KR20070121797A - 허니컴 구조체 - Google Patents

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Abstract

배기 가스용의 포집 필터, 그 중에서도, 디젤 엔진의 배기 가스 중의 입자상 물질 (파티큘레이트) 등을 포집하는 디젤 파티큘레이트 필터 (DPF) 로서 유용한, 사용시 및 재생시에 발생하는 열 응력의 영향을 완화시켜, 열 응력에서 기인되는 크랙 등의 결함의 발생을 유효하게 방지할 수 있는 허니컴 구조체를 제공한다. 복수의 허니컴 세그먼트 (2) 가 접합재층 (9) 을 개재하여 서로의 접합면에서 일체적으로 접합된 허니컴 세그먼트 접합체 (10) 와, 외주 코팅층 (4) 을 구비한 허니컴 구조체 (1) 로서, 접합재층 (9) 의 두께가, 허니컴 세그먼트 (2) 의 중심축 방향의 양단부에 위치하는 지점 (X1), (X2) 에 있어서의 평균 두께 (T1) 와, 허니컴 세그먼트 (2) 의 양단부로부터 각각 전체 길이의 3 ∼ 40％ 만큼 떨어진 지점 (Y1), (Y2) 의 상호간에 있어서의 최대 두께 (T2) 사이에, (T2) = (1.2 ∼ 10.0) × (T1) 의 관계를 만족하도록 구성한다.
허니컴 구조체

Description

허니컴 구조체 {HONEYCOMB STRUCTURE BODY}
본 발명은, 허니컴 세그먼트의 복수가 접합재층에 의해 일체적으로 접합된 허니컴 구조체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 배기 가스용의 포집 필터, 그 중에서도, 디젤 엔진의 배기 가스 중의 입자상 물질 (파티큘레이트) (이하「PM」이라고 하는 경우가 있다) 등을 포집하는 디젤 파티큘레이트 필터 (DPF) 로서 유용한, 사용시 및 재생시에 발생하는 열 응력의 영향을 완화시켜, 열 응력에서 기인되는 크랙 등의 결함의 발생을 유효하게 방지할 수 있는 허니컴 구조체에 관한 것이다.
허니컴 구조체가, 배기 가스용의 포집 필터로서, 예를 들어, 디젤 엔진 등으로부터의 배기 가스에 함유되어 있는 PM 을 포착하여 제거하기 위해, 디젤 파티큘레이트 필터 (DPF) 로서, 디젤 엔진의 배기계 등에 장착되어 사용되고 있다. 이러한 허니컴 구조체는, 사용시 (PM 을 포착하여 제거할 때) 및 재생시 (필터 내부에 경시적으로 퇴적된 PM 에 의한 압력 손실의 증대를 없애기 위하여 필터 내부에 퇴적된 PM 을 연소시켜 제거할 때) 에 있어서, 배기 가스 흐름의 불균일성 등의 이유에서 온도 상승이 장소에 따라 불균일해지기 쉽고, 열 팽창의 장소에 따른 상이에 수반하여 발생한 열 응력에서 기인되어 크랙 등의 결함이 발생한다는 문제가 있었다.
특히, 탄화규소 (SiC) 를 원료의 하나로 하는 허니컴 구조체는, 내열성이 우수한 한편, 열 팽창 계수가 코제라이트제 허니컴 구조체에 비해 크고 (발생하는 열 응력이 크고), 내열 충격성이 떨어지는 것에 감안하여, 복수의 허니컴 세그먼트가 접합재층을 개재하여 서로의 접합면에서 일체적으로 접합된 허니컴 세그먼트 접합체로서 구성함으로써 열 응력의 영향을 저감시키는 것을 기도한 허니컴 구조체나, 또한, 허니컴 구조체의 최외주면을 구성하지 않는 허니컴 세그먼트 중 적어도 하나가, 최외주면을 구성하는 허니컴 세그먼트 중 적어도 하나보다 평균 벽두께가 두껍고, 또한 셀 밀도가 작거나 또는 동일한 허니컴 구조체 (특허 문헌 1 참조), 허니컴 세그먼트의 외주측 부분에 있어서의 단위 체적당 열 용량이, 허니컴 세그먼트의 중앙측 부분에 있어서의 단위 체적당 열 용량보다 큰 허니컴 세그먼트를 포함하는 허니컴 구조체 (특허 문헌 2 참조), 및 허니컴 필터의 축방향에 수직인 단면에 있어서, 중앙부의 열 용량을 주변부의 열 용량에 비해 높게 한 허니컴 필터 (특허 문헌 3 참조) 가 제안되고 있으나, 국소적이고 급격한 발열에 수반하는 허니컴 구조체의 국소적인 승온을 열 용량에 관한 대책만으로 해결하는 것은 곤란하고, 상기 서술한 문제를 반드시 충분히 방지할 수 없다는 문제가 있었다. 특히, 최근의 필터 대형화에 수반하여, 사용시 및 재생시에 발생하는 열 응력이 종래보다 현저하게 증대함으로써, 크랙 등의 결함 발생의 빈도 및 그 정도가 심각화되고 있는 것이 현상이다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2002-301325호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2003-10616호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2003-254034호
본 발명은, 상기 서술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 배기 가스용의 포집 필터, 그 중에서도, 디젤 엔진의 배기 가스 중의 PM 등을 포집하는 디젤 파티큘레이트 필터 (DPF) 로서 유용한, 사용시 및 재생시에 발생하는 열 응력의 영향을 완화시켜, 열 응력에서 기인되는 크랙 등의 결함의 발생을 유효하게 방지할 수 있는 허니컴 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의해 하기의 허니컴 구조체가 제공된다.
[1] 복수의 허니컴 세그먼트가 접합재층을 개재하여 서로의 접합면에서 일체적으로 접합된 허니컴 세그먼트 접합체와, 상기 허니컴 세그먼트 접합체의 외주면을 피복하는 외주 코팅층을 구비하고, 유체의 유로가 되는 복수의 셀이 중심축 방향으로 서로 병행하도록 배치 형성된 구조를 갖는 허니컴 구조체로서, 상기 접합재층의 두께가, 상기 허니컴 세그먼트의 중심축 방향의 양단부에 위치하는 지점에 있어서의 평균 두께 (T1) 와, 상기 허니컴 세그먼트의 양단부로부터 각각 전체 길이의 3 ∼ 40％ 만큼 떨어진 지점의 상호간에 있어서의 최대 두께 (T2) 사이에, (T2) = (1.2 ∼ 10.0) × (T1) 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체.
[2] 상기 허니컴 세그먼트의 단면 형상이, 사각형인 상기 [1] 에 기재된 허니컴 구조체.
[3] 상기 허니컴 세그먼트 접합체의, 상기 중심축 방향에 수직인 방향의 단면 형상이, 원형, 타원형 또는 레이스트랙형인 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 허니컴 구조체.
[4] 상기 허니컴 세그먼트의 열 팽창 계수가, 1 × 10-6/℃ 이상인 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해, 배기 가스용의 포집 필터, 그 중에서도, 디젤 엔진의 배기 가스 중의 PM 등을 포집하는 디젤 파티큘레이트 필터 (DPF) 로서 유용한, 사용시 및 재생시에 발생하는 열 응력의 영향을 완화시켜, 열 응력에서 기인되는 크랙 등의 결함의 발생을 유효하게 방지할 수 있는 허니컴 구조체가 제공된다.
도 1 은 본 발명의 허니컴 구조체의 일 실시형태 (중심축에 대하여 수직인 평면에서 절단한 전체의 단면 형상이 원형) 를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 허니컴 구조체의 다른 실시형태 (중심축에 대하여 수직인 평면에서 절단한 전체의 단면 형상이 정방형) 의 일부를 단면측에서 본 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 허니컴 구조체의 다른 실시형태에 사용되는 허니컴 세그먼트를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4 는 도 3 에 있어서의 A-A 선 단면도이다.
도 5 는 실시예 1 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 6 은 실시예 2 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 7 은 실시예 3 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 8 은 실시예 4 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 9 는 사용시 및 재생시, 온도 상승이 가장 커지는 개연성이 높은 부분을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 10 은 실시예에 있어서의 허니컴 구조체의 전체 형상을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 11 은 비교예 1 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 12 는 비교예 2 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 13 은 [(T2)/T1)] (배) 과, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량 (g/L) 및 압력 손실 (kPa) 의 관계를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 14 는 실시예 5 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 15 는 실시예 6 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 16 은 실시예 7 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 17 은 실시예 8 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 18 은 비교예 3 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 19 는 비교예 4 에 있어서의 접합재층의 두께를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 20 은 전체 길이에 대한「단면부터 (T2) 부까지」의 비율 (％) 및 단면부터 (T2) 부까지의 거리 (㎜) 와, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량 (g/L) 의 관계를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 21 의 (a), (b) 는 허니컴 세그먼트의 측면부에 소정폭의 패임부를 형성하는 방법의 일 실시형태를 설명하는 설명도이다.
도 22 는 허니컴 세그먼트의 측면부에 소정폭의 패임부를 형성하는 방법의 다른 실시형태를 설명하는 설명도이다.
도 23 은 본 발명의 허니컴 구조체에 있어서의 접합재층의 다른 형상을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 24 는 본 발명의 허니컴 구조체에 있어서의 접합재층의 또 다른 형상을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 25 는 본 발명의 허니컴 구조체에 있어서의 접합재층의 또 다른 형상을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 허니컴 구조체 2 : 허니컴 세그먼트
2a : 일방의 허니컴 세그먼트 2b : 타방의 허니컴 세그먼트
4 : 외주 코팅층 5 : 셀
6 : 격벽 7 : 충전재
9 : 접합재층 9a : 양단 근방부의 접합재층
9b : 중앙부의 접합재층 9a1 : 일단 근방부의 얇은 접합재층
9a2 : 타단 근방부의 얇은 접합재층 10 : 허니컴 세그먼트 접합체
100 : 허니컴 세그먼트 102 : 롤러 또는 절삭 드릴
104 : 패임부 (오목부) 106 : 형틀
108 : 돌기상부
도 1 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 있어서의 허니컴 구조체 (1) 는, 복수의 허니컴 세그먼트 (2) 가 접합재층 (9) 을 개재하여 서로의 접합면에서 일체적으로 접합된 허니컴 세그먼트 접합체 (10) 와, 허니컴 세그먼트 접합체 (10) 의 외주면을 피복하는 외주 코팅층 (4) 을 구비하고, 유체의 유로 가 되는 복수의 셀 (5) 이 중심축 방향으로 서로 병행하도록 배치 형성된 구조를 갖는 허니컴 구조체 (1) 로서, 도 5 ∼ 도 8 에 나타내는 바와 같이, 접합재층 (9) 의 두께가, 허니컴 세그먼트 (2) 의 중심축 방향의 양단부에 위치하는 지점 (X1), (X2) 에 있어서의 평균 두께 (T1) 와, 허니컴 세그먼트 (2) 의 양단부로부터 각각 전체 길이의 3 ∼ 40％ 만큼 떨어진 지점 (Y1), (Y2) 의 상호간에 있어서의 최대 두께 (T2) 사이에, (T2) = (1.2 ∼ 10.0) × (T1) 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 것이다. 여기서, 평균 두께 (T1) 란, 허니컴 세그먼트 (2) 의 중심축 방향의 양단부에 나타나는 접합재층 (9) 의 두께 중, 상이한 임의의 2 지점 이상의 두께를 측정한 값의 평균치를 의미하고, 최대 두께 (T2) 란, 접합재층 (9) 의 [(Y1) ∼ (Y2)] 에 상당하는 지점을 허니컴 세그먼트 (2) 의 중심축 방향에 수직인 임의의 평면에서 절단한 경우에 나타나는 접합재층 (9) 의 두께 중, 최대 두께를 의미한다.
본 발명에 있어서는, 상기 서술한 (T1) 과 (T2) 사이에, (T2) = (1.5 ∼ 8.0) × (T1) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하고, (T2) = (2.0 ∼ 5.0) × (T1) 의 관계를 만족하는 것이 더욱 바람직하다. (T2) 가 (T1) 의 1.2 배 미만이면, 소기의 효과를 기대할 수 없고, 10.0 배를 초과하면, 유로의 휨이 지나치게 커 환기 저항이 현저하게 증가된다.
본 발명에 있어서는, 허니컴 세그먼트 (2) 의 양단부부터 각각 전체 길이의 3 ∼ 40％ (바람직하게는 10 ∼ 20％) 만큼 떨어진 지점 (Y1), (Y2) 까지에 있어서 접합재층이 최대 두께 (T2) 를 갖도록 구성하고 있다. 이것은, 배기 가스 흐름 이 중앙에 모이기 쉬운 것, 외주부는 방열의 영향을 받기 쉬운 것 등의 이유에서, 사용시 및 재생시, 이 부분 H 에서 (도 9 참조) 온도 상승이 가장 커지는 개연성이 높기 때문으로, 이 온도 상승에 의해 발생하는 열 응력의 영향을 접합재층에 의해 완화시켜, 열 응력에서 기인되는 크랙 등의 결함의 발생을 유효하게 방지하고자 하는 것이다. 이 의미에서, 접합재층은 열 응력의 영향을 완화시키는 기능을 갖도록 구성되어 있다.
본 발명의 실시형태에 있어서의 허니컴 구조체 (1) 의 구조를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시형태에 있어서의 허니컴 구조체 (1) 는, 다공질의 격벽 (6) 에 의해 구획, 형성된 유체의 유로가 되는 복수의 셀 (5) 이 허니컴 구조체 (1) 의 중심축 방향으로 서로 병행하도록 배치 형성된 구조를 갖고, 각각이 전체 구조의 일부를 구성하는 형상을 가짐과 함께, 허니컴 구조체 (1) 의 중심축에 대하여 수직인 방향에 장착됨으로써 전체 구조를 구성하게 되는 형상을 갖는 복수의 허니컴 세그먼트 (2) 가, 접합재층 (9) 에 의해 일체적으로 접합된 허니컴 세그먼트 접합체 (10) 와, 허니컴 세그먼트 접합체 (10) 의 외주면을 피복하는 외주 코팅층 (4) 을 구비한 것으로서 구성되어 이루어지는 것이다. 접합재층 (9) 에 의한 허니컴 세그먼트 (2) 의 접합 후, 허니컴 구조체 (1) 의 중심축에 대하여 수직인 평면에서 절단한 전체의 단면 형상이, 원형, 타원형, 레이스트랙형 또는 그들이 일부 변형된 형상이 되도록 연삭 가공되고, 외주면이 외주 코팅층 (4) 에 의해 피복된다. 이 허니컴 구조체 (1) 를 DPF 로서 사용하는 경우, 디젤 엔진의 배기계 등에 배치함으로써, 디젤 엔진으로부터 배출되는 수트를 포함하는 PM 을 포착 할 수 있다. 또한, 도 1 에 있어서는, 하나의 허니컴 세그먼트 (2) 에 있어서만, 셀 (5) 및 격벽 (6) 을 나타내고 있다. 각각의 허니컴 세그먼트 (2) 는, 도 3, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 허니컴 구조체 (1) (허니컴 세그먼트 접합체 (10)) (도 1 참조) 의 전체 구조의 일부를 구성하는 형상을 가짐과 함께, 허니컴 구조체 (1) (도 1 참조) 의 중심축에 대하여 수직인 방향에 장착됨으로써 전체 구조를 구성하게 되는 형상을 갖고 있다. 셀 (5) 은 허니컴 구조체 (1) 의 중심축 방향으로 서로 병행하도록 배치 형성되어 있고, 인접하고 있는 셀 (5) 에 있어서의 각각의 단부가 교대로 충전재 (7) 에 의해 밀봉되어 있다.
소정의 셀 (5) (유입 셀) 에 있어서는, 도 3, 도 4 에 있어서의 좌단부측이 개구되어 있는 한편, 우단부측이 충전재 (7) 에 의해 밀봉되어 있고, 이것과 인접하는 다른 셀 (5) (유출 셀) 에 있어서는, 좌단부측이 충전재 (7) 에 의해 밀봉되고, 우단부측이 개구되어 있다. 이러한 밀봉에 의해, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 허니컴 세그먼트 (2) 의 단면이 바둑판 무늬상을 나타내게 된다. 이러한 복수의 허니컴 세그먼트 (2) 가 접합된 허니컴 구조체 (1) 를 배기 가스의 배기계 내에 배치한 경우, 배기 가스는 도 4 에 있어서의 좌측으로부터 각 허니컴 세그먼트 (2) 의 셀 (5) 내에 유입되어 우측으로 이동한다.
도 4 에 있어서는, 허니컴 세그먼트 (2) 의 좌측이 배기 가스의 입구가 되는 경우를 나타내고, 배기 가스는, 밀봉되지 않고 개구되어 있는 셀 (5) (유입 셀) 로부터 허니컴 세그먼트 (2) 내로 유입된다. 셀 (5) (유입 셀) 에 유입된 배기 가스는, 다공질의 격벽 (6) 을 통과하여 다른 셀 (5) (유출 셀) 로부터 유출된다. 그리고, 격벽 (6) 을 통과할 때에 배기 가스 중의 수트를 포함하는 PM 이 격벽 (6) 에 포착된다. 이와 같이 하여, 배기 가스의 정화를 실시할 수 있다. 이러한 포착에 의해, 허니컴 세그먼트 (2) 의 내부에는 수트를 포함하는 PM 이 경시적으로 퇴적되어 압력 손실이 커지기 때문에, 수트 등을 연소시키는 재생이 실시된다. 또한, 도 2 ∼ 도 4 에는, 전체의 단면 형상이 정방형인 허니컴 세그먼트 (2) 를 나타내는데, 사각형 또는 그것이 일부 변형된 형상이어도 되고, 삼각형, 육각형 등의 형상이어도 된다. 또, 셀 (5) 의 단면 형상도, 다각형, 원형, 타원형, 레이스트랙형 또는 그들이 일부 변형된 형상이어도 된다.
허니컴 세그먼트 (2) 의 재료로는 강도, 내열성의 관점에서, 탄화규소, 규소-탄화규소계 복합 재료, 질화규소, 코제라이트, 무라이트, 알루미나, 스피넬, 탄화규소-코제라이트계 복합재, 규소-탄화규소 복합재, 리튬알루미늄실리케이트, 티탄산알루미늄, Fe-Cr-Al 계 금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 탄화규소 또는 규소-탄화규소계 복합 재료가 바람직하다.
허니컴 세그먼트 (2) 의 제조는, 예를 들어, 상기 서술한 재료에서 적절히 선택한 것에, 메틸셀룰로오스, 히드록시프로폭실셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올 등의 바인더, 계면 활성제, 용매로서의 물 등을 첨가하여, 가소성의 배토로 하고, 이 배토를 상기 서술한 형상이 되도록 압출 성형하고, 이어서 마이크로파, 열풍 등에 의해 건조시킨 후, 소결함으로써 실시할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 허니컴 세그먼트 (2) 의 열 팽창 계수 는, 1 × 10-6/℃ 이상인 것이 바람직하고, 2 × 10-6/℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 1 × 10-6/℃ 미만이면, 접합재층에 응력 완화의 기능을 요구할 필요성이 현저하게 감소하는 경우가 있다.
셀 (5) 의 밀봉에 사용하는 충전재 (7) 로는, 허니컴 세그먼트 (2) 와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 충전재 (7) 에 의한 밀봉은, 밀봉하지 않는 셀 (5) 을 마스킹한 상태에서, 허니컴 세그먼트 (2) 의 단면을 슬러리상의 충전재 (7) 에 침지시킴으로써 개구되어 있는 셀 (5) 에 충전함으로써 실시할 수 있다. 충전재 (7) 의 충전은, 허니컴 세그먼트 (2) 의 성형 후에 있어서의 소성 전에 실시해도 되고, 소성 후에 실시해도 되는데, 소성 전에 실시하는 편이, 소성 공정이 1 회로 종료되기 때문에 바람직하다.
이상과 같은 허니컴 세그먼트 (2) 의 제조 후에, 허니컴 세그먼트 (2) 의 외주면에 슬러리상의 접합재층 (9) 을 도포하고, 소정의 입체 형상 (허니컴 구조체 (1) 의 전체 구조) 이 되도록 복수의 허니컴 세그먼트 (2) 를 장착하고, 이 장착한 상태에서 압착한 후, 가열 건조시킨다. 이와 같이 하여, 복수의 허니컴 세그먼트 (2) 가 일체적으로 접합된 접합체가 제조된다. 그 후, 이 접합체를 상기 서술한 형상으로 연삭 가공하고, 외주면을 외주 코팅층 (4) 에 의해 피복하여, 가열 건조시킨다. 이와 같이 하여, 도 1 에 나타내는 허니컴 구조체 (1) 가 제조된다.
본 발명에 사용되는 접합재층 (9) 은, 허니컴 세그먼트 (2) 의 외주면에 도 포되어, 허니컴 세그먼트 (2) 를 접합함과 함께 열 응력을 완화시키도록 기능한다. 접합재층 (9) 의 도포는, 인접하고 있는 각각의 허니컴 세그먼트 (2) 의 외주면에 실시해도 되는데, 인접한 허니컴 세그먼트 (2) 의 상호간에 있어서는, 대응한 외주면의 일방에 대해서만 실시해도 된다.
이러한 대응면의 편측만에 대한 도포는, 접합재층 (9) 의 사용량을 절약할 수 있는 점에서 바람직하다. 접합재층 (9) 의 두께는, 허니컴 세그먼트 (2) 의 상호간의 접합력을 감안하여 결정되고, 예를 들어, 0.2 ∼ 4.0㎜ 의 범위에서 적절히 선택된다.
본 발명에 사용되는 접합재층 (9) 은, 주성분으로서 세라믹스를 함유함과 함께 입상의 필러를 함유하는 것인 것이 바람직하다. 접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 으로는, 동일한 재료를 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 에 주성분으로서 함유되는 세라믹스로는, 예를 들어, 탄화규소, 질화규소, 코제라이트, 알루미나, 무라이트 등의 세라믹스를 들 수 있다. 이것에, 콜로이달실리카, 콜로이달알루미나 등의 콜로이달졸, 필요에 따라 금속 섬유나 조공재를 배합한 것이어도 된다.
외주 코팅층 (4) 은, 허니컴 세그먼트 (2) 의 접합체의 외주면에 도포되어, 허니컴 세그먼트 (2) 의 접합체의 외주면을 보호하도록 기능한다. 외주 코팅층 (4) 의 두께는, 예를 들어 0.1 ∼ 1.5㎜ 의 범위에서 적절히 선택된다.
접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 에 함유되는 입상의 필러로는, 예를 들어, 무기 재료 또는 유기 재료로 이루어지는 것을 들 수 있다. 무기 재료의 구체예 로는, 유리 비드, 플라이애시 벌룬 등을 들 수 있고, 유기 재료의 구체예로는, 전분, 발포 수지 등을 들 수 있다.
입상의 필러는, 평균 10 ∼ 300㎛ 의 직경을 갖는 것이 바람직하고, 평균 15 ∼ 250㎛ 가 더욱 바람직하고, 평균 20 ∼ 200㎛ 가 특히 바람직하다. 입상의 필러는, 장중심축/단중심축비가 1.0 ∼ 4.0 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 진구인 것이 더욱 바람직하다. 입상의 필러는, 접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 에, 20 ∼ 70 체적％ 의 비율로 함유되는 것이 바람직하다. 25 ∼ 65 체적％ 인 것이 더욱 바람직하고, 30 ∼ 60 체적％ 인 것이 특히 바람직하다. 또, 입상의 필러는, 중공 구조를 갖는 것이 바람직하다. 중공 구조를 갖는 입자 (중공 입자) 를 사용함으로써, 접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 이 경화되어 형성되는 접합부 및 외주면의 밀도가 저하되어, 영률을 저감시킬 수 있게 된다. 이로써, 접합부 및 외주면의 내열 충격성이 향상되어, 사용시의 크랙 발생을 억제할 수 있다.
접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 은, 상기 서술한 세라믹스 및 입상의 필러에 추가하여, 무기 입자, 산화물 섬유 및 콜로이드상 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 5 ∼ 60 질량％ 의 비율로 추가로 함유해도 된다. 이들을 함유시킴으로써, 접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 으로서의 특성을 향상시킬 수 있다. 무기 입자로는, 예를 들어, 탄화규소, 질화규소, 코제라이트, 알루미나, 무라이트, 지르코니아, 인산지르코늄, 알루미늄티타네이트 및 티타니아로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 세라믹스 ; Fe-Cr-Al 계 금속 ; 니켈계 금 속 ; 금속 Si ; SiC 등을 들 수 있다. 산화물 섬유로는, 예를 들어, 알루미노실리케이트질 섬유, 그 외의 섬유를 들 수 있다. 콜로이드상 산화물로는, 예를 들어, 실리카졸, 알루미나졸 등을 들 수 있다.
접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 의 열전도율은, 0.1 ∼ 5.0W/m·k 인 것이 바람직하고, 접합재층 (9) 및 외주 코팅층 (4) 의 열 팽창률은, 열 충격 등에 의해 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 비교적 낮은 것이 바람직하고, 1 × 10-6 ∼ 8 × 10-6/℃ 의 범위인 것이 바람직하다.
다음으로, 허니컴 세그먼트의 측면부에 소정폭의 패임부를 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
도 21 의 (a), (b) 에 나타내는 실시형태에 있어서는, 소성 전 또는 소성 후의 허니컴 세그먼트 (100) 에, 롤러 또는 절삭 드릴 (102) 을 사용하여 패임부 (104) 를 형성한다.
또, 도 22 에 나타내는 실시형태에서는, 소성시에 패임부를 형성하기 위한 형틀 (106) 을 준비한다. 이 형틀 (106) 은, 소성시에 허니컴 세그먼트 (100) 의 측면부에 원하는 패임부 (104) 를 형성하기 위한 돌기상부 (108) 를, 그 중앙부에 구비하고 있다. 그리고, 이 형틀 (106) 의 돌기상부 (108) 위에 소성 전의 허니컴 세그먼트 (100) 를 탑재하여 소성함으로써, 소성 후의 허니컴 세그먼트를 소정의 패임부를 갖는 형상으로 할 수 있다.
이상과 같이 하여, 허니컴 세그먼트의 측면부 (단면이 사각형인 경우, 4 측 면 각각) 에 소정의 패임부 형상을 구비한 것을 제조할 수 있다.
상기와 같이 하여 얻어진 허니컴 세그먼트를 사용하고 각 측면부에 접합재를 도포하여 허니컴 세그먼트 접합체를 제조하고, 이어서, 이 허니컴 세그먼트 접합체를 절삭하여, 외주 코팅재를 도포함으로써, 도 10 에 나타내는 바와 같은 허니컴 구조체를 제조한다.
이 허니컴 구조체에 있어서, 허니컴 세그먼트를 접합하는 접합재층의 형상으로는, 도 5 ∼ 도 8, 도 14 ∼ 도 17 에 나타내는 바와 같은 양단 근방부의 접합재층 (9a) 이 얇고, 중앙부의 접합재층 (9b) 이 평균적으로 두꺼워져 있는 것 외에, 도 23 과 같이, 양단 근방부의 접합재층 (9a) 이 얇고, 중앙부의 접합재층 (9b) 은 중앙을 향하여 두꺼워지는 볼록렌즈형 형상이나, 도 24 와 같이, 양단의 접합재층 중 일단 근방부의 얇은 접합재층 (9a1) 이 길게, 타단 근방부의 얇은 접합재층 (9a2) 이 짧게 형성되고, 중앙부의 접합재층 (9b) 은 볼록렌즈형 형상으로 할 수도 있다. 또한, 도 25 와 같이, 일방의 허니컴 세그먼트 (2a) 에는 패임부가 형성되어 있지 않고, 다른 허니컴 세그먼트 (2b) 를 전체적으로 휘어진 형상으로 하고, 허니컴 세그먼트 (2b) 의 패임부측을 접합재층 (9) 이 되도록 접합하여, 허니컴 구조체를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명은, 이들 실시예에 의해 어떠한 제한을 받는 것은 아니다.
(실시예 1)
탄화규소 원료로서의 탄화규소 (SiC) 분말과, 코디어라이트 원료로서의 코디어라이트 소성체를 분쇄한 세르벤 분말 (결정상으로는 코디어라이트) 또는 생원료인 탤크, 카올린 점토, 알루미나를 배합하고, 이들 분말 100 질량부에 대하여, 유기 바인더로서 메틸셀룰로오스 6 질량부, 계면 활성제 2.5 질량부, 및 물 24 질량부를 첨가하고, 균일하게 혼합 및 혼련하여 성형용의 배토를 얻었다. 이 배토를 압출 성형하여, 치수가 35㎜ × 35㎜ × 254㎜L, 격벽 두께 약 300㎛ (12mil), 셀 밀도 약 47 셀/㎠ (300 셀/평방 인치) 의 허니컴 세그먼트를 제조하였다. 이들 허니컴 세그먼트에 대하여, 도 21 의 (a), (b) 에 나타내는 방법으로, 롤러를 사용하여 측면부에 소정의 패임부를 형성하였다. 이들 허니컴 세그먼트를 산화 분위기에 있어서 550℃ 에서 3 시간, 탈지를 위한 예비 소성을 실시한 후, 비산화 분위기에 있어서 1400℃ 의 소성 온도에서 2 시간의 소성을 실시한 후, 슬러리상의 접합재를 도포하여 접합하고 건조 경화시켜 허니컴 세그먼트 접합체를 제조하였다. 이 허니컴 세그먼트 접합체를 절삭하고, 이어서 슬러리상의 외주 코팅재를 도포하여 외주 코팅층을 형성하고, 도 10 에 나타내는 바와 같은 직경 143.8㎜ × 길이 254㎜ 의 다공질로 허니컴 구조의 탄화규소 소결체 (허니컴 구조체) 를 제조하였다. 이 경우, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 접합재층의 평균 두께 (T1) 를 1㎜ 로 하고, 허니컴 세그먼트의 양단부로부터 전체 길이의 9.8％ 만큼 떨어진 지점의 상호간에 있어서의 최대 두께 (T2) 를 1.3㎜ (평균 두께 (T1) 의 1.3 배) 로 하였다.
(실시예 2 ∼ 4, 비교예 1 ∼ 2)
도 6 ∼ 도 8 및 도 10 ∼ 도 11 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 에 있어서, 접합재층의 최대 두께 (T2) 를, 평균 두께 (T1) 의 2 배, 5 배, 10 배, 1.0 배, 11 배로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하였다. 평균 두께 (T1), 최대 두께 (T2), (T2)/(T1) 의 값을 정리하여 표 1 에 나타낸다.
([(T2)/(T1)] 의 평가)
엔진으로 허니컴 구조체에 PM 을 퇴적시키고, 그 후 약 650℃ 로 배기 가스 온도를 상승시켜, PM 이 급속 연소함으로써 허니컴 구조체에 열 충격을 주고, 또 PM 이 제거된 후에 10㎥/min, 25℃ 의 공기를 흘림으로써, 접합재층의 두께에 관한 [(T2)/(T1)] (배) 의 값이 실시예 1 ∼ 4, 비교예 1 ∼ 2 의 각각의 값이 되는 경우에 있어서의, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량 (g/L) 및 압력 손실 (kPa) 을 각각 측정하였다. 그 결과, 실시예 1 (1.3 배) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 8 (g/L), 압력 손실은 4 (kPa) 이고, 실시예 2 (2 배) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 10 (g/L), 압력 손실은 4 (kPa) 이고, 실시예 3 (5 배) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 11 (g/L), 압력 손실은 4.5 (kPa) 이고, 실시예 4 (10 배) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 12 (g/L), 압력 손실은 7 (kPa) 이고, 비교예 1 (1.0 배) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 6 (g/L), 압력 손실은 4 (kPa) 이고, 비교예 2 (11 배) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 12.2 (g/L), 압력 손실은 9 (kPa) 이었다. 이상을 정리하여 표 1 및 도 13 에 나타낸다.
(실시예 5 ∼ 8, 비교예 3 ∼ 4)
도 14 ∼ 도 17 및 도 18 ∼ 도 19 에 나타내는 바와 같이, 실시예 2 에 있어서, 최대 두께 (T2) 의 측정 지점 (허니컴 세그먼트의 단부로부터의 거리) 을, 허니컴 세그먼트의 양단부로부터 각각 전체 길이의 3.9％ (10㎜), 9.8％ (25㎜), 19％ (50㎜), 39％ (100㎜), 2.0％ (5㎜), 43％ (110㎜) 만큼 떨어진 지점의 상호간으로 바꾼 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하였다. 최대 두께 (T2) 의 측정 지점을 정리하여 표 1 에 나타낸다.
((T2) 의 측정 지점의 평가)
엔진으로 허니컴 구조체에 PM 을 퇴적시키고, 그 후 약 650℃ 로 배기 가스 온도를 상승시켜, PM 이 급속 연소함으로써 허니컴 구조체에 열 충격을 줌으로써, 전체 길이에 대한「단면부터 (T2) 부 (최대 두께 (T2) 를 포함하는 확대 부분) 까지」의 비율 (％) 및 단면부터 (T2) 부까지의 거리 (㎜) 의 값이 실시예 5 ∼ 8, 비교예 3 ∼ 4 의 값이 되는 경우에 있어서의, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량 (g/L) 을 측정하였다. 그 결과, 실시예 5 (3.9％ (10㎜)) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 9 (g/L 이고, 실시예 6 (9.8％ (25㎜)) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 10 (g/L) 이고, 실시예 7 (19％ (50㎜)) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 9.5 (g/L) 이고, 실시예 8 (39％ (100㎜)) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 7 (g/L) 이고, 비교예 3 (2.0％ (5㎜)) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 7 (g/L) 이고, 비교예 4 (43％ (110㎜)) 의 경우, 크랙이 발생하지 않는 한계 PM 퇴적량은 6.2 (g/L) 이었다. 이상을 정리하여 표 1 및 도 20 에 나타낸다.
Figure 112007075316902-PCT00001
표 1, 도 13 및 도 20 으로부터, 본 발명에 의해 압력 손실의 악화를 최소한으로 억제하여 한계 PM 퇴적량을 비약적으로 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 허니컴 구조체는, 배기 가스용의 포집 필터로서, 예를 들어, 디젤 엔진 등으로부터의 배기 가스에 함유되어 있는 PM 을 포착하여 제거하기 위한 디젤 파티큘레이트 필터 (DPF) 로서 유용하다.

Claims (4)

  1. 복수의 허니컴 세그먼트가 접합재층을 개재하여 서로의 접합면에서 일체적으로 접합된 허니컴 세그먼트 접합체와, 상기 허니컴 세그먼트 접합체의 외주면을 피복하는 외주 코팅층을 구비하고, 유체의 유로가 되는 복수의 셀이 중심축 방향으로 서로 병행하도록 배치 형성된 구조를 갖는 허니컴 구조체로서,
    상기 접합재층의 두께가, 상기 허니컴 세그먼트의 중심축 방향의 양단부에 위치하는 지점에 있어서의 평균 두께 (T1) 와, 상기 허니컴 세그먼트의 양단부로부터 각각 전체 길이의 3 ∼ 40％ 만큼 떨어진 지점의 상호간에 있어서의 최대 두께 (T2) 사이에, (T2) = (1.2 ∼ 10.0) × (T1) 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 허니컴 세그먼트의 단면 형상이 사각형인 허니컴 구조체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 허니컴 세그먼트 접합체의, 상기 중심축 방향에 수직인 방향의 단면 형상이 원형, 타원형 또는 레이스트랙형인 허니컴 구조체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 허니컴 세그먼트의 열 팽창 계수가 1 × 10-6/℃ 이상인 허니컴 구조체.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2857695B1 (fr) * 2003-07-15 2007-04-20 Saint Gobain Ct Recherches Bloc pour la filtration de particules contenues dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
WO2008096502A1 (ja) 2007-02-02 2008-08-14 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体
JP5253182B2 (ja) * 2007-02-02 2013-07-31 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP5313878B2 (ja) * 2007-03-27 2013-10-09 日本碍子株式会社 ハニカムセグメントを用いたハニカム構造体
JP2010535696A (ja) * 2007-08-03 2010-11-25 エアシブ・インコーポレーテッド 多孔質体および方法
WO2009118813A1 (ja) 2008-03-24 2009-10-01 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
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
JP2010126379A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Tokyo Yogyo Co Ltd ハニカム構造体
JP5318620B2 (ja) * 2009-03-19 2013-10-16 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP2010227918A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体及びその製造方法
US8277743B1 (en) 2009-04-08 2012-10-02 Errcive, Inc. Substrate fabrication
US8359829B1 (en) 2009-06-25 2013-01-29 Ramberg Charles E Powertrain controls
US20130206269A1 (en) * 2010-05-31 2013-08-15 James Scott Sutherland Honeycomb-Body-Based Fluidic Interconnectors and Methods
US9833932B1 (en) 2010-06-30 2017-12-05 Charles E. Ramberg Layered structures
JP6059936B2 (ja) * 2012-09-28 2017-01-11 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
JP6521683B2 (ja) * 2015-03-16 2019-05-29 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP6595194B2 (ja) 2015-03-16 2019-10-23 日本碍子株式会社 ハニカム構造体

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2604876B2 (ja) * 1990-03-27 1997-04-30 日本碍子株式会社 セラミックハニカム構造体の製造方法
JP4049501B2 (ja) 2000-01-24 2008-02-20 日本碍子株式会社 セラミックス構造体
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
JP4094823B2 (ja) 2001-04-03 2008-06-04 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びそのアッセンブリ
JP2003010616A (ja) * 2001-06-29 2003-01-14 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体
EP1491734B1 (en) 2001-12-03 2007-02-28 Hitachi Metals, Ltd. Ceramic honeycomb filter
JP2003251198A (ja) * 2001-12-27 2003-09-09 Hitachi Metals Ltd セラミックハニカム構造体
JP4279497B2 (ja) * 2002-02-26 2009-06-17 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
EP1604724B1 (en) 2002-03-15 2008-06-25 Ibiden Co., Ltd. Ceramic filter for exhaust gas purification
WO2003084640A1 (fr) * 2002-04-09 2003-10-16 Ibiden Co., Ltd. Filtre en nid d'abeille pour la clarification d'un gaz d'echappement
JP2003340224A (ja) * 2002-05-30 2003-12-02 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体、及びその製造方法
JP2004261623A (ja) * 2003-01-08 2004-09-24 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体
JP4455818B2 (ja) * 2003-01-14 2010-04-21 日本碍子株式会社 セラミックハニカム構造体およびその製造方法
JP2004262699A (ja) 2003-02-28 2004-09-24 Ishizuka Glass Co Ltd 抗菌機能を有するガラス組成物
WO2006082940A1 (ja) * 2005-02-04 2006-08-10 Ibiden Co., Ltd. セラミックハニカム構造体

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