KR20050118160A - 세라믹스 구조체의 접합 방법 - Google Patents

세라믹스 구조체의 접합 방법 Download PDF

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준 후지타
나오시 마스카와
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니뽄 가이시 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 적어도 제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102)를 접합하는 방법으로서, 우선 제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102) 사이에 접합재층(110)을 개재시킨 상태에서 제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102)가 접근하는 방향으로 압력을 가하고(도 1의 (a)), 압력을 가함으로써, 접합재층(110)으로부터 제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102)를 포함한 적층체(120)의 단부면으로 압출된 접합재(111a)를 제거하며(도 1의 (b)), 압출된 접합재(111a)를 제거한 후에 적층체(120)의 단부면 부근의 접합재(111b)를 건조시키고(도 1의 (c)), 계속해서 적층체(120) 전체를 건조시키는 세라믹스 구조체의 접합 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

세라믹스 구조체의 접합 방법{METHOD OF CONNECTING CERAMICS STRUCTURE}
본 발명은 세라믹스 구조체의 접합 방법에 관한 것으로, 특히 내연기관, 보일러 등의 배출 가스중의 미립자 포집 필터나 촉매 담체 등에 사용되는 세라믹스 구조체의 접합 방법에 관한 것이다.
종래, 세라믹스 구조체의 피접합면에 접합재를 도포하고, 접합재를 도포한 측면에 다른 세라믹스 구조체를 대어 복수의 세라믹스 구조체를 서로 접합하는 방법이 개시되어 있다.
문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-7455호 공보
그러나, 도포된 접합재의 양이 적으면, 발생한 간극을 이후의 공정에서 매립해야만 하기 때문에 생산성이 나쁘다. 또한, 접합재의 양이 간극을 충분히 매립할 수 있는 이상으로 지나치게 많으면, 접합재가 적층체의 단부면으로 과도하게 밀려나오게 되는 경우가 있었다. 그리고, 이와 같이 지나치게 밀려나온 접합재는 접합재층의 표면 및 내부에 싱크마크나 크랙을 발생시키는 원인으로 되어, 세라믹스 구조체 상호간의 접합력 저하를 초래한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 내연기관, 보일러 등의 배출 가스중의 미립자 포집 필터나 촉매 담체 등에 사용되는 세라믹스 구조체 사이의 접합재층의 표면 및 내부에 싱크마크나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 세라믹스 구조체의 접합 방법을 제공한다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 접합 방법의 처리 흐름을 도시한 도면으로서, 도 1의 (a)는 적층체 가압을 설명한 도면이고, 도 1의 (b)는 접합재 제거를 설명한 도면이며, 도 1의 (c)는 단부면 건조를 설명하기 위한 도면이며. 도 1의 (b) 및 도 1의 (c)는 도 1의 (a)에 도시된 적층체를 측면에서 본 도면이고,
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 접합재 제거, 단부면 건조를 설명하기 위한 단면부 확대도로서, 도 2의 (a)는 접합재 제거전을 나타내고, 도 2의 (b)는 접합재 제거후를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 마스크 접착 등을 부가한 경우의 처리 흐름을 도시한 도면이다.
본 발명의 제1 특징은 적어도 제1 세라믹스 구조체와 제2 세라믹스 구조체를 접합하는 방법으로서, (1) 제1 세라믹스 구조체와 제2 세라믹스 구조체 사이에 접합재층을 개재시킨 상태에서 제1 세라믹스 구조체와 제2 세라믹스 구조체가 접근하는 방향으로 압력을 가하고, (2) 압력을 가함으로써, 접합재층으로부터 제1 세라믹스 구조체와 제2 세라믹스 구조체를 포함한 적층체의 단부면으로 압출된 접합재를 제거하며, (3) 압출된 접합재를 제거한 후에 적층체의 단부면 부근의 접합재를 건조시킨 후, (4) 적층체 전체를 건조시키는 것에 있다.
이러한 제1 특징에 따르면, 가압에 의해 압출된 접합재를 제거하고, 제거되지 않고 남은 적층체 단부면 부근의 접합재를 건조시킨 후에 적층체 전체를 건조시킴으로써, 접합재층의 표면에 싱크마크나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이들 실시 형태로 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시 형태에 있어서는 적어도 제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102)를 접합시키는 방법으로서, 우선 제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102) 사이에 접합재층(110)을 개재시킨 상태에서 제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102)가 접근하는 방향으로 압력을 가하고(도 1의 (a) 참조), 압력을 가함으로써, 접합재층(110)으로부터 제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102)를 포함한 적층체(120)의 단부면으로 압출된 접합재(111a)를 제거하며(도 1의 (b) 참조), 압출된 접합재(111a)를 제거한 후에 적층체(120)의 단부면 부근의 접합재(111b)를 건조시킨 후(도 1의 (c) 참조), 적층체(120) 전체를 건조시키고 있다.
제1 세라믹스 구조체(101)와 제2 세라믹스 구조체(102)가 접근하는 방향이란 도 1의 (a)의 화살표가 나타내는 방향이다.
세라믹스 구조체에는 내연기관, 보일러 등의 배출 가스중의 미립자 포집 필터나 촉매 담체 등에 사용되는 허니컴 구조체가 포함된다.
접합재에는 예컨대 탄화규소 분말, 알루미노 실리케이트 섬유, 콜로이달 실리카 및 물 등으로 이루어진 접합재가 포함된다. 이들 접합재는 모노펌프, 주걱, 솔 등의 도포 수단을 이용하여 도포된다.
세라믹스 구조체(101)와 세라믹스 구조체(102)를 포함한 복수의 세라믹스 구조체가 서로 접근하는 방향으로 압력을 가하는 수단에는 가압 실린더, 정수압 가압 등이 포함된다.
적층체(120)의 단부면으로 압출된 접합재(111a)를 제거하는 수단에는 주걱 등에 의해 긁어내는 것 등이 포함된다. 접합재를 깨끗히 제거하기 위해서는 적층체(120)의 단부면과 접촉하는 제거 수단의 부재가 고무 또는 플라스틱 등의 적층체 단부면과의 밀착성이 높은 재질인 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 적층체(120)의 단부면으로 압출된 접합재(111a)를 제거하기 위해서 제거 수단(130)을 화살표 방향으로 이동시키고(도 2의 (a) 참조), 이러한 제거 수단(130)을 이용하여 접합재(111a)를 제거한 후에(도 2의 (c) 참조), 단부면 부근의 접합재(111b)를 건조시킨다(도 2의 (c) 참조).
적층체의 단부면으로 압출된 접합재를 제거하지 않고 적층체 전체의 건조를 시작하게 되면, 압출된 상태 그대로 건조되어 고체화된 접합재를 제거할 때에, 제거되지 않고 단부면 부근에 남는 접합재의 표면에 크랙 등이 발생하게 된다.
또한, 적층체의 단부면으로 접합재가 압출된 후에, 제1 세라믹스 구조체 및 제2 세라믹스 구조체 사이의 접합재층에 싱크마크나 크랙이 발생하기 전에 적층체 단부면으로 압출된 접합재를 제거하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 접합재가 가압에 의해 적층체 단부면으로 압출되고 나서, 이 압출된 접합재의 제거를 시작할 때까지의 시간이 길면, 제거 수단에 의해 제거되는 접합재보다 내부의 접합재에 자연 건조에 의해 싱크마크나 크랙이 발생하게 되고, 이로 인하여, 압출된 접합재가 제거되면, 제거 전에 이미 접합재 내부에 생겼던 싱크마크나 크랙이 노출되어 버리는 경우가 있기 때문이다.
또한, 압출된 접합재를 제거한 후, 이러한 접합재 제거에 의해 적층체 단부면에 드러나는 접합재면에 싱크마크나 크랙이 발생하기 전에 접합재면을 건조시키는 것이 바람직하다.
그 이유는, 압출된 접합재가 제거되고 나서, 남은 접합재의 건조를 시작할 때까지의 시간이 길면, 자연 건조에 의해 접합재의 표면에 싱크마크나 크랙이 발생하게 되는 경우가 있기 때문이다.
상기한 바와 같이, 제1 세라믹스 구조체와 제2 세라믹스 구조체 사이에 접합재층을 개재시킨 상태에서 제1 세라믹스 구조체와 제2 세라믹스 구조체가 접근하는 방향으로 압력을 가하고, 압력을 가함으로써, 접합재층으로부터 제1 세라믹스 구조체와 제2 세라믹스 구조체를 포함한 적층체의 단부면으로 압출된 접합재를 제거하며, 압출된 접합재를 제거한 후에 적층체의 단부면 부근의 접합재를 건조시킨 후, 적층체 전체를 건조시킴으로써, 단부면의 접합재에 싱크마크나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 우선 세라믹스 구조체의 양단면에 마스킹재를 접착시키고 나서(S201) 세라믹스 구조체의 피접합면에 기부를 도포하고(S202), 세라믹스 구조체 간격이 일정해지도록 세라믹스 구조체의 피접합면에 스페이서(간격 유지 부재)를 형성하며(S203), 그 후에 상기한 바와 같이 접합재를 세라믹스 구조체의 피접합면에 도포하여(S204), 세라믹스 구조체를 적층시키고, 이러한 세라믹스 구조체를 서로 가압하여(S205), 적층체 단부면으로 압출된 접합재를 제거하며(S206), 적층체 단부면을 건조시키고(S207), 적층체 전체를 건조시켜(S208), 마스킹재를 박리(S209)하여도 좋다. 이와 같이 적층체 단부면에 마스킹재를 접착시켜둠으로써, 적층체 단부면으로 압출된 접합재가 세라믹스 구조체의 길이 방향으로 형성되어 있는 관통 구멍의 개구부를 막아 버리는 것을 방지할 수 있다.
실시예
이하에 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 의해 한정되지 않는다.
이하의 실시예에 있어서는 탄화규소 분말 39 중량%, 알루미노 실리케이트 섬유 32 중량%, 콜로이달 실리카 19 중량%, 물 10 중량%로 이루어진 접합재를 사용하였다. 점도는 35 파스칼초로 하였다. 실시예 1 내지 실시예 9와, 비교예 1 내지 비교예 14는 온도 25℃, 습도 65%의 실내에서 실행하였다.
(실시예 1 내지 실시예 5와, 비교예 1 내지 비교예 11)
적층체 단부면에 하기의 바람을 1분간 송풍한 후, 실내에 5분간 방치하고 나서 단부면에서의 싱크마크의 유무를 확인하였다.
풍속(m/sec) 온도(℃)
실시예 1 10 100
실시예 2 11 80
실시예 3 12 115
실시예 4 13 100
실시예 5 9 100
비교예 1 4 125
비교예 2 4 123
비교예 3 3 111
비교예 4 7 100
비교예 5 7 120
비교예 6 10 24
비교예 7 10 26
비교예 8 0 125
비교예 9 6 25
비교예 10 13 25
비교예 11 8 70
실시예 1 내지 실시예 5는 모두 싱크마크가 발생하지 않았지만, 비교예 1 내지 비교예 11은 모두 싱크마크가 발생되었다.
(실시예 6 내지 실시예 9와, 비교예 12 내지 비교예 14)
실시예 6 내지 실시예 9와, 비교예 12 내지 비교예 14는 매초 풍속 10 미터, 온도 100℃의 바람을 적층체 단부면에 하기의 초 동안 송풍한 후, 온도 25℃, 습도 65%의 실내에 5분간 방치하고 나서 단부면에서의 싱크마크의 유무를 확인하였다.
시간(sec)
실시예 6 40
실시예 7 50
실시예 8 60
실시예 9 120
비교예 12 10
비교예 13 20
실시예 14 30
실시예 6 내지 실시예 9는 모두 싱크마크를 발생시키지 않았지만, 비교예 12 내지 비교예 14는 모두 싱크마크를 발생시켰다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가압에 의해 적층체 단부면으로 압출된 접합재를 제거한 후, 적층체 단부면 부근에 존재하는 접합재를 건조시킨 후, 적층체 전체를 건조시킴으로써, 접합재층에 싱크마크나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 적어도 제1 세라믹스 구조체와 제2 세라믹스 구조체를 접합하는 방법으로서,
    상기 제1 세라믹스 구조체와 상기 제2 세라믹스 구조체 사이에 접합재층을 개재시킨 상태에서 상기 제1 세라믹스 구조체와 상기 제2 세라믹스 구조체가 접근하는 방향으로 압력을 가하고,
    상기 압력을 가함으로써, 상기 접합재층으로부터 상기 제1 세라믹스 구조체와 상기 제2 세라믹스 구조체를 포함한 적층체의 단부면으로 압출된 상기 접합재를 제거하며,
    상기 압출된 접합재를 제거한 후에 상기 적층체의 단부면 부근의 접합재를 건조시키고,
    상기 적층체 전체를 건조시키는 것을 특징으로 하는 세라믹스 구조체의 접합 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력을 가한 후에 있어, 상기 접합재에 싱크마크나 크랙이 발생하기 전에 상기 적층체 단부면으로 압출된 접합재를 제거하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 구조체의 접합 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압출된 접합재를 제거한 후, 이러한 접합재 제거에 의해 상기 적층체 단부면에 드러나는 접합재면에 싱크마크나 크랙이 발생하기 전에 상기 접합재면을 건조시키는 것을 특징으로 하는 세라믹스 구조체의 접합 방법.
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