KR20080052415A - 접합재 조성물과 그 제조 방법 및 접합체와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고비용이며 또한 인체에 무해하다고 할 수 없는 파이버를 이용하지 않고서 접합체에 생기는 열응력을 완화할 수 있는 동시에, 건조 혹은 열처리시의 크랙이나 보이드 등의 결함 발생을 저감시키는 것이 가능한 접합재 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 2개 이상의 피접합물이 접합재층을 통해 일체화되어 이루어지는 접합체를 얻기 위한 접합재 조성물로서, 판형 입자, 비판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제를 주성분으로 한다.

접합재층, 조성물, 접착제

Description

접합재 조성물과 그 제조 방법 및 접합체와 그 제조 방법{BONDING MATERIAL COMPOSITION, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND JOINED BODY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 허니컴 구조체를 구성하는 허니컴 세그먼트와 같은 복수의 피접합물을 접합하여 일체화하기 위해서 사용되는 접합재 조성물, 이 접합재 조성물에 의해 일체로 된 접합체, 상기 접합재 조성물의 제조 방법 및 상기 접합재 조성물을 이용한 접합체의 제조 방법에 관한 것이다.

배출 가스용의 포집 필터, 예컨대, 디젤엔진 등으로부터의 배출 가스에 포함되어 있는 입자형 물질(파티큘레이트)을 포착하여 제거하기 위한 디젤 파티큘레이트 필터(DPF)로서, 허니컴 구조체가 널리 사용되고 있다.

이러한 허니컴 구조체는 예컨대, 탄화규소(SiC) 등으로 이루어지는 다공질의 격벽에 의해서 구획, 형성된 유체의 유로가 되는 복수의 셀이 중심축 방향으로 서로 병행하도록 배설된 구조를 갖고 있다. 또한, 인접한 셀의 단부는 교대로(체크무늬 형으로) 밀봉되어 있다. 즉, 하나의 셀은, 한쪽의 단부가 개구되고, 다른 쪽의 단부는 밀봉되어 있으며, 이것과 인접하는 다른 셀은, 한쪽의 단부가 밀봉되고, 다 른 쪽의 단부는 개구되어 있다.

이러한 구조로 함으로써, 한쪽의 단부로부터 소정의 셀(유입 셀)에 유입시킨 배출 가스를 다공질의 격벽을 통과시킴으로써 유입 셀에 인접한 셀(유출 셀)을 경유하여 유출시키고, 격벽을 통과시킬 때에 배출 가스 중의 입자형 물질(파티큘레이트)을 격벽에 포착시킴으로써, 배출 가스를 정화할 수 있다.

이러한 허니컴 구조체(필터)를 장기간 계속하여 사용하려면 정기적으로 필터에 재생 처리를 할 필요가 있다. 즉, 필터 내부에 시간이 지남에 따라서 퇴적된 파티큘레이트에 의해 늘어난 압력 손실을 저감시켜 필터 성능을 초기 상태로 되돌리기 위해서, 필터 내부에 퇴적된 파티큘레이트를 연소시켜 제거할 필요가 있다. 이 필터의 재생시에는 큰 열응력이 발생하여, 이 열응력이 허니컴 구조체에 크랙이나 파괴 등의 결함을 발생시킨다고 하는 문제가 있었다. 이 열응력에 대한 내열충격성 향상의 요청에 대응하기 위해, 복수의 허니컴 세그먼트를 접합재층으로 일체적으로 접합함으로써 열응력을 분산, 완화하는 기능을 갖게 한 분할 구조의 허니컴 구조체가 제안되어, 그 내열충격성을 어느 정도 개선할 수 있게 되었다.

그러나 최근, 필터는 더욱 대형화의 요청이 높아지고, 이에 따라 재생시에 발생하는 열응력도 증대되게 되어, 전술한 문제를 해소하기 위해서 구조체에서의 내열충격성의 한층 향상시키는 것이 강하게 요구되었다. 이 내열충격성의 향상을 실현하기 위해서, 복수의 허니컴 세그먼트를 일체적으로 접합하기 위한 접합재층에는 우수한 응력 완화 기능과 접합 강도가 요구되고 있다.

종래, 이러한 접합재층의 개선에 의한 내열충격성의 향상을 목적으로 하여, 적어도 무기 섬유, 유기 바인더, 무기 바인더, 무기 입자로 이루어지고, 무기 섬유의 배향도가 70％ 이상인 시일제를 이용하여, 복수의 허니컴 세그먼트를 일체적으로 접합한 세라믹 구조체가 개시되어 있다(특허문헌 1 참조).

이 세라믹 구조체는, 상기한 것과 같은 시일제(접합재 조성물)를 사용함으로써, 필터(세라믹 구조체)의 길이 방향에 대한 신축을 억제하는 효과를 얻을 수 있어, 가혹한 사용 조건 하에서도 필터에 가해지는 열응력을 풀 수 있다고 여겨지고 있지만, 상기한 바와 같이 접합재 조성물에 배향시킨 무기 섬유(파이버)를 함유하게 한 경우, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율은 낮아지지만, 인장 영율은 높아지기 때문에 높은 열응력이 발생한다. 또한, 접합재 조성물 중에 있어서 파이버를 한 방향으로 배향시켜 피접합물을 접합시킨 경우, 건조 혹은 열처리시의 접합재 조성물의 수축이 파이버의 배향 방향과 그것에 수직인 방향에서 달라, 크랙이나 보이드 등의 결함을 일으키기 쉽다.

더욱이, 특허문헌 1에 개시된 시일제는 세라믹스 시멘트로, 그 특성을 필러인 파이버의 직경이나 길이로 제어하는 것이 필요 불가결하기 때문에, 고비용이 되는 문제점이 있었다. 더욱이, 이 시일제는 세라믹스 시멘트의 필러로서 파이버를 이용하고 있기 때문에, 인체에 무해하다고는 할 수 없는 것이었다.

<특허문헌 1>

일본 특허 공개 제2002-177719호 공보

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 고비용이며 또 인체에 유해할 수 있는 파이버를 이용하는 일없이, 접합체에 생기는 열응력을 완화할 수 있고, 건조 혹은 열처리시의 크랙이나 보이드 등의 결함 발생을 저감시키는 것이 가능한 접합재 조성물을 제공하는 것을 그 주요한 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면, 이하의 접합재 조성물, 접합체, 접합재 조성물의 제조 방법 및 접합체의 제조 방법이 제공된다.

[1] 2개 이상의 피접합물이 접합재층을 통해 일체화되어 이루어지는 접합체를 얻기 위한 접합재 조성물로서, 판형 입자, 비판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제를 주성분으로 하는 접합재 조성물.

[2] 상기 접합재 조성물에 함유되는 상기 판형 입자의 비율은 상기 주성분의 전체양의 12 질량％∼38 질량％인 것인 [1]에 기재한 접합재 조성물.

[3] 상기 접합재 조성물에 함유되는 상기 스멕타이트계 점토의 비율은 상기 주성분의 전체양의 0.1 질량％∼5 질량％인 것인 [1] 또는 [2]에 기재한 접합재 조성물.

[4] 상기 접합재 조성물에 함유되는 비판형 입자는, 평균 입자 지름 10 ㎛ 이상의 비판형 입자 A와 평균 입자 지름 10 ㎛ 미만의 비판형 입자 B로 이루어지 고, 상기 비판형 입자 B의 비율이, 상기 주성분의 전체양의 30 질량％∼50 질량％인 것인 [1]∼[3]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물.

[5] 상기 접합재 조성물의 부성분으로서, 유기 바인더, 분산제, 발포 수지 및 물을 함유하는 것인 [1]∼[4]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물.

[6] 상기 판형 입자의 종횡비가 3 이상인 것인 [1]∼[5]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물.

[7] 상기 판형 입자의 평균 입자 지름이, 2 ㎛∼200 ㎛인 것인 [1]∼[6]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물.

[8] 상기 판형 입자는, 운모, 탈크, 질화붕소 및 글라스 후레이크로 이루어지는 그룹에서 선택된 1종 이상의 재료로 이루어지는 판형 입자인 것인 [1]∼[7]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물.

[9] 상기 운모는 800℃ 이상에서 하소한 운모이며, 상기 탈크는 900℃ 이상에서 하소한 탈크인 것인 [8]에 기재한 접합재 조성물.

[10] 상기 비판형 입자는, 알루미나, 실리카, 멀라이트, 지르코니아, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄 및 유리로 이루어지는 그룹에서 선택된 1종 이상의 재료로 이루어지는 비판형 입자인 것인 [1]∼[9]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물.

[11] 상기 무기 접착제는, 콜로이달실리카인 것인 [1]∼[10]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물.

[12] 상기 피접합물은, 허니컴 세그먼트인 것인 [1]∼[11]의 어느 하나에 기 재한 접합재 조성물.

[13] 상기 허니컴 세그먼트는, 디젤 배출 가스 정화용 필터에 사용하는 허니컴 구조체를 얻기 위한 허니컴 세그먼트인 것인 [12]에 기재한 접합재 조성물.

[14] 2개 이상의 피접합물은, [1]∼[13]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물에 의해서 형성되는 접합재층을 통해 일체화되어 이루어지는 접합체이며, 상기 접합재층의 기공율이 40％∼80％이고, 상기 접합재층이 기공 직경 200 ㎛ 이상의 기공을 갖는 것인 접합체.

[15] 피접합물 A와 피접합물 B가 두께 t의 상기 접합재층을 통해 접합되어 있고, 상기 접합재층 중, 상기 피접합물 A와 상기 접합재층과의 계면에서부터 두께 0.25 t까지 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅰ, 상기 피접합물 B와 상기 접합재층과의 계면에서부터 두께 0.25 t까지 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅲ, 상기 접합재층 Ⅰ와 상기 접합재층 Ⅲ 사이의 두께 0.5 t 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅱ로 했을 때, 상기 접합재층 Ⅰ와 상기 접합재층 Ⅲ와의 평균의 기공율 ε₁과, 상기 접합재층 Ⅱ의 기공율 ε₂가, ε₂/ε₁>1.1의 관계식을 만족하는 것인 [14]에 기재한 접합체.

[16] 상기 접합재층의 두께 방향의 압축 영율이, 상기 피접합물의 영율의 20％ 이하인 것인 [14] 또는 [15]에 기재한 접합체.

[17] 2개의 피접합물과 이들을 접합하고 있는 접합재층을 시험편으로서 잘라내어, 접합 벤딩 시험에 제공한 경우에 있어서, 상기 접합 벤딩 시험에 있어서의 벤딩 영율과 접합재층의 두께 방향의 압축 영율의 비가 0.8∼20인 것인 [14]∼[16] 의 어느 하나에 기재한 접합체.

[18] 상기 접합재층의 열전도율이, 0.05∼5 W/mK인 것인 [14]∼[17]의 어느 하나에 기재한 접합체.

[19] 상기 피접합물은, 허니컴 세그먼트인 것인 [14]∼[18]의 어느 하나에 기재한 접합체.

[20] 디젤 배출 가스 정화용 필터에 사용되는 것인 [14]∼[19]의 어느 하나에 기재한 접합체.

[21] 주성분으로서 판형 입자, 비판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제가 함유되는 원료를 혼합, 혼련하여 페이스트 형으로 하는 것인 접합재 조성물의 제조 방법.

[22] 상기 원료에, 성분으로서 유기 바인더, 분산제, 발포 수지 및 물이 더 함유되는 것인 [21]에 기재한 접합재 조성물의 제조 방법.

[23] 2 이상의 피접합물을, [1]∼[13]의 어느 하나에 기재한 접합재 조성물을 이용하여 일체적으로 접합하는 것인 접합체의 제조 방법.

[24] 상기 피접합물은 허니컴 세그먼트인 것인 [23]에 기재한 접합체의 제조 방법.

본 발명의 접합재 조성물은, 고비용이며 또 인체에 유해할 수 있는 파이버를 사용하지 않기 때문에, 저렴하게 제공할 수 있으며, 건강 측면에 있어서의 문제가 생길 우려가 없다. 또한, 필러로서 파이버 대신에 판형 입자를 이용함으로써, 접합 재층의 두께 방향의 압축 영율과 인장 영율을 낮게 할 수 있어, 접합체에 생기는 열응력을 완화할 수 있다. 더욱이, 파이버 대신에 종횡비가 높은 판형 입자를 이용하면, 건조 혹은 열처리시에 있어서의 수축의 방향성을 완화하여, 접합재 조성물 전체를 균등하게 수축시킬 수 있어, 크랙이나 보이드 등의 결함 발생을 저감시킬 수 있다. 본 발명의 접합체는, 상기와 같은 우수한 효과를 갖는 접합재 조성물에 의해서 복수의 피접합물을 접합하여 얻어진 것이며, 열응력 완화의 관점에서 접합재층의 기공율이나 기공 직경을 소정 범위로 제어하고 있기 때문에, 우수한 내열충격성을 가져, 예컨대 DPF용의 허니컴 구조체로서 적합하게 사용할 수 있다. 본 발명의 접합재 조성물의 제조 방법에 따르면, 상기한 것과 같은 우수한 효과를 갖는 접합재 조성물을 제조할 수 있다. 본 발명의 접합체의 제조 방법에 따르면, 우수한 내열충격성을 갖는 접합체를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시형태에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되어 해석되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 당업자의 지식에 기초하여, 다양한 변경, 수정, 개량을 가할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 접합재 조성물은, 2개 이상의 피접합물이 접합재층을 통해 일체화되어 이루어지는 접합체를 얻기 위한 접합재 조성물로서, 판형 입자, 비판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제를 주성분으로 하는 것이다. 한편, 여기서 「판형 입자, 비판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제를 주성분으로 한다」란, 판형 입자와 비판형 입자와 스멕타이트계 점토와 무기 접착제를 합한 양이 접합재 조성물 전체 중 50 질량％ 이상임을 의미하는 것으로 한다. 또한, 「판형 입자」란, 비교적 평평한 면이 2개 이상 있고, 그 평평한 면의 2개가 거의 평행하며, 그 거의 평행한 면 사이의 거리가 그 면의 긴 지름과 비교하여 작은 것을 특징으로 하는 입자를 의미하는 것으로 한다. 또한, 「비판형 입자」란, 전술한 판형 입자의 특징을 갖지 않을 뿐만 아니라, 섬유형, 바늘형으로 간주하는 특징을 갖지 않는, 덩어리 혹은 공모양의 입자를 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 가장 중요한 특징은, 접합재 조성물의 필러로서 종래 이용되고 있었던 무기 섬유(파이버) 대신에 판형 입자를 사용한 데에 있다. 우선, 본 발명의 접합재 조성물을 기능적인 관점에서 본 경우, 파이버 대신에 판형 입자를 이용함으로써, 접합체의 접합 벤딩 시험에 있어서의 벤딩 영율을 낮게 할 수 있다. 이것은 접합재층의 두께 방향의 인장 영율이 낮음을 나타내고 있으며, 그 결과, 접합체에 생기는 열응력을 완화할 수 있다. 또한, 한 방향으로 배향시킨 파이버 대신에 종횡비가 높은 판형 입자를 이용하면, 건조 혹은 열처리시에 있어서의 수축의 방향성을 완화하여, 접합재 조성물 전체를 균등하게 수축시킬 수 있어, 크랙이나 보이드 등의 결함 발생을 저감시킬 수 있다.

이어서, 본 발명의 접합재 조성물을 비용 측면에서 본 경우, 파이버를 이용한 접합재 조성물에 있어서, 그 특성을 제어하기 위해서는, 파이버의 지름이나 길이를 제어할 필요가 있어서 그 제어에 비용이 드는 데 대하여, 판형 입자를 이용한 경우에는 그와 같은 비용이 드는 제어는 필요하지 않기 때문에, 저렴하게 제공하는 것이 가능하다. 더욱이, 인체에 대한 안전성에서 본 경우에 있어서도, 파이버는 호 흡 등에 의해 체내에 받아들였을 때에, 반드시 무해하다고는 할 수 없는 면이 있지만, 판형 입자라면, 건강 측면에서의 문제가 생길 우려는 낮다.

본 발명의 접합재 조성물에 함유되는 판형 입자의 비율은, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율의 제어와, 건조 혹은 열처리시에 있어서의 수축의 방향성 완화의 관점에서, 주성분(판형 입자, 비판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제) 전체의 12 질량％∼38 질량％로 하는 것이 바람직하고, 13 질량％∼37 질량％로 하는 것이 보다 바람직하고, 15 질량％∼35 질량％로 하는 것이 더욱 바람직하다. 판형 입자의 비율은 주성분의 전체양의 12 질량％ 미만이면, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율이 지나치게 높아지는 경우가 있고, 38 질량％를 넘으면, 건조 혹은 열처리시에 있어서의 수축의 방향성을 완화할 수 없게 되는 경우가 있다.

판형 입자의 종횡비는 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율의 제어와, 건조 혹은 열처리시에 있어서의 수축의 방향성 완화의 관점에서 3 이상인 것이 바람직하고, 5 이상인 것이 보다 바람직하고, 7 이상이면 더욱 바람직하다. 판형 입자의 종횡비가 3 미만이면, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율이 지나치게 높아지는 경우가 있다.

판형 입자의 평균 입자 지름은, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율의 제어와, 건조 혹은 열처리시에 있어서의 수축의 방향성 완화의 관점에서, 2 ㎛∼200 ㎛인 것이 바람직하고, 5 ㎛∼180 ㎛인 것이 보다 바람직하고, 10 ㎛∼150 ㎛이면 더욱 바람직하다. 판형 입자의 평균 입자 지름이 2 ㎛ 미만이면, 접합 재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율이 지나치게 높아지는 경우가 있고, 또, 200 ㎛을 넘으면, 건조 혹은 열처리시에 있어서의 수축의 방향성을 완화할 수 없게 되는 경우가 있다. 한편, 본 명세서에서 말하는 「평균 입자 지름」은, 판형 입자, 비판형 입자 A, 비판형 입자 B의 어느 것에 관하여 말하는 경우에 있어서나 JIS R 1629에 준거하여 측정된 값이다.

판형 입자의 구체적인 재질로서는, 예컨대, 운모, 탈크, 질화붕소, 글라스 후레이크 등을 들 수 있고, 특히 운모를 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 운모와 탈크는, 구조 내의 수산기를 미리 제거해 두는 쪽이 얻어지는 접합재층의 열적 안정성이 향상되기 때문에, 하소한 운모, 하소한 탈크를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 하소 온도는 운모는 800℃ 이상, 탈크는 900℃ 이상이 바람직하다.

본 발명의 접합재 조성물에 상기 판형 입자 이외의 필러로서 함유되는 비판형 입자의 비율은, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율의 제어와 접합 강도의 제어의 관점에서, 주성분의 전체양의 30 질량％∼70 질량％로 하는 것이 바람직하고, 35 질량％∼65 질량％로 하는 것이 보다 바람직하고, 40 질량％∼60 질량％로 하는 것이 더욱 바람직하다. 비판형 입자의 비율이 주성분의 전체양의 30 질량％ 미만이면, 충분한 접합 강도를 얻을 수 없는 경우가 있고, 70 질량％를 넘으면, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율이 지나치게 높아지는 경우가 있다.

또한, 비판형 입자는, 평균 입자 지름 10 ㎛ 이상의 비판형 입자 A와 평균 입자 지름 10 ㎛ 미만의 비판형 입자 B로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 비판형 입자 B의 비율이 주성분의 전체양의 30 질량％∼50 질량％인 것이 바람직하고, 33 질량％∼48 질량％인 것이 보다 바람직하고, 35 질량％∼45 질량％이면 더욱 바람직하다. 평균 입자 지름이 다른 비판형 입자 A, B를 혼합하여 사용하여, 비판형 입자 B의 비율을 상기 범위로 하면, 충분한 접착 강도를 얻기 쉽다고 하는 이점이 있다. 한편, 비판형 입자 B의 비율이 주성분의 전체양의 30 질량％ 미만이면, 충분한 접착 강도를 얻을 수 없는 경우가 있고, 또한 50 질량％를 넘으면, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율이 지나치게 높아지는 경우가 있다.

비판형 입자의 구체적인 재질로서는 예컨대, 알루미나, 실리카, 멀라이트, 지르코니아, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄, 유리를 적합한 것으로서 들 수 있다.

본 발명의 접합재 조성물에 함유되는 상기 스멕타이트계 점토의 비율은, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율의 제어와 접합 강도의 관점에서, 상기 주성분의 전체양의 0.1 질량％∼5 질량％로 하는 것이 바람직하고, 0.15 질량％∼4 질량％로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.2 질량％∼3 질량％로 하는 것이 더욱 바람직하다. 스멕타이트계 점토의 비율이 주성분의 전체양의 0.1 질량％ 미만이면, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율이 지나치게 높아지는 경우가 있고, 5 질량％를 넘으면, 충분한 접합 강도를 얻을 수 없을 가능성이 있다.

본 발명의 접합재 조성물의 주성분으로서 적합하게 사용할 수 있는 스멕타이트계 점토(스멕타이트 광물)로서는, 예컨대 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 헥토라이 트, 사포나이트 등을 들 수 있다.

본 발명의 접합재 조성물에 매트릭스로서 함유되는 무기 접착제의 비율은, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율의 제어와 접합 강도의 관점에서, 주성분의 전체양의 5 질량％∼50 질량％로 하는 것이 바람직하고, 8 질량％∼48 질량％로 하는 것이 보다 바람직하고, 10 질량％∼45 질량％로 하는 것이 더욱 바람직하다. 무기 접착제의 비율이 주성분의 전체양의 5 질량％ 미만이면, 충분한 접합 강도를 얻을 수 없을 가능성이 있고, 50 질량％를 넘으면, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율 및 인장 영율이 지나치게 높아지는 경우가 있다.

무기 접착제의 구체적인 재질로서는 예컨대, 콜로이달실리카(실리카졸), 콜로이달알루미나(알루미나졸), 기타 각종 금속 산화물 졸, 에틸실리케이트, 물유리, 실리카 폴리머, 인산알루미늄 등을 들 수 있지만, 접착력, 필러와의 친화 용이성, 화학적 안정성, 내열성 등이 우수하므로, 특히 콜로이달실리카를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 접합재 조성물에는 상기 주성분에 더하여 필요에 따라서 유기 바인더, 분산제, 발포 수지, 물과 같은 부성분이 함유되어 있더라도 좋다.

본 발명의 접합재 조성물의 제조 방법은, 주성분으로서 판형 입자, 비판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제를 함유하는 원료에, 필요에 따라서 유기 바인더(예컨대, 메틸셀룰로오스(MC), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 등), 발포 수지, 분산제, 물 등을 가하여, 그것을 믹서 등의 혼련기를 사용하여 혼합, 혼련하여 페이스트 형으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 접합재 조성물의 접합 대상이 되는 피접합물은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 세라믹스 구조체를 얻기 위한 세라믹스 부재의 접합에 적합하고, 특히 허니컴 구조체를 얻기 위한 허니컴 세그먼트의 접합에 적합하며, 필터의 재생 처리시에 있어 가혹한 열 환경에 노출되는, 디젤 배출 가스 정화용 필터에 사용하는 허니컴 구조체를 얻기 위한 허니컴 세그먼트의 접합에 가장 적합하다.

본 발명에 따른 접합체는, 2 이상의 피접합물은 상기 본 발명의 접합재 조성물에 의해서 형성되는 접합재층을 통해 일체화되어 이루어지는 접합체로서, 상기 접합재층의 기공율이 40％∼80％, 바람직하게는 42％∼75％, 더욱 바람직하게는 45％∼70％이며, 상기 접합재층이 기공 직경 200 ㎛ 이상, 바람직하게는 250 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 300 ㎛ 이상의 기공을 갖는 것이다.

접합체의 열응력을 완화하기 위해서는, 접합재층의 두께 방향의 영율의 저감이 중요한데, 이것은 접합재층의 미세 구조, 특히 접합재층의 기공율이나 기공 직경에 의존하며, 상기한 바와 같이 접합재층의 기공율이 40％∼80％이고, 접합재층이 기공 직경 200 ㎛ 이상의 조대한 기공을 갖는 경우에, 접합재층의 두께 방향의 영율이 낮아져, 열응력이 효과적으로 완화된다. 한편, 접합재층의 기공율이 40％ 미만이면, 접합재층의 두께 방향의 영율이 높아지고, 80％를 넘으면, 충분한 접합 강도를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 접합재층이 기공 직경 200 ㎛ 이상의 조대한 기공을 갖지 않는 경우에는 접합재층의 두께 방향의 영율이 높아진다.

본 발명의 접합체는, 피접합물 A와 피접합물 B가 두께 t의 접합재층을 통해 접합된 것인 경우에 있어서, 접합재층 중, 피접합물 A와 접합재층과의 계면에서부터 두께 0.25 t까지 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅰ, 피접합물 B와 접합재층과의 계면에서부터 두께 0.25 t까지 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅲ, 접합재층 Ⅰ와 접합재층 Ⅲ 사이의 두께 0.5 t 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅱ로 했을 때, 접합재층 Ⅰ와 접합재층 Ⅲ와의 평균 기공율 ε₁과, 접합재층 Ⅱ의 기공율 ε₂가, ε₂/ε₁>1.1의 관계식을 만족하는 것이 바람직하고, ε₂/ε₁>1.15의 관계식을 만족하는 것이 보다 바람직하고, ε₂/ε₁>1.2의 관계식을 만족하는 것이 더욱 바람직하다.

이것은 접합재층의 두께 방향에 있어서의 중앙부에 보다 많은 기공이 존재하고 있음을 의미하는데, 이러한 기공의 분포 상태에 의해서, 접합재층의 두께 방향의 영율이 보다 저감되어, 접합체의 열응력 완화 성능이 향상된다.

한편, 이러한 기공의 분포 상태는, 접합재 조성물의 구성 재료의 배합 비율을 전술한 것과 같은 적합한 범위로 하여, 통상의 접합 방법이나 건조 방법을 이용하여 접합을 행하면, 특별한 조작을 하지 않더라도 얻을 수 있지만, 열처리에 의한 연소 제거나 용매에 의한 추출 제거 등에 의해 제거할 수 있는 입자 등을 접합재 조성물에 함유시켜 두고, 그것을 접합 후, 건조 후 혹은 열처리한 후에 상기 수단으로 제거한다고 하는 수법을 이용하여, 의도적으로 상기한 것과 같은 기공의 분포 상태를 얻는 것도 가능하다.

본 발명의 접합체에 있어서는, 접합재층의 두께 방향의 압축 영율이 피접합물의 영율의 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 10 ％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이 영율이 20％를 넘으면, 실제 사용할 때의 열응력을 완화할 수 없게 됨으로써 제품에 크랙이 발생하기 쉽게 된다.

한편, 여기서 말하는 「접합재층의 두께 방향의 압축 영율」은, 접합체로부터 접합재층 부분을 소정의 형상으로 잘라내어(예컨대, 10×10×1 ㎜), 잘라낸 시험편에 대하여 소정의 압축 하중을 부하했을 때의 변위를 계측하여, 그 응력-왜곡선도로부터 산출한 값이다. 또한, 「피접합물의 영율」은 JIS R 1601에 준한 3점 벤딩 시험에 있어서의 하중-변위 곡선으로부터 산출한 값이다.

또한, 본 발명의 접합체는, 2개의 피접합물과 이들을 접합하고 있는 접합재층을 시험편으로서 잘라내어, 접합 벤딩 시험에 제공하게 한 경우에 있어서, 그 접합 벤딩 시험에 있어서의 벤딩 영율과 접합재층의 두께 방향의 압축 영율과의 비(벤딩 영율/압축 영율)가 0.8∼20인 것이 바람직하고, 0.9∼18인 것이 보다 바람직하고, 1∼16인 것이 더욱 바람직하다. 이 비가 0.8 미만이면, 실제 사용할 때의 열응력을 완화할 수 없게 됨으로써 제품에 크랙이 발생하기 쉽고, 20을 넘으면, 충분한 접합 강도를 얻을 수 없을 가능성이 있다.

한편, 여기서 말하는 「접합 벤딩 시험에 있어서의 벤딩 영율」은, JIS R 1624에 준하여, 도 5와 같이, 2개의 피접합물(11)과 이들을 접합하고 있는 접합재층(9)으로 이루어지는 접합체의 시험편(예컨대, 10×15×34.5 ㎜과 10×15×34.5 ㎜의 2개의 피접합물로 10×15×1 ㎜의 접합재층을 샌드위치하여, 10×15×70 ㎜으로 한 것과 같은 구조의 시험편)(13)을 잘라내어, 도 6에 도시한 바와 같이, 2개 지점(15) 사이의 거리 L₁이 60 ㎜, 2개의 하중점(17) 사이의 거리 L₂가 20 ㎜가 되도록 하여 4점 벤딩 시험을 실시하고, 이 벤딩 시험에서의 응력-왜곡선을 얻어, 그 기울기를 구함으로써 얻어진 값이다. 이 값은 접합재층의 두께 방향의 압축 영율과 인장 영율에 관련된 값이다. 이「접합 벤딩 시험에 있어서의 벤딩 영율」이 전술한 「접합재층의 두께 방향의 압축 영율」보다도 큰 값으로 되는 경우에는, 접합재층의 두께 방향의 인장 영율이 압축 영율에 비해서 크다는 것을 나타내고 있다고 생각된다.

더욱이, 본 발명의 접합체에 있어서는, 접합재층의 열전도율이 0.05 W/mK∼5 W/mK인 것이 바람직하고, 0.1 W/mK∼4 W/mK인 것이 보다 바람직하고, 0.2 W/mK∼3.5 W/mK인 것이 더욱 바람직하다. 접합재층의 열전도율이 0.05 W/mK 미만이면, 실제 사용할 때에 보다 큰 열응력이 발생하여, 제품에 크랙이 발생하기 쉽게 될 가능성이 있고, 5 W/mK를 넘는 경우에는, 접합재층의 두께 방향의 영율이 높아지는 등의 폐해가 생길 가능성이 있다.

본 발명의 접합체를 구성하는 피접합물은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 세라믹스 구조체를 얻기 위한 세라믹스 부재를 적합한 피접합물로서 들 수 있으며, 특히 허니컴 구조체를 얻기 위한 허니컴 세그먼트를 적합한 피접합물로서 들 수 있다. 이러한 허니컴 세그먼트를 접합하여 얻어진 허니컴 구조체는 예컨대, 필터의 재생 처리시에 있어서 가혹한 열 환경에 노출되는, 디젤 배출 가스 정화용 필터 등의 용도에 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명의 접합체의 제조 방법은, 2개 이상의 피접합물을 상기 본 발명의 접합재 조성물을 이용하여 일체적으로 접합하는 것이다. 한편, 본 발명의 접합재 조성물을 이용하여 피접합물끼리를 접합시킬 때에는, 접합 온도가 1000℃ 이하(보다 바람직하게는 50℃∼900℃, 더욱 바람직하게는 100℃∼800℃)인 것이 충분한 강도나 접합 상태를 발현할 수 있다고 하는 관점에서 바람직하다. 1000℃를 초과한 경우라도 문제없이 접합시킬 수는 있지만, 원하는 특성(영율이나 열팽창 계수 등)을 얻기 어렵게 된다.

이어서, 본 발명의 접합체가 복수의 허니컴 세그먼트(피접합물)를 접합하여 이루어지는 허니컴 구조체인 경우에 관해서 구체적인 구성예를 들어 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 허니컴 구조체(1)는, 다공질의 격벽(6)에 의해서 구획, 형성된 유체의 유로가 되는 복수의 셀(5)이 중심축 방향으로 서로 병행하도록 배설된 구조를 지니며, 각각이 전체 구조의 일부를 구성하고, 허니컴 구조체(1)의 중심축에 대하여 수직인 방향으로 조립됨으로써 전체 구조를 구성하게 되는 허니컴 세그먼트(2)가, 본 발명의 접합재 조성물로 형성된 접합재층(9)에 의해서 일체적으로 접합된 허니컴 세그먼트 접합체로서 구성되어 이루어지는 것이다.

접합재층(9)에 의해서 일체적으로 접합된 허니컴 세그먼트(2)는, 접합 후, 그 전체의 단면 형상이 원형, 타원형, 삼각형, 정방형, 그 밖의 원하는 형상으로 되도록 연삭 가공되어, 외주면이 코팅재(4)에 의해서 피복된다. 한편, 이 허니컴 구조체(1)를 DPF로서 이용하는 경우에는, 도 3 및 그 A-A 단면도인 도 4에 도시한 바와 같이, 허니컴 세그먼트(2)의 각 셀(5)을 각각 한 쪽의 단부에 있어서 충전 재(7)에 의해 교대로 밀봉한다.

소정의 셀(5)(유입 셀)에 있어서는, 도 3, 도 4에 있어서의 좌단부측이 개구되어 있는 한편, 우단부측이 충전재(7)에 의해서 밀봉되어 있고, 이것과 인접하는 다른 셀(5)(유출 셀)에 있어서는, 좌단부측이 충전재(7)에 의해서 눈이 봉해지지만, 우단부측이 개구되고 있다. 이와 같이 밀봉함으로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 허니컴 세그먼트(2)의 단부면이 체크무늬형을 띠게 된다.

도 4에 있어서는, 허니컴 세그먼트(2)의 좌측이 배출 가스의 입구가 되는 경우를 나타내고, 배출 가스는 밀봉되어 있지 않고 개구되어 있는 셀(5)(유입 셀)로부터 허니컴 세그먼트(2) 내에 유입된다. 셀(5)(유입셀)에 유입한 배출 가스는 다공질의 격벽(6)을 통과하여 다른 셀(5)(유출셀)로부터 유출된다. 그리고, 격벽(6)을 통과할 때에 배출 가스 중의 검댕을 포함하는 입자형 물질(파티큘레이트)이 격벽(6)에 포착된다. 이와 같이 하여 배출 가스를 정화할 수 있다. 이러한 포착에 의해서, 허니컴 세그먼트(2)의 내부에는 검댕을 포함하는 파티큘레이트가 시간이 지남에 따라 퇴적되어 압력 손실이 커지기 때문에, 검댕 등을 연소시키는 재생 처리가 정기적으로 이루어진다. 한편, 도 2∼도 4에는 전체의 단면 형상이 정방형인 허니컴 세그먼트(2)를 도시하지만, 삼각형, 육각형 등의 형상이라도 좋다. 또한, 셀(5)의 단면 형상도 삼각형, 육각형, 원형, 타원형, 그 밖의 형상이라도 좋다.

도 2에 도시한 바와 같이, 접합재층(9)은 본 발명의 접합재 조성물로 형성되어 있으며, 허니컴 세그먼트(2)의 외주면에 도포되어, 허니컴 세그먼트(2)끼리를 접합하도록 기능한다. 접합재층(9)의 도포는 인접하고 있는 각각의 허니컴 세그먼 트(2)의 외주면에 도포되어도 좋지만, 인접한 허니컴 세그먼트(2)의 사이에 대응하는 외주면의 한 쪽에 대해서만 행하더라도 좋다. 이러한 대응면의 한 쪽에만 하는 도포는 접합재층(9)의 사용량을 절약할 수 있다는 점에서 바람직하다. 접합재층(9)의 도포하는 방향은, 허니컴 세그먼트 외주면 내의 긴 길이 방향, 허니컴 세그먼트 외주면 내의 긴 길이에 수직인 방향, 허니컴 세그먼트 외주면에 수직인 방향 등, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 허니컴 세그먼트 외주면 내의 긴 길이 방향으로 향하여 도포하는 것이 바람직하다. 접합재층(9)의 두께는 허니컴 세그먼트(2)의 상호간의 접합력을 감안하여 결정되며, 예컨대, 0.5 ㎜∼3.0 ㎜의 범위에서 적절하게 선택된다.

본 실시형태에 이용되는 허니컴 세그먼트(2)의 재료로서는, 강도, 내열성의 관점에서, 탄화규소(SiC), 탄화규소(SiC)를 골재로 하고 또 규소(Si)를 결합재로 하여 형성된 규소-탄화규소계 복합 재료, 질화규소, 코디어라이트, 멀라이트, 알루미나, 스피넬, 탄화규소-코디어라이트계 복합재, 리튬알루미늄실리케이트, 티타늄산알루미늄, Fe-Cr-Al계 금속으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종으로 구성된 것을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄화규소(SiC) 또는 규소-탄화규소계 복합 재료로 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다.

허니컴 세그먼트(2)의 제작은 예컨대, 전술한 재료에서 적절하게 선택한 것에, 메틸셀룰로오스, 히드록시프로폭실셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올 등의 바인더, 조공재(造孔材), 계면활성제, 용매로서의 물 등을 첨가하여, 가소성을 가진 배토를 획득하고, 이 배토를 전술한 형상이 되도록 압출 성형하고, 이어서, 마이크로파, 열풍 등에 의해서 건조한 후, 소결함으로써 행할 수 있다.

셀(5)의 밀봉에 이용하는 충전재(7)로서는, 허니컴 세그먼트(2)와 같은 재료를 이용할 수 있다. 충전재(7)에 의해 밀봉하는 것은 예컨대, 밀봉하지 않은 셀(5)을 마스킹한 상태에서, 허니컴 세그먼트(2)의 단부면을 슬러리형의 충전재에 침지함으로써 개구되어 있는 셀(5)에 충전함으로써 행할 수 있다. 충전재(7)의 충전은 허니컴 세그먼트(2)의 성형 후에 있어서의 소성 전에 행하거나, 소성 후에 행하더라도 좋지만, 소성하기 전에 행하는 쪽이 소성 공정이 1번에 끝나기 때문에 바람직하다.

이상과 같은 허니컴 세그먼트(2)를 제작한 후, 허니컴 세그먼트(2)의 외주면에 페이스트 형의 접합재 조성물을 도포하여 접합재층(9)을 형성하여, 소정의 입체 형상(허니컴 구조체(1)의 전체 구조)이 되도록 복수의 허니컴 세그먼트(2)를 짜 붙이고, 이 붙인 상태에서 압착한 후, 가열 건조한다. 이와 같이 하여, 복수의 허니컴 세그먼트(2)가 일체적으로 접합된 접합체가 제작된다. 그 후, 이 접합체를 전술한 형상으로 연삭 가공하고, 외주면을 코팅재(4)에 의해서 피복하여 가열 건조한다. 이와 같이 하여, 도 1에 도시하는 허니컴 구조체(1)가 제작된다. 코팅재(4)의 재질로서는 접합재층(9)과 같은 것을 이용할 수 있다. 코팅재(4)의 두께는 예컨대, 0.1∼1.5 ㎜ 범위에서 적절하게 선택된다.

<실시예>

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(허니컴 세그먼트(피접합물)의 제작)

허니컴 세그먼트 원료로서, SiC 분말 및 금속 Si 분말을 80:20의 질량 비율로 혼합하고, 이것에 조공재, 유기 바인더, 계면활성제 및 물을 첨가하여, 가소성의 배토를 제작했다. 이 배토를 압출 성형하고, 건조하여 격벽의 두께가 310 ㎛, 셀 밀도가 약 46.5 셀/㎠(300 셀/평방인치), 단면이 1변 35 ㎜인 정사각형, 길이가 152 ㎜인 허니컴 세그먼트 성형체를 얻었다. 이 허니컴 세그먼트 성형체를, 단부면이 체크무늬형을 띠도록 셀의 양 단면을 밀봉했다. 즉, 인접하는 셀이 서로 반대쪽의 단부에서 봉해지도록 밀봉했다. 밀봉하는 재료로는 허니컴 세그먼트 원료와 같은 재료를 이용했다. 셀의 양 단면을 밀봉하고, 건조시킨 후, 대기 분위기 속에서 약 400℃에서 탈지하고, 그 후, Ar 불활성 분위기에서 약 1450℃에서 소성하여, SiC 결정입자를 Si로 결합시킨, 다공질 구조를 갖는 허니컴 세그먼트를 얻었다.

(접합재 조성물의 조제)

표 1에 나타내는 조건으로, 판형 입자, 비판형 입자 A, 비판형 입자 B, 스멕타이트 광물(스멕타이트계 점토), 유기 바인더, 발포 수지를 혼합한 것에, 무기 접착제, 분산제, 물을 더욱 혼합하여 믹서로 30분간 혼련하여, 종류 및 조성비가 다른 페이스트 형의 접합재 조성물(접합재 조성물 No. 1∼No. 30)을 각각 얻었다. 이 때, 페이스트 형의 접합재 조성물의 점도가 20 Pa·s∼60 Pa·s가 되도록 물의 첨가량을 조정했다. 한편, 접합재 조성물 No. 16에서 판형 입자로서 이용한 하소 운 모는 800℃에서 하소한 것이고, 접합재 조성물 No. 17에서 판형 입자로서 이용한 하소 탈크는 900℃에서 하소한 것이다. 주성분인, 판형 입자, 비판형 입자 A, 비판형 입자 B, 스멕타이트 광물, 무기 접착제의 비율은, 이들의 합계를 100으로 했을 때의, 각각의 질량％로 표시했다. 또한, 부성분인, 유기 바인더, 발포 수지, 분산제의 비율은 주성분을 100으로 했을 때의 각각의 질량％로 표시했다. 판형 입자의 종횡비는 그 입자의 「긴 지름/두께」로서 산출되며, 상기 「긴 지름」 및 「두께」의 측정은 전자현미경 관찰에 의해 행했다. 즉, 판형 입자의 두께 방향에 수직인 임의의 방향에서 관찰하여, 그 전자현미경 사진을 화상 처리함으로써 두께를 계측했다. 또한, 동일한 화상에 있어서, 두께 방향에 수직인 방향의 입자의 길이를 긴 지름으로 하여, 화상 처리에 의해 긴 지름을 계측했다. 한편, 이 계측은 관찰 시야 중에서 무작위로 선택한 10개 이상의 입자에 대해서 실시하여, 이들의 종횡비의 평균치를 판형 입자의 종횡비로 했다.

(허니컴 구조체(접합체)의 제작)

허니컴 세그먼트의 외벽면에 두께 약 1 ㎜가 되도록 접합재 조성물 No. 1을 도포 방향을 허니컴 세그먼트의 긴 길이 방향으로 하여 코팅하여 접합재층을 형성하고, 그 위에 다른 허니컴 세그먼트를 얹어 놓는 공정을 반복하여, 4×4로 조합한 16개의 허니컴 세그먼트로 이루어지는 허니컴 세그먼트 적층체를 제작하고, 적절하게 외부로부터 압력을 가하는 등으로 하여, 전체를 접합시킨 후, 140℃에서 2시간 건조하여 허니컴 세그먼트 접합체를 얻었다. 얻어진 허니컴 세그먼트 접합체의 외주를 원통형으로 연삭 가공한 후, 그 외주면을 코팅재로 피복하여, 700℃에서 2시 간 건조 경화시켜, 허니컴 구조체를 얻었다.

(접합체의 접합재층의 평가)

얻어진 허니컴 구조체의 접합재층에 관해서, 기공율, 조대 기공 직경(접합재층 중의 가장 큰 기공의 기공 직경), ε₂/ε₁, 피접합물의 영율에 대한 접합재층의 두께 방향의 압축 영율의 비율, 접합체의 접합 벤딩 시험에 있어서의 영율과 접합재층의 압축 영율의 비를 하기의 방법에 의해 구했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

기공율 :

허니컴 구조체로부터 접합재층의 부분을 임의 형상으로 잘라내어(예컨대, 10×10×1 ㎜), 아르키메데스법에 의해 산출했다.

미세 구조 관찰 :

허니컴 구조체로부터 접합재층을 포함하는 부분을 임의 형상으로 잘라내어(예컨대, 20×10×10 ㎜), 접합재층의 단면을 관찰하기 위해 수지 함침한 후, 소정의 면을 연마하여 관찰면을 얻었다. 이것을 전자현미경으로 관찰하여, 접합재층 단면에 있어서의 기공의 크기, 분포 상태 등을 관찰했다. 관찰상을 화상 해석함으로써, 기공 부분을 추출하여 기공의 크기를 계측했다. 또한, 접합재층을 접합 두께 방향으로 4등분하여, 각각의 부위(한 쪽의 세그먼트(피접합물 A)에 접하는 곳에서부터, 반대쪽의 세그먼트(피접합물 B)로 향하여 순차 P₁, P₂, P₃, P₄로 함)의 기공율을 화상 해석에 의해 산출하여, P₁과 P₄와의 평균을 ε₁, P₂와 P₃과의 평균을 ε₂로 하여, ε₂/ε₁의 값을 산출했다.

압축 영율 :

허니컴 구조체로부터 접합재층의 부분을 소정의 형상으로 잘라내어(예컨대, 10×10×1 ㎜), 잘라낸 시험편에 대하여 소정의 압축 하중을 부하했을 때의 변위를 계측하여, 그 응력-왜곡선도로부터 산출했다(피접합물의 영율은, JIS R 1601에 준한 3점 벤딩 시험에 있어서의 하중-변위 곡선으로부터 산출함).

접합 벤딩 시험에 있어서의 벤딩 영율 :

JIS R 1624에 준하여, 2개의 피접합물과 접합재층으로 이루어지는 접합체의 시험편(예컨대, 10×15×70 ㎜)을 잘라내어, 벤딩 시험에서의 응력-왜곡선을 얻어, 그 기울기를 접합 벤딩 시험에 있어서의 벤딩 영율로 했다.

열전도율 :

허니컴 구조체로부터 접합재층의 부분을 임의 형상으로 잘라내어(예컨대, 10×10×1 ㎜), JIS R 1611에 준하여 측정했다.

(허니컴 구조체의 평가)

얻어진 허니컴 구조체의 접합 후의 상태를 확인하고, 하기의 방법에 의해 급속 가열 시험(버너 스폴링 시험(burner spalling test))을 시험 온도 900℃, 1000℃에서 행했다. 시험 후의 허니컴 구조체의 크랙 발생 상황을 관찰했다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

버너 스폴링 시험(급속 가열 시험) :

허니컴 구조체에 버너로 가열한 공기를 흘림으로써 중심 부분과 외측 부분과의 온도차를 만들어, 허니컴 구조체의 크랙이 발생하지 않는 온도에 의해 내열충격 성을 평가하는 시험(온도가 높을수록 내열충격성이 높음)이다. 한편, 표 3의 표시에서는, ×인 경우 시험 온도 900℃에서 크랙 발생 있음, ○인 경우 시험 온도 900℃에서 크랙 발생 없음, ◎인 경우 시험 온도 1000℃에서 크랙 발생 없음을 의미한다.

(실시예 2∼실시예 26, 비교예 1∼ 비교예4)

실시예 2∼실시예 26은 실시예 1에 있어서, 접합 조성물 No. 1을 표 1에 나타내는 접합재 조성물 No. 2∼No. 26으로 바꾼 것 이외에, 실시예 1과 마찬가지로 허니컴 구조체를 제작했다. 또한, 비교예 1∼비교예 4는 접합재 조성물 No. 27∼No. 30로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 허니컴 구조체를 제작했다. 각각 얻어진 허니컴 구조체(실시예 2∼실시예 26, 비교예1∼ 비교예 4)에 관해서 실시예 1과 같은 평가 및 시험을 했다. 그 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.

＊주성분(판형 입자, 비판형 입자 A, 비판형 입자 B, 스멕타이트 광물, 무기 접착제)을 100으로 했을 때의 외배(superaddition) 질량％

표 2 및 표 3의 결과로부터, 본 발명의 실시예에 따른 실시예 1∼실시예 26은 경화 후의 접합재 조성물(접합재층)의 평가가 양호하며, 허니컴 세그먼트 사이의 접합 상태도 양호하고, 또한 급속 가열 시험 후에 있어서도, 허니컴 구조체의 단부, 외주부 및 접합재층에 크랙이 발생하지 않고, 양품이었다. 한편, 필러로서 판형 입자 대신에 파이버를 함유하는 접합재 조성물을 사용한 비교예 1은 접합체의 접합 벤딩 시험에 있어서의 영율과 접합재층의 압축 영율의 비가 크고, 급속 가열 시험 후의 허니컴 구조체의 단부에 크랙이 생겼다. 판형 입자를 함유하지 않는 접합재 조성물을 사용한 비교예 2는 피접합물의 영율에 대한 접합재층의 두께 방향의 압축 영율의 비율이 크고, 급속 가열 시험 후의 허니컴 구조체의 외주부 및 접합재층에 크랙이 생겼다. 비판형 입자를 함유하지 않는 접합재 조성물을 사용한 비교예 3과, 스멕타이트 광물을 함유하지 않는 접합재 조성물을 사용한 비교예 4는 접합체의 접합 벤딩 시험에 있어서의 영율과 접합재층의 압축 영율의 비, 및 피접합물의 영율에 대한 접합재층의 두께 방향의 압축 영율의 비율이 모두 크고, 급속 가열 시험 후의 허니컴 구조체의 외주부 및 접합재층에 크랙이 생겼다.

본 발명은, 복수의 피접합물을 접합하여 일체화하여 얻어지는 접합체, 예컨대 DPF 등의 용도로 사용되는, 복수의 허니컴 세그먼트를 일체화하여 얻어지는 허니컴 구조체의 제조에 적합하게 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 접합체(허니컴 구조체)의 실시형태의 일례를 도시하는 개략 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 접합체(허니컴 구조체)의 실시형태의 일례를 도시하는 주요부 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 접합체(허니컴 구조체)를 구성하는 피접합물(허니컴 세그먼트)의 개략 사시도.

도 4는 도 3에 있어서의 A-A선 단면도.

도 5는 접합체로부터 잘라내어진 시험편의 일례를 도시하는 사시도.

도 6은 4점 벤딩 시험의 방법을 도시하는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 허니컴 구조체 2 : 허니컴 세그먼트

4 : 코팅재 5 : 셀

6 : 격벽 7 : 충전재

9 : 접합재층 11 : 피접합물

13 : 시험편 15 : 지점

17 : 하중점

Claims (24)

1. 2개 이상의 피접합물이 접합재층을 통해 일체화되어 이루어지는 접합체를 얻기 위한 접합재 조성물로서, 판형 입자, 비(非)판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제를 주성분으로 하는 접합재 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 접합재 조성물에 함유되는 상기 판형 입자의 비율은 상기 주성분의 전체양의 12 질량％∼38 질량％인 것인 접합재 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접합재 조성물에 함유되는 상기 스멕타이트계 점토의 비율은, 상기 주성분의 전체양의 0.1 질량％∼5 질량％인 것인 접합재 조성물.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접합재 조성물에 함유되는 비판형 입자가, 평균 입자 지름 10 ㎛ 이상의 비판형 입자 A와 평균 입자 지름 10 ㎛ 미만의 비판형 입자 B로 이루어지고, 상기 비판형 입자 B의 비율이 상기 주성분의 전체양의 30 질량％∼50 질량％인 것인 접합재 조성물.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접합재 조성물의 부성분으로서, 유기 바인더, 분산제, 발포 수지 및 물을 함유하는 것인 접합재 조성물.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판형 입자의 종횡비가 3 이상인 것인 접합재 조성물.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판형 입자의 평균 입자 지름이 2 ㎛∼200 ㎛인 것인 접합재 조성물.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판형 입자는, 운모, 탈크, 질화붕소 및 글라스 후레이크로 이루어지는 그룹에서 선택된 1종 이상의 재료로 이루어지는 판형 입자인 것인 접합재 조성물.
9. 제8항에 있어서, 상기 운모는 800℃ 이상에서 하소한 운모이며, 상기 탈크는 900℃ 이상에서 하소한 탈크인 것인 접합재 조성물.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비판형 입자는, 알루미나, 실리카, 멀라이트, 지르코니아, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄 및 유리로 이루어지는 그룹에서 선택된 1종 이상의 재료로 이루어지는 비판형 입자인 것인 접합재 조성물.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기 접착제는 콜로이달실리카인 것인 접합재 조성물.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피접합물은 허니컴 세그먼트인 것인 접합재 조성물.
13. 제12항에 있어서, 상기 허니컴 세그먼트는, 디젤 배출 가스 정화용 필터에 사용하는 허니컴 구조체를 얻기 위한 허니컴 세그먼트인 것인 접합재 조성물.
14. 2 이상의 피접합물은, 제1항 또는 제2항에 기재한 접합재 조성물에 의해서 형성되는 접합재층을 통해 일체화되어 이루어지는 접합체이며, 상기 접합재층의 기공율이 40％∼80％이고, 상기 접합재층이 기공 직경 200 ㎛ 이상의 기공을 갖는 것인 접합체.
15. 제14항에 있어서, 피접합물 A와 피접합물 B가 두께 t의 상기 접합재층을 통해 접합되어 있고, 상기 접합재층 중, 상기 피접합물 A와 상기 접합재층과의 계면에서부터 두께 0.25 t까지 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅰ, 상기 피접합물 B와 상기 접합재층과의 계면에서부터 두께 0.25 t까지 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅲ, 상기 접합재층 Ⅰ와 상기 접합재층 Ⅲ 사이의 두께 0.5 t 부분의 접합재층을 접합재층 Ⅱ로 했을 때, 상기 접합재층 Ⅰ와 상기 접합재층 Ⅲ와의 평균 기공율 ε₁과, 상기 접합재층 Ⅱ의 기공율 ε₂가, ε₂/ε₁>1.1의 관계식을 만족하는 것인 접합체.
16. 제14항에 있어서, 상기 접합재층의 두께 방향의 압축 영율이, 상기 피접합물의 영율의 20％ 이하인 것인 접합체.
17. 제14항에 있어서, 2개의 피접합물과 이들을 접합하고 있는 접합재층을 시험편으로서 잘라내어, 접합 벤딩 시험에 제공한 경우에 있어서, 상기 접합 벤딩 시험에 있어서의 벤딩 영율과 접합재층의 두께 방향의 압축 영율의 비가 0.8∼20인 것인 접합체.
18. 제14항에 있어서, 상기 접합재층의 열전도율이 0.05 W/mK∼5 W/mK인 것인 접합체.
19. 제14항에 있어서, 상기 피접합물은 허니컴 세그먼트인 것인 접합체.
20. 제14항에 있어서, 디젤 배출 가스 정화용 필터에 사용되는 것인 접합체.
21. 주성분으로서 판형 입자, 비판형 입자, 스멕타이트계 점토 및 무기 접착제가 함유되는 원료를 혼합, 혼련하여 페이스트 형으로 하는 것인 접합재 조성물의 제조 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 원료에, 부성분으로서 유기 바인더, 분산제, 발포 수지 및 물이 더 함유되는 것인 접합재 조성물의 제조 방법.
23. 2개 이상의 피접합물을, 제1항 또는 제2항에 기재한 접합재 조성물을 이용하여 일체적으로 접합하는 것인 접합체의 제조 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 피접합물은 허니컴 세그먼트인 접합체의 제조 방법.

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