시예 1-3, 비교예 1-3).

마스킹에 이용하는 점착성 필름은 폴리에스테르로 제조되고 두께가 0.05 mm인 것으로 하였다. 슬러리 압입 방법은, 허니컴 구조체를 상측에 저류 용기를 하측에 배치하고, 허니컴 구조체 쪽에서 가압하는 방법을 이용하였다(표에서 「A법」이라 함).

그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 비교예 1(종래의 방법)에서는 15∼23% 정도였던 수축 덴트 발생 빈도가, 실시예 1(본 발명의 「제2 방법」)에서는 1∼3% 정도까지 저감되었다. 이 경향은 허니컴 구조체의 형상에 상관없이 동일했다. 즉, 여기에 예시한 모든 형상의 허니컴 구조체에 있어서, 수축 덴트 발생 빈도가 1∼3% 정도까지 저감되었다.

(실시예 2, 비교예 2)

실시예 2와 비교예 2에서는, 본 발명의 제2 방법과 종래의 방법에 의해 플러깅부를 형성하고 수축 덴트의 발생 상황을 평가함에 있어서, 마스킹에 이용하는 점착성 필름의 종류ㆍ두께를 적절하게 변경함으로써, 마스킹에 이용하는 점착성 필름의 종류ㆍ두께가 미치는 영향에 대해서 확인하였다.

실시예 2와 비교예 2에 있어서의 허니컴 구조체로서는, 실시예 1-1과 마찬가지로 저면은 144 mmφ의 원형이고 길이가 150 mm인 원통형 허니컴 구조체이며, 셀 형상이 사각형이고, 격벽 두께는 300 ㎛, 셀 밀도는 300 개/평방인치, 총 셀의 수는 7500 셀인 것을 이용하였다.

마스킹에 이용하는 점착성 필름의 종류ㆍ두께는 이하의 4 종류의 것을 사용했다. ① 열 경화성 수지 필름, 두께 3 mm(실시예 2-1, 비교예 2-1). ② 열 경화성 수지 필름, 두께 1.5 mm(실시예 2-2, 비교예 2-2). ③ 폴리에스테르 필름, 두께 0.05 mm(실시예 2-3, 비교예 2-3). ③ 폴리에스테르 필름, 두께 0.025 mm(실시예 2-4, 비교예 2-4). 슬러리 압입 방법은, 허니컴 구조체를 상측에 저류 용기를 하측에 배치하고, 허니컴 구조체 쪽에서 가압하는 방법을 이용하였다(표에서 「A법」이라 함).

그 결과, 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 2(종래의 방법)에서는 15∼24% 정도였던 수축 덴트 발생 빈도가, 실시예 2(본 발명의 「제2 방법」)에서는 1∼3% 정도까지 저감되었다. 이러한 경향은 마스킹에 이용하는 점착성 필름의 종류ㆍ두께에 상관없이 동일하였다. 즉, 여기에 예시한 모든 종류ㆍ두께의 점착성 필름에 있어서, 수축 덴트 발생 빈도가 1∼3% 정도까지 저감되었다.

(실시예 3, 비교예 3)

실시예 3과 비교예 3에서는, 본 발명의 제2 방법과 종래의 방법에 의해 플러깅부를 형성하고 수축 덴트의 발생 상황을 평가함에 있어서, 허니컴 구조체의 셀 형상을 적절하게 변경함으로써, 허니컴 구조체의 셀 형상이 미치는 영향에 관해서 확인하였다.

실시예 3과 비교예 3에 있어서의 허니컴 구조체로서는, 저면은 144 mmφ의 원형이고 길이는 150 mm인 원통체에 후술하는 형상의 셀이 형성된 것을 이용했다.

허니컴 구조체의 셀 형상은 다음 3 종류의 것을 사용했다. ① 사각형 셀[도 9의 (a) : 부호 3a] : 한변이 1.2 mm인 정방형(실시예 3-1, 비교예 3-1). ② 육각형 셀[도 9의 (b) : 부호 3b] : 대각선 길이가 1.5 mm인 정육각형(실시예 3-2, 비교예 3-2). ③ 삼각형 셀[도 9의 (c) : 부호 3c] : 한변이 2.0 mm인 정삼각형(실시예 3-3, 비교예 3-3). 이들은 모두 격벽 두께가 300 ㎛, 셀 밀도가 300 개/평방인치, 총 셀의 수인 7500 셀로 했다. 한편, 도 9의 (a)∼(c)에서 부호 2a, 2b, 2c는 형성되어야 할 플러깅부를 나타낸다.

마스킹에 이용하는 점착성 필름은 실시예 2-3과 마찬가지로 두께가 0.05 mm인 폴리에스테르 필름을 이용했다. 한편, 셀 형상이 육각형인 경우, 인접하는 셀을 교대로 플러깅(즉, 바둑판 형상으로 플러깅)할 수 없기 때문에, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 스트라이프형으로 플러깅부(2b)를 형성하였다. 슬러리 압입 방법은, 허니컴 구조체를 상측에 저류 용기를 하측에 배치하고, 허니컴 구조체 쪽에서 가압하는 방법을 이용하였다(표에서 「A법」이라 함).

그 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이, 비교예 3(종래의 방법)에서는 15∼23% 정도였던 수축 덴트 발생 빈도가, 실시예 3(본 발명의 「제2 방법」)에서는 1∼3% 정도까지 저감되었다. 이러한 경향은 허니컴 구조체의 셀 형상에 상관없이 동일하였다. 즉, 여기에 예시한 모든 셀 형상의 허니컴 구조체에 있어서, 수축 덴트 발생 빈도가 1∼3% 정도까지 저감되었다.

(실시예 4, 비교예 4)

실시예 4와 비교예 4에서는, 본 발명의 제2 방법과 종래의 방법에 의해 플러깅부를 형성하고 수축 덴트의 발생 상황을 평가함에 있어서, 슬러리 압입 방법을 적절하게 변경함으로써, 슬러리 압입 방법이 미치는 영향에 관해서 확인했다.

실시예 4와 비교예 4에 있어서의 허니컴 구조체로서는, 실시예 1-1과 마찬가지로 저면은 144 mmφ의 원형이고 길이가 150 mm인 원통형 허니컴 구조체이며, 셀 형상이 사각형이고, 격벽 두께는 300 ㎛, 셀 밀도는 300 개/평방인치, 총 셀의 수는 7500 셀인 것을 이용하였다. 마스킹에 이용하는 점착성 필름은 실시예 2-3과 마찬가지로 두께가 0.05 mm인 폴리에스테르 필름을 이용하였다.

슬러리 압입 방법은 이하의 4 종류의 방법을 이용하였다. ① 허니컴 구조체를 상측에 저류 용기를 하측에 배치하고 허니컴 구조체 쪽에서 가압[도 10의 (a) 참조, 실시예 4-1과 비교예 4-1, 표에서 「A법」이라 함]. ② 저류 용기를 상측에 허니컴 구조체를 하측에 배치하고 저류 용기 쪽에서 가압[도 10의 (b) 참조, 실시예 4-2와 비교예 4-2, 표에서 「B법」이라 함]. ③ 허니컴 구조체와 저류 용기를 가로 방향으로 배치하고 저류 용기 쪽에서 가압[도 10의 (c) 참조, 실시예 4-3과 비교예 4-3, 표에서 「C법」이라 함]. ④ 허니컴 구조체와 저류 용기를 가로 방향으로 배치하고 허니컴 구조체 쪽에서 가압[도 10의 (d) 참조, 실시예 2-4와 비교예 2-4, 표에서 「D법」이라 함]. 한편, 도 10의 (a)∼(d)에서, 부호 1은 허니컴 구조체, 9는 저류 용기, 9a는 (저류 용기의) 저면부를 나타낸다.

그 결과, 표 4에 나타낸 바와 같이 비교예 4(종래의 방법)에서는 15∼17% 정도였던 수축 덴트 발생 빈도가, 실시예 4(본 발명의 「제2 방법」)에서는 1∼3% 정도까지 저감되었다. 이러한 경향은 슬러리 압입 방법에 상관없이 동일하였다. 즉, 여기에 예시한 모든 슬러리 압입 방법에 있어서, 수축 덴트 발생 빈도가 1∼3% 정도까지 저감되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법은, 허니컴 구조체의 단부면을 슬러리가 저장 보관된 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압하는 것에 의해, 셀에 슬러리를 압입시켜 플러깅부를 형성하고, 이어서 플러깅부와 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리한 후, 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 저류 용기로부터 빼내는 것으로 했기 때문에, 플러깅부에 수축 덴트가 발생하거나 혹은 플러깅부를 관통하는 구멍이 뚫리는 사태를 유효하게 방지할 수 있다.

Claims

유체의 유로가 되는 복수의 셀을 갖는 세라믹으로 이루어지는 허니컴 구조체의 단부면을 적어도 세라믹 분말과 분산 매체를 함유하는 슬러리가 저장 보관된 저류 용기 중에 침지하고, 상기 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압하는 것에 의해, 상기 복수의 셀 중의 적어도 일부의 셀에 상기 슬러리를 압입시켜 플러깅부를 형성하며, 이어서 상기 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 상기 저류 용기로부터 빼냄으로써, 상기 복수의 셀 중의 적어도 일부의 셀이 플러깅된 허니컴 구조체를 얻는 허니컴 구조체의 제조 방법으로서,

상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리한 후, 상기 플러깅부가 형성된 허니컴 구조체를 상기 저류 용기로부터 빼내는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 허니컴 구조체의 단부면에 있어서 상기 셀 중 일부를 마스킹하고, 상기 허니컴 구조체의 마스킹한 단부면을 상기 슬러리가 저장 보관된 저류 용기 중에 침지하며, 상기 저류 용기의 내부 저면에 대하여 압압함으로써, 나머지 셀에 상기 슬러리를 압입시켜 플러깅부를 형성하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플러깅부를 형성한 후, 상기 허니컴 구조체의 플러깅부가 형성된 쪽의 단부면과 상기 저류 용기의 내부 저면을 상대적으로 회전시키면서 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면을 분리함으로써, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플러깅부를 형성한 후, 상기 저류 용기의 저면부를 슬라이드하여 상기 저류 용기의 저면을 개방함으로써, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플러깅부를 형성한 후, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 공기를 도입함으로써, 상기 플러깅부와 상기 저류 용기의 내부 저면과의 사이에 미리 공기층을 형성하여 양자를 일단 분리하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체의 제조 방법.