KR20050109449A - 허니컴 구조체와 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20050109449A
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나오시 마스카와
스이치 이치카와
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니뽄 가이시 가부시키가이샤
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Abstract

다공질의 칸막이 벽에 의해 구획된 1축 방향으로 관통하는 복수 개의 유통 구멍을 갖는 복수 개의 허니컴 세그먼트와, 복수 개의 허니컴 세그먼트 중, 인접한 허니컴 세그먼트 사이에 배치된 스페이서와, 스페이서가 배치된 허니컴 세그먼트 사이에 있고, 서로 인접한 허니컴 세그먼트를 접합하는 접합층을 갖는 허니컴 구조체이다. 스페이서는 영율이 0.1GPa∼1.5GPa이며, 또한, 서로 인접한 각 허니컴 세그먼트 사이에 있어서의 접합층 면적에 대한 스페이서 면적의 비율이 0.2%∼30%이다.

Description

허니컴 구조체와 그 제조 방법{HONEYCOMB STRUCTURE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 디젤 엔진 등으로부터의 배출 가스에 함유되어 있는 미립자를 포착하여 제거하기 위한 DPF(디젤 미립자 필터), 그 밖의 포집 필터에 이용되는 허니컴 구조체와 그 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 종류의 허니컴 구조체는 탄화규소 등으로 이루어진 다공질의 허니컴 세그먼트가 접합층에 의해 복수 개 접합되고, 원형 단면 등의 소정 형상으로 성형된 후, 주위가 코팅 재료층으로 피복된 구조로 되어 있다. 이 허니컴 구조체는 디젤 엔진의 배기계 내에 배치됨으로써, 배출 가스를 정화하기 위해서 사용된다.
각각의 허니컴 세그먼트는 다공질의 칸막이 벽에 의해 구획되고, 또한 축방향으로 관통하는 다수의 유통 구멍을 갖고 있다. 또한, 인접하고 있는 유통 구멍에서는, 한 쪽 단부가 교대로 밀봉되지만, 하나의 유통 구멍에 있어서는, 한 쪽 단부가 개구되어 있는 한편, 다른 쪽 단부는 밀봉되어 있고, 이것과 인접한 다른 유통 구멍에서는, 다른 쪽 단부가 밀봉되지만, 한쪽 단부는 개구되어 있다.
이러한 구조로 함으로써, 개구되어 있는 단부로부터 배출 가스가 유통 구멍으로 유입되면, 배출 가스는 다공질의 칸막이 벽을 통과하여 다른 유통 구멍으로부터 유출되고, 칸막이 벽을 통과할 때에 배출 가스중의 미립자가 칸막이 벽에 포착되기 때문에, 배출 가스의 정화를 행할 수 있다.
이러한 허니컴 구조체에서는, 복수 개의 허니컴 세그먼트가 접합된 구조로 되어 있지만, 접합층의 두께가 균일한 것이 바람직하다. 접합층의 두께가 불균일한 경우는 부분적으로 열전도율의 불균일을 일으키기 때문에, 고온 사용시의 응력 집중을 일으키기 쉬워 허니컴 구조체의 내구성을 저하시키기 때문이다. 또한, 접합층이 너무 두꺼우면, 허니컴 구조체의 압력 손실이 커져 미립자의 포착 효율이 저하하고, 반대로 너무 얇으면 접합층에 의한 응력 완화의 효과가 손상되기 때문이다.
접합층의 두께를 균일하게 하기 위해서 종래에는 종이, 무기 물질, 세라믹, 유기 섬유, 수지 등으로 이루어진 소정 두께의 스페이서(간격 유지 부재)를 허니컴 세그먼트 사이에 배치한 상태로 허니컴 세그먼트를 접합함으로써, 접합층의 두께를 스페이서의 두께와 거의 동등하게 하는 것이 행해지고 있다(일본 특허 공개 제2002-102627호 공보).
허니컴 세그먼트의 상호 접합은 허니컴 세그먼트에 스페이서를 고정시키고, 스페이서를 고정시킨 상태에서 허니컴 세그먼트에 접합재를 도포한 후, 압력을 가하여 수행한다. 이러한 허니컴 세그먼트의 접합에 있어서, 충분한 접합력을 얻기 위해서는 일정 이상의 압력을 작용시킬 필요가 있지만, 압력을 가할 때에, 스페이서의 허니컴 세그먼트로의 침투 등이 발생하여 허니컴 세그먼트에 손상을 주는 경우가 있었다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 허니컴 구조체의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 허니컴 세그먼트의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 허니컴 세그먼트의 단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 허니컴 구조체의 제조 공정 중, 허니컴 세그먼트를 접합하는 공정을 도시한 사시도로서, 도 4는 허니컴 세그먼트의 접합면에 스페이서를 배치하는 공정, 도 5는 그 접합면상에 접합재를 코팅하는 공정, 그리고 도 6은 접합재를 통해 2개의 허니컴 세그먼트를 접합하는 공정을 도시한 도면이다.
도 7은 허니컴 세그먼트의 접합 강도를 측정하는 방법을 도시한 개략도.
본 발명의 목적은 허니컴 세그먼트의 접합시에 스페이서에 의한 허니컴 세그먼트에의 침투의 발생을 억제하는 동시에, 허니컴 세그먼트끼리 양호하게 접합된 허니컴 구조체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 형태에 따른 허니컴 구조체는 다공질의 칸막이 벽에 의해 구획된 1축 방향으로 관통하는 복수 개의 유통 구멍을 갖는 복수 개의 허니컴 세그먼트와, 복수 개의 허니컴 세그먼트 중, 인접한 허니컴 세그먼트 사이에 배치된 스페이서와, 스페이서가 배치된 허니컴 세그먼트 사이에 있고, 서로 인접한 허니컴 세그먼트를 접합하는 접합층을 갖는다. 스페이서는 영율이 0.1GPa∼1.5 GPa이며, 또한, 서로 인접하는 각 허니컴 세그먼트 사이에 있어서의 접합층의 면적에 대한 스페이서의 면적의 비율이 0.2%∼30%이다.
또한, 본 발명의 형태에 따른 허니컴 구조체의 제조 방법은 다공질의 칸막이 벽에 의해 구획되고, 1축 방향으로 관통하는 복수 개의 유통 구멍을 갖는 하나의 허니컴 세그먼트의 하나의 외주면인 접합면에 영율이 0.1GPa∼1.5 GPa인 스페이서를 접합면의 면적에 대하여 스페이서의 면적의 비율이 0.2%∼30%가 되도록 배치하는 공정과, 스페이서가 고정된 접합면상에 접합재를 코팅하는 공정과, 접합면에 다른 허니컴 세그먼트를 적층하여, 허니컴 세그먼트 적층체를 형성하는 공정과, 허니컴 세그먼트 적층체에 외부로부터 압력을 가하여 하나의 허니컴 세그먼트와 다른 허니컴 세그먼트를 접합하는 공정을 갖는다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
본 발명의 실시 형태에 있어서의 허니컴 구조체는, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수 개의 허니컴 세그먼트(2; 21, 22, 23 등)가 접합층(9)에 의해 접합되는 것으로서, 허니컴 세그먼트(2)를 접합시킨 후, 원형 단면, 타원 단면, 삼각 단면 기타 단면이 되도록 연삭 가공되고, 주위가 코팅제 층(4)에 의해 피복됨으로써 구성되어 있다.
각각의 허니컴 세그먼트(2)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 다공질의 칸막이 벽(6)에 의해 구획된 다수의 유통 구멍(5)을 갖고 있다. 유통 구멍(5)은 허니컴 세그먼트(2)를 축 방향으로 관통하고 있고, 인접하고 있는 유통 구멍(5)에서의 한 쪽 단부가 충전재(7)에 의해 교대로 밀봉되어 있다. 즉, 하나의 유통 구멍(5)에 있어서는, 좌단부가 개구되어 있는 한편, 우단부는 충전재(7)에 의해 밀봉되어 있고, 이것과 인접한 다른 유통 구멍(5)에서는, 좌단부가 충전재(7)에 의해 밀봉되지만, 우단부는 개구되어 있다.
이러한 구조로 함으로써, 허니컴 구조체(1)를 예컨대 DPF로서 이용한 경우에는, 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같이, 배출 가스는 좌단부가 개구되어 있는 유통 구멍으로 유입된 후, 다공질의 칸막이 벽을 통과하여 다른 유통 구멍으로부터 유출된다. 그리고, 칸막이 벽(6)을 통과할 때에 배출 가스 중의 미립자가 칸막이 벽(6)에 포착되기 때문에, 배출 가스를 정화할 수 있다.
또, 허니컴 세그먼트(2)는 정방형 단면으로 되어 있지만, 삼각형 단면, 육각형 단면 등의 적절한 단면 형상으로 할 수 있다. 또한, 유통 구멍(5)의 단면 형상도, 삼각형, 육각형, 원형, 타원형, 기타 형상으로 할 수 있다.
허니컴 세그먼트(2)의 재료로는 강도, 내열성의 관점에서, 코디어라이트, 멀라이트(mullite), 알루미나, 스피넬, 탄화규소, 탄화규소-코디어라이트계 복합재, 규소-탄화규소 복합재, 질화규소, 리튬알루미늄실리케이트, 티탄산알루미늄, Fe-Cr-Al계 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 혹은 복수 개 종을 조합한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 허니컴 세그먼트(2)의 열전도율로서는 10∼60 W/m·K의 범위가 바람직하고, 15∼55 W/m·K의 범위인 것이 보다 바람직하며, 20∼50 W/m·K의 범위인 것이 가장 바람직하다. 따라서, 이러한 관점에서는, 허니컴 세그먼트(2)의 재료로는 탄화규소 또는 규소-탄화규소 복합 재료가 특히 적합하다.
허니컴 세그먼트(2)의 제조는 전술한 것 중에서 선택된 재료에 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로폭실셀룰로오스(hydroxypropoxyl cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose), 카르복시메틸셀루로오스(carboxymethyl cellulose), 폴리비닐알코올 등의 바인더, 계면활성제나 물 등을 첨가하여 가소성의 배토(puddle)를 제작하고, 이 배토를 압출 성형함으로써, 칸막이 벽(6)에 의해 구획된 축 방향으로 관통하는 다수의 유통 구멍(5)을 갖는 허니컴 형상으로 한다. 그리고, 이것을 마이크로파, 열풍 등으로 건조시킨 후, 소결함으로써 허니컴 세그먼트(2)를 제작할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 허니컴 세그먼트(2)의 기본적인 접합 순서를 나타낸다. 또, 접합해야 할 허니컴 세그먼트(2)의 수는 2 개로 한정되지 않지만, 여기서는 편의상 2개의 허니컴 세그먼트(21, 22)를 접합하는 경우를 예를 들어 설명한다.
본 실시 형태의 허니컴 구조체의 제조 공정에서는, 접합에 앞서, 도 4에 도시한 바와 같이, 허니컴 세그먼트(21)의 접합면(21a)에 스페이서(10)를 배치한다. 계속해서, 도 5에 도시한 바와 같이, 스페이서가 배치된 접합면(21a)에 접합재(11)를 도포한다. 그 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 도포된 접합재(11)상에 다른 허니컴 세그먼트(22)를 적층하고, 외부로부터 이 적층체를 가압함으로써 2개의 허니컴 세그먼트(21, 22)를 접합한다. 가압에 있어서는 0.3∼3 kgf/㎠ 정도의 압력으로 가압하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5∼2 kgf/㎠ 정도의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 6에 도시된 접합 순서를 반복함으로써, 필요한 수의 허니컴 세그먼트(2)를 접합하고, 일체화한 허니컴 세그먼트 집합체를 형성한다. 또, 가압 공정은 한 번에 3개 이상의 허니컴 세그먼트의 적층체에 대하여 행할 수도 있다.
스페이서(10)는 접합재(11)로 이루어진 접합층(9; 도 1 및 도 6 참조)의 두께를 균일하게 하기 위해서 서로 인접한 허니컴 세그먼트(21, 22) 사이에 배치하는 것이다. 스페이서(10)의 설치 위치는 도 4에 도시하는 4개의 코너 부분에 한정되는 것이 아니라, 적층하는 허니컴 세그먼트(22)를 접합면(21a)에 대하여 평행하게 지지할 수 있는 지점이라면 적절하게 변경할 수 있다. 이 경우, 스페이서(10)의 형상 및 크기는 모든 스페이서(10)를 합한 면적이 접합층(9)의 면적과 후술하는 비율이 되도록 설정된다.
접합재(11)의 재료로는, 허니컴 세그먼트(2)의 재료에 적합한 것이 사용된다. 이 때문에, 접합재(11)로는, 세라믹스를 주성분으로 한 것이 적합하며, 탄화규소, 질화규소, 코디어라이트, 알루미나, 멀라이트 등의 무기 입자 또는 섬유와 콜로이달 실리카(colloidal silica), 콜로이달 알루미나(colloidal alumina) 등의 콜로이달 졸(colloidal sol)의 혼합물에 필요에 따라 금속 섬유 등의 금속, 조공재(造孔材), 각종 세라믹스 입자 등을 첨가한 재료를 선택할 수 있다.
접합재(11)의 열전도율로서는 0.1∼5 W/m·K인 것이 필요하고, 0.2∼3 W/m·K인 것이 보다 바람직하다. 접합재(11)의 열전도율이 0.1 W/m·K 미만인 경우에는, 허니컴 세그먼트(2) 사이의 열전달을 억제하여 허니컴 구조체내의 온도를 불균일하게 하기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 열전도율이 5 W/m·K를 넘는 경우에는 접합 강도가 저하되는 동시에 제조가 곤란해진다.
접합재(11)의 열팽창율로는, 열충격 등으로 크랙이 생기는 것을 막기 위해 비교적 낮은 것이 바람직하다. 이 때문에, 열팽창율은 1×10-6∼8×10-6/℃ 범위인 것이 바람직하고, 1.5×10-6∼7×10-6/℃ 범위인 것이 더욱 바람직하며, 2×10-6∼6×10-6/℃ 범위인 것이 가장 바람직하다.
스페이서(10)의 재료로는, 허니컴 세그먼트(2)나 접합재(11)와 동질인 것이나 금속, 수지나 고무 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
허니컴 구조체를 DPF로서 이용하는 경우에 있어서는, 접합층(9)에 국소적인 공극이 있으면 주위와의 열전도율차가 생겨 응력 집중이 발생하기 때문에, DPF의 내구성을 저하시키는 경우가 있다. 이 점을 고려하는 경우, 스페이서(10)로는, DPF가 사용되는 온도인 1200℃ 정도의 내열성을 갖는 것이 바람직하고, 재료로는 세라믹, 무기 물질, 금속 등을 이용할 수 있다. 특히, 접합재(11)에 가까운 재료 조성이나 고온 물질, 예컨대 열팽창율, 열전도율 등을 갖는 재료가 바람직하다.
본 발명의 실시 형태에 따른 허니컴 구조체에서는 2개의 허니컴 세그먼트(2) 사이, 예컨대 도 6에 도시된 허니컴 세그먼트(21, 22) 사이에 배치되는 스페이서(10)와 접합층(9)과의 면적 비율 및 스페이서(10)의 영율을 다음과 같이 설정한다. 즉, 스페이서(10)의 면적을 접합층(9)의 면적에 대하여 0.2%∼30%의 비율로 한다. 이 면적의 비율은 0.4%∼25%인 것이 보다 바람직하고, 0.6%∼20%인 것이 가장 바람직하다. 접합층(9)의 면적에 대한 스페이서(10)의 면적 비율이 0.2% 미만에서는, 2개의 허니컴 세그먼트(21, 22)의 간극을 일정하게 유지하고, 접합층의 두께를 균일하게 하는 효과를 발휘할 수 없다. 또한 30%를 넘으면 허니컴 세그먼트(21, 22) 상호의 접착 강도가 저하하여 허니컴 구조체로서의 내구성에 문제을 발생시킨다. 또, 접합층(9)은 스페이서(10)를 덮도록 형성되기 때문에, 접합층(9)의 면적은 허니컴 세그먼트(2)의 접합면(21a) 면적에 해당하고, 스페이서(10)의 면적도 포함한다.
그러나, 상기한 면적 비율의 범위를 만족하는 경우에도, 복수 개의 허니컴 세그먼트(2)를 외부에서 가압하여 접합시킬 때에, 스페이서(10)가 허니컴 세그먼트(2)에 손상을 주어 스페이서(10)의 침투에 의한 허니컴 세그먼트(2)의 파손 혹은 허니컴 구조체(1)의 아이소스태틱(isostatic) 강도의 저하가 생기는 경우가 있다.
그래서, 본 실시 형태의 허니컴 구조체에서는, 전술한 면적 비율에 관한 조건에 덧붙여 스페이서(10)의 영율을 0.1GPa∼1.5 GPa 범위로 설정하고 있다. 상기 범위의 영율을 갖는 스페이서(10)를 사용함으로써, 접합시에 스페이서(10)가 허니컴 세그먼트(2)에 침투하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 허니컴 세그먼트(2)의 손상을 억제할 수 있다. 또한, 스페이서의 침투가 없기 때문에 접합층(9)의 두께를 스페이서(10)에 의해 정확히 조정할 수 있다.
스페이서(10)의 영율은 전술한 0.1GPa∼1.5GPa이지만, 바람직하게는 0.15GPa∼1.2GPa의 범위, 더욱 바람직하게는 0.2GPa∼0.7GPa 범위이다. 이와 같이 설정함으로써, 접합층(9)의 두께의 불균일이 감소하고, 아이소스태틱 강도 시험에서의 낮은 값에서 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 또, 영율이 0.1 GPa 미만의 경우에는, 스페이서로서의 간극 유지 기능이 감소되고, 접합층 두께의 불균일이 증대한다. 한편, 영율이 1.5 GPa를 넘으면, 허니컴 세그먼트(2)의 접합시에 가해지는 외부 압력에 의해 스페이서(10)의 침투가 생겨 허니컴 세그먼트(2)의 파손 혹은 허니컴 구조체의 아이소스태틱 강도의 저하가 발생한다.
본 실시 형태의 스페이서(10) 재료로서, 세라믹을 사용할 수도 있다. 세라믹의 영율은 일반적으로 높지만, 기공율을 35%∼90%로 조정함으로써 영율이 0.1GPa∼1.5GPa의 범위를 만족하는 스페이서 재료로 할 수 있다.
세라믹의 기공율을 35%∼90% 범위로 하기 위해서는 세라믹에 조공재를 첨가함으로써 조정할 수 있다. 적합한 조공재로서는 벌룬형으로 발포한 발포 수지 등의 각종 유기물, 시라수 벌룬(Shirasu balloons), 플라이애시 벌룬(Fly ash balloon) 등의 각종 무기물 등을 사용할 수 있다. 또한, 밀가루, 전분, 페놀수지, 폴리메타크릴산메틸(polymethyl methacrylate), 폴리에틸렌, 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 등을 이용하는 것도 가능하다. 조공재로서는 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
허니컴 구조체(1)를 DPF로서 이용하는 경우에는, 유통 구멍(5)의 개구부를 충전재(7)에 의해 밀봉하는 것이 바람직하고, 단부면을 교대로 체크무늬형이 되도록 밀봉하는 것이 더 바람직하다. 충전재(7)에 의한 밀봉은 허니컴 세그먼트(2)의 단부면을 수지 필름으로 덮고, 밀봉하지 않는 유통 구멍(5)을 그대로 한 상태에서 밀봉하는 유통 구멍(5)의 단부면에 대하여 레이저광을 조사하여 개구하며, 개구된 유통 구멍(5)에 슬러리형의 충전재를 압입함으로써 행할 수 있다. 이 압입 후, 건조하여, 소결함으로써 충전재(7)에 의한 밀봉을 행한다. 충전재(7)로서는, 허니컴 세그먼트(2)와 동일한 재료를 이용할 수 있다.
실시예
원료로서, SiC 분말 및 금속 Si 분말을 80:20의 질량 비율로 혼합하여, 이것에 조공재로서 전분, 발포 수지를 첨가하고, 메틸셀룰로오스 및 하이드록시프로폭실메틸셀룰로오스, 계면활성제 및 물을 더 첨가하여 가소성의 배토를 제작하였다. 이 배토를 압출 성형하고, 마이크로파 및 열풍으로 건조시켜 칸막이 벽의 두께가 310 ㎛, 셀 밀도가 약 46.5 셀/㎠(300셀/평방 인치), 단면이 한 변 35 ㎜인 정방형, 길이가 152 ㎜인 허니컴 세그먼트를 제작하였다.
다음에, 허니컴 세그먼트의 단부면이 체크무늬형을 이루도록 인접한 유통 구멍은 서로 대향하는 한 쪽 단부를 허니컴 세그먼트에 이용한 재료와 동일한 재료로 밀봉하여 건조시킨 후, 대기 분위기 속에서 약 400℃로 탈지하고, 그 후 Ar 불활성 분위기 속에서 약 1450℃로 소결하여 Si 결합 SiC의 허니컴 세그먼트를 얻었다.
또한, 탄화규소 45 질량%, 알루미노실리케이트 섬유 28 질량%, 실리카졸 20 질량%, 점토 1 질량%, 물 6 질량%를 혼합하여 접합재인 슬러리를 제작하였다.
또한, 상기 접합재 슬러리에 대하여, 발포 수지를 첨가하고, 이것을 건조 고화하여 1 ㎜ 두께의 스페이서 1∼4를 제작하였다. 또, 스페이서 1∼4는 첨가하는 발포 수지의 양을 바꾸어 기공율을 조정하였다. 또한, 허니컴 세그먼트와 동일한 재료로 1 ㎜ 두께의 스페이서(5)를 제작하였다. 스페이서 1∼5의 영율, 기공율을 표 1에 나타낸다.
또, 스페이서의 영율은 JIS R1601에 따라 3점 굽힘 시험에 의해 측정하였다. 또한, 스페이서의 기공율로서는, JIS R2205에 따라 겉보기 기공율을 측정하였다.
스페이스 번호 영율(Gpa) 기공율(%)
1 0.5 75
2 1.2 50
3 0.08 95
4 2.0 20
5 30 50
영율이 0.5 GPa인 스페이서(1)의 크기가 다른 것을 4종 준비하고, 각각의 크기의 스페이서(1)를 사용하여 2개의 허니컴 세그먼트의 접합을 이하의 순서로 행하며, 허니컴 세그먼트 접합체 1∼4를 제작하였다. 즉, 한쪽 허니컴 세그먼트의 접합면에 스페이서(1)를 고정하고, 그 위에 접합재를 추가로 도포한 후, 접합재의 도포면에 다른 하나의 허니컴 세그먼트를 적층하며, 상하로부터 2 kgf/㎠의 압력을 가하여 200℃에서 5시간 건조시켜 2개의 허니컴 세그먼트를 접합시켰다. 동일한 순서로, 스페이서(1)의 크기마다 10조의 허니컴 세그먼트 접합체를 제작하였다. 각 허니컴 세그먼트 접합체에 대해서, 2개의 허니컴 세그먼트간의 거리, 즉 접합층의 두께를 측정하여 그 최소치-최대치를 접합층 두께의 편차로 하였다.
또한, 각 허니컴 세그먼트 접합체에 대해서, 도 7에 도시된 방법으로 접합 강도를 측정하였다. 즉, 2개의 허니컴 세그먼트(21, 22)를 접합한 샘플에서의 한쪽 허니컴 세그먼트(22)를 지그(100)로 고정하고, 다른 한쪽 허니컴 세그먼트(21)에 장축 방향으로부터 하중(F)을 걸어서, 접합 강도를 측정하였다.
표 2에 각 허니컴 세그먼트 접합체에 대해서, 스페이서 면적과 접합층 면적의 비율, 접합층 두께의 편차 및 접합 강도의 평균을 나타내었다.
허니컴 세그먼트 접합체 (스페이스 면적)/(접합층 면적) x 100(%) 접합층의 두께의 편차(mm) 접합 강도 (kPa)
실시예 1 10 1.1-1.3 270
실시예 2 4 1.1-1.4 280
실시예 3 0.1 0.3-1.1 300
실시예 4 50 1.1-1.3 150
표 2에 나타낸 바와 같이, 스페이서의 면적이 접합층 면적의 0.2%보다 작으면 접합층 두께의 편차가 커서 사용시의 열응력 집중의 원인이 된다. 한편, 30%보다 크면 접합 강도가 현저히 저하하였다.
다음에, 표 1에 나타내는 스페이서 1∼5를 이용하여 스페이서의 면적이 접합층 면적의 10%가 되는 조건으로 전술한 것과 동일한 순서로 허니컴 세그먼트 접합체를 제작하였다.
그 후, 허니컴 세그먼트 접합체로부터 각 허니컴 세그먼트를 박리하여 허니컴 세그먼트의 접합면의 표면 관찰을 행하였다.
또한, 마찬가지로 16개의 허니컴 세그먼트 접합체를 제작한 후, 외주를 연삭, 코팅함으로써 직경 144 ㎜×152 ㎜의 허니컴 구조체를 제작하여 아이소스태틱 강도의 측정을 행하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
사용한 스페이스 번호 접합층 두께의 편차 (mm) 박리후 접합부의 외관 아이소태틱 강도(Mpa) 파괴 장소
실시예 3 1 1.1-1.3 변화없음 12 외주부
실시예 4 2 1.1-1.3 변화없음 10 외주부
비교예 3 3 0.4-1.1 변화없음 12 외주부
비교예 4 4 1.0-1.3 변화없음 4 스페이서 부근
비교예 5 5 0.8-1.4 파손 - -
표 3의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 영율이 1.5 GPa보다 큰 스페이서(4)를 사용한 비교예 4의 허니컴 구조체에서는, 아이소스태틱 강도 시험시에 스페이서 근방에서 낮은 값으로 파괴되었다.
또한, 영율이 더 크면 접합을 위해 압력을 가했을 때에, 스페이서가 허니컴 세그먼트에 침투하여 허니컴 세그먼트를 파손시켰다. 한편, 영율이 0.1 GPa보다 작으면, 접합층의 두께 편차가 커져 사용시의 열응력 집중의 원인이 된다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 허니컴 구조체 및 그 제조 방법에 따르면, 인접한 허니컴 세그먼트 사이에 배치되는 스페이서의 영율을 0.1GPa∼1.5 GPa, 접합층의 면적에 대한 스페이서의 면적 비율을 0.2%∼30%의 소정 범위로 설정함으로써, 허니컴 세그먼트의 접합시에 가해지는 압력에 의해서도 스페이서가 허니컴 세그먼트에 침투하지 않고, 허니컴 세그먼트의 손상을 억제할 수 있는 동시에, 충분한 접합층의 면적을 확보함으로써 양호한 접합 강도, 균일한 두께의 접합층을 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 다공질의 칸막이 벽에 의해 구획된 1축 방향으로 관통하는 복수 개의 유통 구멍을 갖는 복수 개의 허니컴 세그먼트와,
    상기 복수 개의 허니컴 세그먼트 중, 서로 인접한 허니컴 세그먼트 사이에 배치된 스페이서와,
    상기 스페이서가 배치된 허니컴 세그먼트 사이에 있고, 상기 서로 인접한 허니컴 세그먼트를 접합시키는 접합층
    을 포함하며, 상기 스페이서는 영율이 0.1 GPa ∼ 1.5 GPa이며, 또한 상기 서로 인접한 각 허니컴 세그먼트 사이에 있어서의 상기 접합층의 면적에 대한 상기 스페이서의 면적의 비율이 0.2% ∼ 30%인 허니컴 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스페이서는 35% ∼ 90%의 기공율을 갖는 것인 허니컴 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스페이서는 조공재를 포함하는 것인 허니컴 구조체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 스페이서는 세라믹스로 형성되어 있는 것인 허니컴 구조체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 영율은 0.15 GPa ∼ 1.2 GPa인 것인 허니컴 구조체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 접합층의 면적에 대한 상기 스페이서의 면적의 비율은 0.4% ∼ 25%인 것인 허니컴 구조체.
  7. 다공질의 칸막이 벽에 의해 구획되고, 1축 방향으로 관통하는 복수 개의 유통 구멍을 갖는 하나의 허니컴 세그먼트의 한 외주면인 접합면에 영율이 0.1 GPa ∼ 1.5 GPa인 스페이서를 상기 접합면의 면적에 대하여 상기 스페이서의 면적의 비율이 0.2% ∼ 30%가 되도록 배치하는 공정과,
    상기 스페이서가 고정된 상기 접합면에 접합재를 코팅하는 공정과,
    상기 접합면상에 다른 허니컴 세그먼트를 적층하여, 허니컴 세그먼트 적층체를 형성하는 공정과,
    상기 허니컴 세그먼트 적층체에 외부로부터 압력을 가하여 하나의 허니컴 세그먼트와 다른 허니컴 세그먼트를 접합하는 공정
    을 포함하는 허니컴 구조체의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스페이서로서 35% ∼ 90%의 기공율을 갖는 스페이서를 사용하는 것인 허니컴 구조체의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스페이서는 조공재를 이용하여 상기 기공율이 조정된 것인 허니컴 구조체의 제조 방법.
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Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1790623B1 (en) * 2003-11-12 2009-05-13 Ibiden Co., Ltd. Method of manufacturing ceramic structure
JP5281733B2 (ja) * 2003-11-12 2013-09-04 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP4812316B2 (ja) * 2005-03-16 2011-11-09 イビデン株式会社 ハニカム構造体
WO2006118306A1 (ja) 2005-05-02 2006-11-09 Oji Paper Co., Ltd. 糖化ヘモグロビンの分析装置および分析方法
JP4434076B2 (ja) * 2005-05-23 2010-03-17 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
WO2006137155A1 (ja) 2005-06-24 2006-12-28 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体
WO2006137161A1 (ja) 2005-06-24 2006-12-28 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体
EP1736219A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-27 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structure
CN101001698B (zh) 2005-06-24 2011-02-09 揖斐电株式会社 蜂窝结构体
CN100537482C (zh) 2005-06-24 2009-09-09 揖斐电株式会社 蜂窝结构体
WO2006137158A1 (ja) 2005-06-24 2006-12-28 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体
JPWO2006137157A1 (ja) * 2005-06-24 2009-01-08 イビデン株式会社 ハニカム構造体
WO2007069674A1 (ja) 2005-12-14 2007-06-21 Ngk Insulators, Ltd. 接合材とその製造方法、及びそれを用いたハニカム構造体
KR101081638B1 (ko) * 2006-03-30 2011-11-09 엔지케이 인슐레이터 엘티디 접합체, 허니컴 세그먼트 접합체, 및 그것을 이용한 허니컴 구조체
FR2902424B1 (fr) 2006-06-19 2008-10-17 Saint Gobain Ct Recherches Ciment de jointoiement a spheres creuses pour filtre a particules.
DE102006043706A1 (de) * 2006-09-18 2008-03-27 Robert Bosch Gmbh Filterelement, insbesondere zur Filterung von Abgasen einer Brennkraftmaschine
EP1930061B1 (en) * 2006-12-07 2018-10-03 NGK Insulators, Ltd. Bonding material composition and method for manufacturing the same, and joined body and method for manufacturing the same
EP1939261B1 (en) 2006-12-25 2010-03-31 Ngk Insulators, Ltd. Joined body and method for manufacturing the same
WO2008096502A1 (ja) 2007-02-02 2008-08-14 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体
JP2010522106A (ja) * 2007-03-20 2010-07-01 コーニング インコーポレイテッド セラミック・フィルタのための低収縮率施栓用混合物、栓を施されたハニカム・フィルタおよびその製造方法
JPWO2008117621A1 (ja) * 2007-03-28 2010-07-15 日立金属株式会社 セラミックハニカム構造体の製造方法
US7855163B2 (en) * 2007-05-14 2010-12-21 Geo2 Technologies, Inc. Low coefficient of thermal expansion bonding system for a high porosity ceramic body and methods of manufacture
US7781372B2 (en) 2007-07-31 2010-08-24 GE02 Technologies, Inc. Fiber-based ceramic substrate and method of fabricating the same
WO2008155856A1 (ja) 2007-06-21 2008-12-24 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体、及び、ハニカム構造体の製造方法
JP5430867B2 (ja) * 2007-06-21 2014-03-05 イビデン株式会社 ハニカム構造体、及び、ハニカム構造体の製造方法
JP5282034B2 (ja) * 2007-08-07 2013-09-04 日本碍子株式会社 スペーサ付ハニカムセグメントの製造方法
JP2009154124A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Ngk Insulators Ltd 部分目封止レスｄｐｆ
WO2009118810A1 (ja) * 2008-03-24 2009-10-01 イビデン株式会社 ハニカム構造体
JP5129086B2 (ja) * 2008-10-27 2013-01-23 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体及びその製造方法
DE102009038049A1 (de) * 2009-08-19 2011-03-10 Saint-Gobain Industriekeramik Rödental GmbH Filterelement, Partikelfilter, Verfahren zur Markierung eines Filterelements, Verfahren zur Herstellung eines Partikelfilters und Verwendung eines Filterelements
WO2011121712A1 (ja) 2010-03-29 2011-10-06 イビデン株式会社 ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法
JP5643692B2 (ja) * 2011-03-25 2014-12-17 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ及びその製造方法
FR2979837B1 (fr) * 2011-09-14 2013-08-23 Saint Gobain Ct Recherches Element en nid d'abeille a coins renforces
JP5785870B2 (ja) * 2011-12-27 2015-09-30 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
JP6196301B2 (ja) 2012-06-28 2017-09-13 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー セラミック・フィルタの配列を結合するプロセス
JP6285234B2 (ja) * 2014-03-25 2018-02-28 日本碍子株式会社 ハニカム構造体の製造方法
JP7385450B2 (ja) 2019-12-05 2023-11-22 日本碍子株式会社 ハニカム構造体

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3192683B2 (ja) 1991-06-15 2001-07-30 住友大阪セメント株式会社 セラミックス材料の接合方法
JP2942765B1 (ja) * 1998-06-05 1999-08-30 株式会社ホンゴウリミテド 嫌気性微生物を利用する有機性原水処理装置
JP3889194B2 (ja) * 2000-01-13 2007-03-07 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP4511065B2 (ja) * 2000-06-05 2010-07-28 日本碍子株式会社 ハニカム構造体とハニカムフィルター、及びそれらの製造方法
JP4368050B2 (ja) 2000-09-27 2009-11-18 イビデン株式会社 セラミック構造体の製造方法
JP4404497B2 (ja) * 2001-03-01 2010-01-27 日本碍子株式会社 ハニカムフィルター、及びその製造方法
JP4408183B2 (ja) 2001-03-16 2010-02-03 日本碍子株式会社 排ガス浄化用ハニカムフィルター
WO2003031371A1 (en) 2001-10-02 2003-04-17 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structural body and method of manufacturing the structural body
FR2833857B1 (fr) * 2001-12-20 2004-10-15 Saint Gobain Ct Recherches Corps filtrant comportant une pluralite de blocs filtrants, notamment destine a un filtre a particules
JP2003291054A (ja) * 2002-03-29 2003-10-14 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体の製造方法
EP1790623B1 (en) * 2003-11-12 2009-05-13 Ibiden Co., Ltd. Method of manufacturing ceramic structure
EP1854773A1 (en) * 2005-03-03 2007-11-14 Asahi Glass Co., Ltd. Sintered body with spacers, and production method and joining method for the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP1612197A1 (en) 2006-01-04
JP4267947B2 (ja) 2009-05-27
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US7455710B2 (en) 2008-11-25
EP1612197B1 (en) 2011-10-26

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