KR20100021466A

KR20100021466A - 허니컴 세그먼트 성형용 다이와, 허니컴 구조체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100021466A
Application number: KR1020097026280A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 신도; 도모키 나가에
Original assignee: 니뽄 가이시 가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2010-02-24
Also published as: PL2153958T3; US20100116427A1; EP2153958B1; EP2153958A4; US8128395B2; JP5378994B2; JPWO2008143028A1; WO2008143028A1; EP2153958A1

Abstract

본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)는, 도입면(8)측에 마련되며 복수의 백홀(back hole; 7)을 갖는 도입부(3)와, 성형면(4)측에 마련되며 백홀(7)과 연통되는 슬릿(6)이 형성된 성형부(2)를 구비하고, 성형부(2)는 그 외주 형상이 다각형이고, 도입부(3)의 백홀(7)을 통해 도입된 성형용 배토를 성형부(2)의 슬릿(6)을 통과시켜, 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트를 성형하는 것이며, 다각형의 성형부(2)의 각 정점을 포함하는 각각의 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)이, 성형부(2)의 중앙부(12)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L2)보다도 크다. 이에 따라, 압축 강도가 높은 허니컴 세그먼트를 성형할 수 있다.

Description

허니컴 세그먼트 성형용 다이와, 허니컴 구조체의 제조 방법{DIE FOR MOLDING HONEYCOMB SEGMENT AND METHOD OF PRODUCING HONEYCOMB STRUCTURE}

본 발명은, 허니컴 세그먼트 성형용 다이와, 허니컴 구조체의 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 압축 강도가 높은 허니컴 세그먼트를 성형할 수 있는 허니컴 세그먼트 성형용 다이와, 이러한 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용한 허니컴 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

환경 개선, 공해 방지 등을 위해서, 배기가스용 포집 필터로서 허니컴 구조체가 많이 이용되고 있다. 현재, 예컨대, SiC제 DPF(디젤 파티큘레이트 필터)는 열충격에 의한 균열을 방지하기 위해서 분할된 기재(基材)(허니컴 세그먼트)를 접합재(예컨대, 세라믹스 시멘트)로 접합해서 일체화하여 제작하고 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

이러한 허니컴 세그먼트를 제조하는 경우에는, 예컨대, 한쪽면(도입면)측에 마련되고 복수의 백홀(back hole)을 갖는 도입부와, 다른쪽면(성형면)측에 마련되고 상기 백홀에 연통되는 슬릿이 형성된 성형부를 구비하고, 도입부의 백홀을 통해 도입된 성형용 배토를 성형부의 슬릿을 통과시켜, 허니컴 세그먼트를 성형하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이가 이용되고 있다.

전술한 바와 같이, 허니컴 세그먼트는, 복수 개가 접합재에 의해 접합됨으로써 일체화되어 이용되기 때문에, 통상, 각기둥 형상(예컨대, 사각기둥 형상이나 육각기둥 형상)으로 형성되어 있다. 이 때문에, 허니컴 세그먼트를 성형하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이는, 성형부의 외주 형상이 다각형으로 구성되어 있다. 또한, 이러한 허니컴 세그먼트 성형용 다이는, 통상, 성형부에서의 슬릿의 간극 간격이 균일하게 되도록 구성되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-10616호 공보

그러나, 이러한 종래의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여 허니컴 세그먼트를 성형한 경우, 얻어지는 허니컴 세그먼트의 외주측의 격벽의 두께와, 중앙부에서의 격벽의 두께에 차이가 발생한다. 특히, 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트의 각 정점(頂点)을 포함하는 각각의 코너에 해당하는 부분에 대해서는, 격벽의 두께가 특히 얇아져, 허니컴 세그먼트의 기계적 강도, 특히 압축 강도가 저하되어, 핸들링 시에 깨짐, 크랙 등을 유발한다는 문제가 발생하고 있었다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 압축 강도가 높은 허니컴 세그먼트를 성형하는 것이 가능한 허니컴 세그먼트 성형용 다이와, 이러한 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용한 허니컴 구조체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 허니컴 세그먼트 성형용 다이에 있어서, 다각형의 성형부의 각 정점을 포함하는 각각의 코너부에 형성된 슬릿의 간극 간격을, 성형부의 중앙부에 형성된 슬릿의 간극 간격보다도 크게 함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명에 따르면, 이하에 나타내는 허니컴 세그먼트 성형용 다이와, 이러한 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용한 허니컴 구조체의 제조 방법이 제공된다.

[1] 한쪽면(도입면)측에 마련되며 복수의 백홀을 갖는 도입부와, 다른쪽면(성형면)측에 마련되며 상기 백홀과 연통되는 슬릿이 형성된 성형부를 구비하고, 상기 성형부는 그 외주 형상이 다각형이고, 상기 도입부의 상기 백홀을 통해 도입된 성형용 배토를 상기 성형부의 상기 슬릿을 통과시켜, 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트를 성형하며, 다각형의 상기 성형부의 각 정점을 포함하는 각각의 코너부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격이, 상기 성형부의 중앙부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격보다도 큰 허니컴 세그먼트 성형용 다이.

[2] 상기 성형부의 상기 코너부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격이, 상기 성형부의 중앙부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격의 1.03배∼1.20배의 크기인 상기 [1]에 기재된 허니컴 세그먼트 성형용 다이.

[3] 상기 코너부가, 다각형의 상기 성형부의 상기 정점측의 슬릿을 시점으로 하여 1∼5열분에 해당하는 슬릿이 형성된 영역에 의해 구성되어 있는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 허니컴 세그먼트 성형용 다이.

[4] 상기 코너부를 제외한 상기 성형부의 외주부에 형성된 상기 슬릿의 간극간격이, 상기 성형부의 중앙부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격보다도 크고, 상기 코너부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격보다도 작은 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 세그먼트 성형용 다이.

[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 상기 도입부의 상기 백홀을 통해 성형용 배토를 도입하고, 도입한 상기 성형용 배토를 상기 성형부의 상기 슬릿을 통해 압출 성형하여 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트 성형체를 얻는 공정과, 얻어진 상기 허니컴 세그먼트 성형체를 건조하고, 소성하여, 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 구획 형성하는 다공질의 격벽과 이 격벽의 외주에 배치된 다공질의 외벽을 구비한 허니컴 세그먼트를 얻는 공정과, 복수의 얻어진 상기 허니컴 세그먼트를, 이들의 상기 외벽끼리를 접합재로 접합하여 일체화하여 허니컴 구조체를 제조하는 공정을 포함하는 허니컴 구조체의 제조 방법.

본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이는, 성형부의 코너부에서의 슬릿의 간극 간격이, 성형부의 중앙부에서의 슬릿의 간극 간격보다도 크게 형성되어 있기 때문에, 유로 저항이 높고, 또한 성형 원료(성형용 배토)가 흐르기 어려운 코너부에서 압출 성형되는 격벽의 두께를, 중앙부에서 압출 성형되는 격벽의 두께와 동등한 두께로 하거나, 그 이상의 두께로 할 수 있어, 기계적 강도, 특히 압축 강도가 높고, 깨짐(chipping)이나 크랙 등이 발생하기 어려운 허니컴 세그먼트를 성형할 수 있다.

또한, 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법은, 상기한 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여 허니컴 세그먼트를 얻고, 얻어진 허니컴 세그먼트를 복수 개 접합하여 허니컴 구조체를 제조하므로, 허니컴 세그먼트의 핸들링이 용이하고, 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 일 실시형태에서의 성형부측의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이에서의 A-A'선을 따라 절단한 단면을 도시하는 개략 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이에서의 B-B'선을 따라 절단한 단면을 도시하는 개략 단면도이다.

도 4는 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 일 실시형태를 이용하여 성형되는 허니컴 세그먼트의 일례를 도시하는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 일 실시형태에서의 성형부측의 일부 확대 평면도이다.

도 6은 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 다른 실시형태에서의 성형부측의 일부 확대 평면도이다.

도 7은 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 다른 실시형태에서의 성형부측의 일부 확대 평면도이다.

도 8은 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법에 의해 제조되는 허니컴 구조체의 일례를 도시하는 사시도이다.

도 9는 실시예 5에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치 와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 10은 실시예 5에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 11은 실시예 5에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 12는 실시예 5에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 13은 실시예 5에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 14는 비교예 1에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 15는 비교예 1에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 16은 비교예 1에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 17은 비교예 1에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 18은 비교예 1에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향에서의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

(부호의 설명)

1, 1a, 1b: 허니컴 세그먼트 성형용 다이

2: 성형부 3: 도입부

4: 성형면 6: 슬릿

7: 백홀 8: 도입면

11: 코너부 12: 중앙부

13: 외주부 17: 외벽 성형부

50: 허니컴 세그먼트 52, 52a, 52b: 격벽

53: 셀 55: 코팅재

57: 외벽 59: 접합재층

61: 허니컴 구조체

L1: 간극 간격(코너부에 형성된 슬릿의 간극 간격)

L2: 간극 간격(중앙부에 형성된 슬릿의 간극 간격)

L3: 간극 간격(외주부에 형성된 슬릿의 간극 간격)

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이와, 허니컴 구조체의 제조 방법의 실시형태에 대해서 상세히 설명하지만, 본 발명이, 이 실시형태로 한정되어 해석되는 것이 아니며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한에서, 당업자의 지식에 기초하여, 다양하게 변경, 수정 및 개량할 수 있는 것이다.

[1] 허니컴 세그먼트 성형용 다이:

먼저, 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 일 실시형태에 대해서 구체 적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 일 실시형태의 성형면측의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이에서의 A-A'선을 따라 절단한 단면을 도시하는 개략 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이에서의 B-B'선을 따라 절단한 단면을 도시하는 개략 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)는, 한쪽면[도입면(8)]측에 마련되며 복수의 백홀(7)을 갖는 도입부(3)와, 다른쪽면[성형면(4)]측에 마련되며 백홀(7)과 연통되는 슬릿(6)이 형성된 성형부(2)를 구비하고, 성형부(2)는 그 외주 형상이 다각형이고, 도입부(3)의 백홀(7)을 통해 도입된 성형용 배토(성형 원료라고도 말함)를 성형부(2)의 슬릿(6)을 통과시켜, 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트를 성형하는 것이며, 다각형의 성형부(2)의 각 정점을 포함하는 각각의 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)이, 성형부(2)의 중앙부(12)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L2)보다도 크다. 또한, 도 1에서는, 성형부(2)의 외주 형상이 사각형인 경우를 도시하고 있다.

본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)에 따르면, 도입부(3)의 백홀(7)을 통해 도입된 성형용 배토를, 성형부(2)의 슬릿(6)을 통과시켜, 도 4에 도시하는 바와 같이, 유체의 유로가 되는 복수의 셀(53)을 구획 형성하는 다공질의 격벽(52)과, 이 격벽(52)의 외주에 배치된 다공질의 외벽(57)을 구비한 허니컴 세그먼트(50)를 성형할 수 있다. 여기서, 도 4는, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여 성형되는 허니컴 세그먼트의 일례를 도시하는 사시도이다. 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이는, 탄화규소 및 금속규소를 주성분 재료로 한 Si-SiC 소결체로 이루어지는 다공질 구조의 허니컴 구조체의 기재로서 사용되는 허니컴 세그먼트를 성형하기 위한 다이로서 적합하게 이용할 수 있다. 이러한 Si-SiC 소결체의 허니컴 세그먼트를 복수 개 접합한 허니컴 구조체는, 내열충격성이 우수하고, 배기가스용 포집 필터, 그 중에서도, 디젤 엔진의 배기가스 중의 입자상 물질(파티큘레이트) 등을 포집하는 디젤 파티큘레이트 필터(DPF)로서 적합하게 이용할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)의 슬릿(6)은, 성형용 배토의 유동 방향에 수직인 면에서 격자 형상으로 형성되는 것이 바람직하고, 백홀(7)은, 격자 형상 등의 슬릿(6)이 교차하는 위치에 대응하여 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 슬릿(6)이 성형부(2)로부터 도입부(3)의 일부까지 연장되도록 형성되고, 그 슬릿(6)에 연통되도록 도입부(3)에 백홀(7)이 형성되어도 좋으며, 이와 반대로, 백홀(7)이 도입부(3)로부터 성형부(2)의 일부까지 연장되도록 형성되고, 그 백홀(7)에 연통되도록 슬릿(6)이 형성되어도 좋다. 또한, 도 1 내지 도 3에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)에 있어서, 성형부(2)의 최외주 부분의 간극은, 허니컴 세그먼트(50)(도 4 참조)의 외벽(57)(도 4 참조)을 성형하기 위한 외벽 성형부(17)를 나타내고 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)에 있어서는, 다각형의 성형부(2)의 각 정점을 포함하는 각각의 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)이, 성형부(2)의 중앙부(12)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간 격(L2)보다도 커지도록 형성되어 있기 때문에, 유로 저항이 높아, 성형용 배토가 흐르기 어려운 코너부(11)에서 압출 성형되는 허니컴 세그먼트(50)(도 4 참조)의 격벽(52a)(도 4 참조)의 두께를, 중앙부(12)에서 압출 성형되는 격벽(52b)(도 4 참조)의 두께와 동등한 두께로 하거나, 그 이상의 두께로 할 수 있어, 기계적 강도, 특히 압축 강도가 높고, 깨짐이나 크랙 등이 발생하기 어려운 허니컴 세그먼트(50)(도 4 참조)를 성형할 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)는, 코너부(11)를 제외한 성형부(2)의 모든 슬릿(6)의 간극 간격이 동일하게 되도록 형성되어 있다.

또한, 도 4에서는, 허니컴 세그먼트(50)의 4코너 부분에 형성된 격벽(52a)의 두께가, 중앙 부분에 형성된 격벽(52b)의 두께보다도 두꺼워지도록 성형된 허니컴 세그먼트(50)를 도시하고 있으나, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여 압출 성형된 허니컴 세그먼트(50)가 반드시 이와 같이 성형되는 것은 아니다. 즉, 종래의 허니컴 세그먼트 성형용 다이는, 코너부에서의 유로 저항이 높아, 성형용 배토가 흐르기 어렵게 되어 있다. 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이는, 이러한 코너부에서의 슬릿의 간극 간격을 상대적으로 크게 함으로써, 코너부로의 성형용 배토의 도입량을 증가시켜, 종래에, 성형 시에 있어서, 그 두께가 극단적으로 얇아진 코너부에서의 격벽의 두께를 두껍게 하여, 기계적 강도, 특히 압축 강도가 높고, 깨짐이나 크랙 등이 발생하기 어려운 허니컴 세그먼트를 성형하는 것을 목적으로 한 다이이다.

이 때문에, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용한 경우라도, 성형용 배토의 종류나 상태, 압출 성형하는 허니컴 세그먼트의 외경이나 길이 등의 형상에 따라서는, 예컨대, 허니컴 세그먼트의 4코너 부분에 형성된 격벽의 두께와, 중앙 부분에 형성된 격벽의 두께가 거의 같은 정도의 두께가 되는 경우도 있다.

또한, 본 발명에서의 「코너부」란, 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 다각형의 성형부에 있어서, 각 정점을 포함하는 적어도 1열분 이상의 슬릿이 형성된 성형부의 코너 영역을 말한다. 또한, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이에 있어서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 다각형의 성형부(2)의 정점측의 슬릿을 시점으로 하여 1∼5열분에 해당하는 슬릿(6)이 형성된 영역에 의해 코너부(11)가 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 「1∼5열분에 해당하는 슬릿」은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 격자 형상(즉, 도 5에서의 종횡)으로 형성된 슬릿(6)에 있어서, 격자 형상의 슬릿의 종횡을 합계한 열수가 1∼5열이라는 것을 의미한다. 예컨대, 도 5에서는, 5열분에 해당하는 슬릿이 형성된 영역(도 5에서의 사선 부분)에 의해 코너부(11)가 구성되어 있으나, 예컨대, 1열분, 또는 2열분 등에 해당하는 슬릿이 형성된 영역에 의해 코너부가 구성되어도 좋다. 여기서, 도 5는, 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 일 실시형태에서의 성형부측의 일부 확대 평면도이다.

또한, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이에 있어서는, 성형부(2)의 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)이, 성형부(2)의 중앙부(12)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L2)의 1.03배∼1.20배의 크기인 것이 바람직하고, 1.05배∼1.12배의 크기인 것이 더 바람직하며, 1.06배∼1.09배의 크기인 것이 특히 바람직하다.

성형부(2)의 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)이, 성형부(2)의 중앙부(12)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L2)의 1.03배 미만이면, 각각의 슬릿(6)의 간극 간격의 차이가 지나치게 작아, 허니컴 세그먼트의 압축 강도를 충분히 향상시킬 수 없게 되는 경우가 있고, 이와 반대로 1.20배를 초과하면, 허니컴 세그먼트의 압축 강도를 향상시킬 수는 있지만, 깨짐이나 크랙 등의 발생을 억제할 수 없는 경우가 있다.

또한, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이에 있어서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 코너부(11)를 제외한 성형부(2)의 외주부(13)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L3)이, 성형부(2)의 중앙부(12)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L2)보다 크고, 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)보다 작은 것이 바람직하다.

허니컴 세그먼트 성형용 다이의 코너부에서의 유로 저항이 높은 것에 대해서는, 지금까지도 설명해 왔으나, 코너부를 제외한 성형부의 외주부에 대해서도, 코너부만큼은 아니더라도, 그 유로 저항이 높아, 성형용 배토가 흐르기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 예컨대, 도 6에 도시하는 바와 같이, 코너부(11)에서의 슬릿(6)의 간극 간격(L1)을 가장 크게 하고, 코너부(11)를 제외한 성형부(2)의 외주부(13)에서의 슬릿(6)의 간극 간격(L3)을, 중앙부(12)[외주부(13)를 제외함]에서의 슬릿(6)의 간극 간격(L2)보다도 크게, 또한 코너부(11)에서의 슬릿(6)의 간극 간격(L1)보다도 작게 해도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 중앙부(12)보다도 성형용 배토가 흐르기 어려워지는 외주부(13)의 슬릿(6)으로의 성형용 배토의 도입량을 증가시켜, 압축 강도가 높고, 깨짐이나 크랙 등이 발생하기 어려운 허니컴 세그먼트 를 성형하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 격벽의 두께가 얇아지기 쉬운 부위에서의 성형용 배토의 도입량을 증가시켜, 얻어지는 허니컴 세그먼트의 격벽의 두께를 보다 균일하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 도 6에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1a)에 있어서는, 코너부(11), 외주부(13), 및 중앙부(12)의 3부위에서, 간극 간격이 다른 3종류의 슬릿(6)이 형성된 예에 대해서 나타내고 있으나, 예컨대, 도시는 생략하지만, 이 외주부 내에서도 슬릿의 간극 간격을 다르게 하여, 예컨대, 코너부로부터 중앙부에 걸쳐, 간극 간격이 다른 4종류 이상의 슬릿이 형성되어도 좋다. 또한, 이와 같이 구성하는 경우에는, 코너부에 형성된 슬릿의 간극 간격이 가장 크고, 성형부의 중앙에 가까워짐에 따라, 순차적으로 슬릿의 간극 간격이 작아지도록 구성한다.

도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같은 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)는, 성형부(2)와 도입부(3)가 일체적으로 형성된 것이어도 좋고, 성형부(2)와 도입부(3)가 각각 다른 부재로 형성되고, 이들 2종의 부재(동종의 2개의 부재여도 좋음)를 결합재를 이용하여 접합시킨 것이어도 좋다.

허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)는, 도입면(8)과 성형면(4)을 갖는 판 형상의 것으로, 이 다이에 의해, 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트를 성형할 수 있도록, 성형부의 외주 형상이 다각형[도 1에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)는 사각형]으로 구성되어 있다. 성형부의 외주 형상에 대해서는, 성형하는 허니컴 세그먼트의 형상에 따라, 예컨대, 오각형이나 육각형이어도 좋다. 또한, 성형부의 외주 형상이 오각형이나 육각형인 경우에는, 성형부의 각 정점을 포함하는 각각의 코 너부, 예컨대, 육각형인 경우에는 6군데의 코너부에서의 슬릿의 간극 간격이, 중앙부에서의 슬릿의 간극 간격보다도 커지도록 구성되어 있다.

허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)의 크기는, 특별히 한정되지 않고, 성형하는 허니컴 세그먼트의 크기에 맞춰 적절하게 결정할 수 있다. 예컨대, 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 성형부의 크기로서는, 그 외주 형상을 한 변이 36 ㎜인 정사각형으로 하고, 그 두께를 20 ㎜로 할 수 있다.

허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)를 구성하는 성형부(2)의 두께(즉, 성형용 배토의 유동 방향의 길이)는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 허니컴 세그먼트를 성형할 때의 성형성 등의 면에서, 2 ㎜∼5 ㎜인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)는, 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)으로의 성형용 배토의 도입량을 증대시키는 것을 목적으로 하여, 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)을 크게 하고 있기 때문에, 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)을, 성형부(2)의 성형면(4)에서만 크게(넓게) 하는 것이 아니라, 성형부(2)의 두께 방향의 전역에서 커지도록 형성하는 것이 바람직하다.

성형부(2)의 재질로서는, 스테인리스강, 공구강, 초경합금 등을 들 수 있다.

성형부(2)에 형성되는 슬릿(6)은, 격자 형상으로 형성되는 것이 바람직하고, 격자 형상으로서는, 사각형, 육각형, 그 외의 다각형 등이 바람직하다. 슬릿(6)의 폭 및 인접하는 슬릿(6) 사이의 간격은 특별히 한정되지 않고, 성형하는 허니컴 세그먼트의 격벽 두께 및 셀의 크기에 맞춰 적절하게 결정할 수 있다. 예컨대, 성형 부(2)의 중앙부(12)에서의 슬릿(6)의 폭은, 0.29 ㎜∼0.32 ㎜ 정도가 바람직하고, 성형부(2)의 중앙부(12)에서의 인접하는 슬릿(6) 사이의 상호 간격은, 1.22 ㎜∼1.25 ㎜ 정도가 바람직하다. 또한, 상기 성형부(2)의 중앙부(12)에서의 슬릿(6)의 폭이나, 인접하는 슬릿(6) 사이의 상호 간격은, 성형하는 허니컴 세그먼트의 원하는 격벽 두께나 셀 형상에 기초하여 결정할 수 있다.

성형부(2)의 표면[성형면(4)]에서의 슬릿(6)의 배치 영역의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 성형하는 허니컴 세그먼트의 셀의 형상에 맞춰 적절하게 결정할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시하는 바와 같은 사각형 외에, 육각형, 팔각형, 그 외의 다각형 등을 들 수 있다. 또한, 예컨대, 도 7에 도시하는 바와 같이, 팔각형의 셀과 사각형의 셀이 교대로 배치되도록 구성된 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1b)여도 좋다. 여기서, 도 7은, 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 다른 실시형태에서의 성형부측의 일부 확대 평면도이다. 또한 도 7에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시하는 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 각 요소와 동일하게 구성되어 있는 것에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같은 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)를 구성하는 도입부(3)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 강도, 압력 손실의 면에서 10 ㎜∼15 ㎜인 것이 바람직하다.

도입부(3)의 재질로서는, 스테인리스강, 공구강, 초경합금 등을 들 수 있다.

도입부(3)에 형성되는 백홀(7)의 도입면(8)에 평행한 단면의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 가공성, 성형용 배토의 유동성 등에 따라 적절하게 결정할 수 있 다. 예컨대, 원형, 타원형, 사각형 등의 다각형 등을 들 수 있다.

또한, 백홀(7)의 배치 위치는 특별히 한정되지 않으나, 격자 형상으로 형성된 슬릿(6)의 교차 위치에 연통하도록 형성하는 것이 바람직하고, 슬릿(6)의 교차 위치에 백홀(7)의 중심이 배치되도록 하는 것이 더 바람직하다. 백홀(7)의 구멍 직경[도입면(8)에 평행한 단면의 직경] 및 인접하는 백홀(7) 사이의 거리는 특별히 한정되지 않고, 슬릿(6)의 폭이나 형성 위치 등에 따라 적절하게 결정할 수 있다. 예컨대, 백홀(7)의 단면 형상이 원형인 경우, 그 구멍 직경은, 1.0 ㎜∼2.5 ㎜ 정도가 바람직하다. 또한, 도입부(3)에 형성되는 백홀(7)의 배치 영역의 형상은 특별히 한정되지 않으나, 슬릿(6)의 배치 영역과 동일한 형상인 것이 바람직하다.

[1-1] 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 제조 방법:

다음으로, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 제조할 때에는, 먼저, 다이의 성형부 및 도입부가 되는 판형 부재를 준비한다. 이 판형 부재로서는, 예컨대, 제조 시의 가공의 용이함을 고려하여, 초경합금의 가소결체를 이용하는 것이 바람직하다. 이하, 초경합금의 가소결체로 이루어지는 판형 부재를 이용한 경우의 제조 방법에 대해서 설명한다.

준비한 판형 부재의 한쪽면측, 즉 도입부에 해당하는 부위에, 백홀을 형성한다. 백홀은, 종래의 허니컴 세그먼트 성형용 다이나, 허니컴 구조체를 성형하기 위한 허니컴 구조체 성형용 다이를 제조하는 방법과 동일한 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 드릴 가공 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 본소결 후의 초경합금을 판형 부재로서 이용하면, 상기한 백홀의 형성이 곤란해지는 경우가 있다.

다음으로, 이 백홀을 형성한 판형 부재를 본소성하여, 초경합금의 소결체로 한다. 이에 따라, 다이가 되는 판형 부재의 경도가 높아져, 내마모성이 우수한 재료가 된다.

다음으로, 본소성한 판형 부재의 다른쪽면측, 즉 성형부에 해당하는 부위에, 슬릿을 형성한다. 슬릿에 대해서도, 종래의 허니컴 세그먼트 성형용 다이 등을 제조하는 방법과 동일한 방법을 이용할 수 있고, 예컨대, 슬라이서나 방전 가공(EDM 가공) 등에 의해 형성할 수 있다.

슬릿 및 백홀의 형상, 크기 등은, 상기 본 발명의 허니컴 구조체 성형용 다이의 일 실시형태에서의 슬릿 및 백홀의 형상, 크기 등과 동일하게 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 제조할 때에는, 다각형의 성형부의 각 정점을 포함하는 각각의 코너부에서의 슬릿의 간극 간격을, 성형부의 중앙부에서의 슬릿의 간극 간격보다도 커지도록 슬릿을 형성한다. 또한, 예컨대, 도 6에 도시하는 바와 같이, 중앙부(12), 외주부(13) 및 코너부(11)에서의 각각의 슬릿(6)의 간극 간격이 다르도록[간극 간격(L1)＞간극 간격(L3)＞간극 간격(L2)] 슬릿(6)을 형성해도 좋다.

이상과 같이 하여, 본 실시형태의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 제조할 수 있다. 또한, 다이를 제조하기 위한 판형 부재로서는, 성형부가 되는 판형의 제1 부재와, 도입부가 되는 판형의 제2 부재를 접합하여, 2개의 판형 부재가 접합된 접합체를 이용해도 좋다.

[2] 허니컴 구조체의 제조 방법:

다음으로, 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법의 일 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다. 본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법은, 지금까지 설명한 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여, 이 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 도입부의 백홀을 통해 성형용 배토를 도입하고, 도입한 성형용 배토를 성형부의 슬릿을 통해 압출 성형하여 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트 성형체를 얻는 공정과, 얻어진 허니컴 세그먼트 성형체를 건조하고, 소성하여, 도 4에 도시하는 바와 같이, 유체의 유로가 되는 복수의 셀(53)을 구획 형성하는 다공질의 격벽(52)과, 이 격벽(52)의 외주에 배치된 다공질의 외벽(57)을 구비한 허니컴 세그먼트(50)를 얻는 공정과, 도 8에 도시하는 바와 같이, 복수의 얻어진 허니컴 세그먼트(50)를, 이들 허니컴 세그먼트(50)의 외벽(57)끼리를 접합재로 접합함으로써 일체화하여 허니컴 구조체(61)를 제조하는 공정을 포함하는 허니컴 구조체의 제조 방법이다.

여기서, 도 8은 본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법에 의해 제조되는 허니컴 구조체의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 8에 도시하는 허니컴 구조체(61)는, 복수의 허니컴 세그먼트(50)가, 상기한 접합재로 이루어지는 접합재층(59)을 통해 서로의 접합면에서 일체적으로 접합된 것이다. 허니컴 세그먼트(50)는, 상기한 바와 같이 유체의 유로가 되는 복수의 셀(53)을 구획 형성하는 다공질의 격벽(52)과, 이 격벽(52)의 외주에 배치된 다공질의 외벽(57)을 구비하고 있다.

본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법에 있어서는, 접합재층(59)에 의해 허니컴 세그먼트(50)를 접합한 후, 허니컴 구조체(61)의 중심축에 대하여 수직인 평면을 따라 절단한 전체 단면 형상이 원형, 타원형, 삼각형, 정사각형, 그 외의 형상(도 8에서는, 원형)이 되도록 연삭 가공하고, 또한, 그 외주면을 코팅재(55)에 의해 피복하여 허니컴 구조체를 제조해도 좋다.

본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법에 있어서는, 허니컴 세그먼트(허니컴 세그먼트 성형체)를 성형하기 위한 다이로서, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같은, 다각형의 성형부(2)의 각 정점을 포함하는 각각의 코너부(11)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L1)이, 성형부(2)의 중앙부(12)에 형성된 슬릿(6)의 간극 간격(L2)보다도 큰 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)를 이용하기 때문에, 유로 저항이 높아 성형용 배토가 흐르기 어려운 코너부(11)에서 압출 성형되는 격벽(52a)(도 4 참조)의 두께를, 중앙부(12)에서 압출 성형되는 격벽(52b)(도 4 참조)의 두께와 동등한 두께로 하거나, 그 이상의 두께로 할 수 있어, 기계적 강도, 특히 압축 강도가 높고, 깨짐이나 크랙 등이 발생하기 어려운 허니컴 세그먼트(50)(도 4 참조)를 성형할 수 있다. 이에 따라, 얻어지는 허니컴 구조체 전체의 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 허니컴 세그먼트의 핸들링이 용이해지며, 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 탄화규소 및 금속규소를 주성분 재료로서 이용한 규소-탄화규소 소결체(Si-SiC 소결체)로 이루어지는 다공질 구조의 허니컴 구조체를 제조하는 제조 방법으로서 특히 적합하다. 이러한 허니컴 구조체는, 내열충격성이 우수하여, 배기가 스용 포집 필터, 그 중에서도, 디젤 엔진의 배기가스 중의 입자상 물질(파티큘레이트) 등을 포집하는 디젤 파티큘레이트 필터(DPF)로서 적합하게 이용할 수 있다.

이하, 본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법에 대해서, 각 공정마다 보다 구체적으로 설명한다.

[2-1] 허니컴 세그먼트 성형체의 성형 공정:

본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법에 있어서는, 먼저, 소정의 성형 원료를 혼련하여 성형용 배토를 조제한다. 이 성형 원료에 대해서는, 강도, 내열성 등의 관점에서, 코디어라이트, 알루미나, 멀라이트, 리튬 알루미늄 실리케이트, 티탄산 알루미늄, 티타니아, 지르코니아, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화규소, LAS(리튬 알루미늄 실리케이트)의 세라믹 재료 중의 1종 또는 이들의 복합물; 스테인리스강; 알루미늄 합금 또는, 활성탄, 실리카 겔, 제올라이트의 흡착 재료 중의 1종을 바람직한 예로서 들 수 있다.

특히, 본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법은, 성형 원료의 주성분으로서, 탄화규소 또는 규소-탄화규소계 복합상(複合相)을 이용한 경우에 큰 효과를 얻을 수 있다. 이러한 성형 원료는, 종래의 슬릿의 간극 간격이 모두 균일한 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여 압출 성형을 행한 경우, 코너부에서의 유로 저항이 매우 높아져, 코너부로부터 압출되는 격벽의 두께가 극단적으로 얇아져 버린다는 문제가 있었다.

본 실시형태의 허니컴 구조체의 제조 방법에 있어서는, 코너부에서의 슬릿의 간극 간격을 상대적으로 크게 한 다이를 이용하고 있기 때문에, 종래, 격벽의 두께 가 극단적으로 얇아지는 코너부에서의 격벽의 두께를 두껍게 하여, 기계적 강도, 특히 압축 강도가 높고, 깨짐이나 크랙 등이 발생하기 어려운 허니컴 세그먼트를 성형할 수 있다.

성형용 배토를 조제할 때에는, 상술한 성형 원료 및 필요에 따라 첨가되는 첨가물의 혼합 원료 분말 100 질량부에 대하여, 10 질량부∼40 질량부 정도의 물을 투입한 후, 혼련하여, 가소성(可塑性) 혼합물로 한다. 상기한 첨가물로서는, 종래 공지의 허니컴 구조체를 제조할 때에 성형 원료에 첨가되는 첨가물, 예컨대, 메틸 셀룰로오스 및 히드록시프로폭실메틸 셀룰로오스 등의 바인더, 유기 조공제(organic pore former), 계면 활성제 등을 들 수 있다.

다음으로, 이렇게 해서 얻어진 성형용 배토를, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같은 본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이(1)의 도입부(3)의 백홀(7)을 통해 도입하고, 도입한 성형용 배토를 성형부(2)의 슬릿(6)을 통해 압출 성형하여 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트 성형체를 얻는다.

또한, 압출 성형은, 가로(수평) 방향, 세로(수직) 방향, 비스듬한 방향 중 어느 쪽의 방향이어도 좋다. 이러한 압출 성형은, 진공 반죽기(vacuum kneader), 램(ram)식 압출 성형기 등을 이용하여 실현할 수 있다.

[2-2] 허니컴 세그먼트의 형성 공정:

다음으로, 얻어진 허니컴 세그먼트 성형체를 건조하고, 소성하여, 도 4에 도시하는 바와 같이, 유체의 유로가 되는 복수의 셀(53)을 구획 형성하는 다공질의 격벽(52)과, 이 격벽(52)의 외주에 배치된 다공질의 외벽(57)을 구비한 허니컴 세 그먼트(50)를 얻는다.

허니컴 세그먼트 성형체를 건조하는 방법으로는, 다양한 방법이 가능하지만, 마이크로파 건조와 열풍 건조, 또는 유전 건조와 열풍 건조를 조합한 방법으로 건조하는 것이 바람직하다. 다른 방법으로서는, 예컨대, 동결 건조, 감압 건조, 진공 건조, 원적외선 건조 등의 특수한 방법도 적용할 수 있다.

또한, 이렇게 해서 허니컴 세그먼트 성형체를 건조한 후에, 허니컴 세그먼트 성형체의 양 단부면을 소정의 길이로 절단해도 좋다.

건조시킨 허니컴 세그먼트 성형체를 소성하는 소성로나, 그 소성 조건에 대해서는, 허니컴 세그먼트 성형체의 형상, 재질 등에 맞춰 적절하게 선택할 수 있다. 소성 전에 가소성(假燒成)에 의해 바인더 등의 유기물을 연소 제거해도 좋다.

또한, 허니컴 세그먼트 성형체를 건조한 후 또는 소성한 후에, 그 단부면에서의 셀의 개구부에 소정의 패턴 형상으로 밀봉(plugging)을 실시해도 좋다. 밀봉의 방법도 공지의 방법을 사용할 수 있다. 또한, 밀봉을 실시할 때에는, 각각의 단부면이 체크무늬 형상을 띠도록 밀봉을 실시하는 것이 일반적이지만, 예컨대, 밀봉을 실시하는 부위를 복수 집합시키는 한편, 밀봉되어 있지 않은 셀도 복수 집합시키는 패턴 형상이어도 좋고, 열(列) 형상이나 동심원 형상 등의 패턴 형상이어도 좋다. 또한, 이러한 밀봉은, 복수의 허니컴 세그먼트를 접합하여 일체화한 후에 행해도 좋다.

[2-3] 허니컴 구조체의 제조 공정:

다음으로, 이렇게 해서 얻어진 복수의 허니컴 세그먼트를, 이들의 외벽끼리 를 접합재로 접합함으로써 일체화하여 허니컴 구조체를 제조한다.

접합재는, 종래 공지의 허니컴 구조체의 제조 방법에 있어서, 복수 개의 허니컴 세그먼트의 외벽끼리를 접합할 때에 이용되는 접합재를 사용할 수 있다. 예컨대, 접합재로서는, 무기 입자, 무기 접착제를 주성분으로 하고, 유기 바인더, 계면 활성제, 발포 수지, 물 등을 부성분으로서 포함한 것을 들 수 있다.

무기 입자로서는, 판형 입자, 구형 입자, 응집형 입자, 섬유형 입자, 침형 입자 등을 이용할 수 있고, 무기 접착제로서는, 콜로이달 실리카(SiO₂ 졸), 콜로이달 알루미나(알루미나 졸), 각종 산화물 졸, 에틸 실리케이트, 물유리(liquid glass), 실리카 폴리머, 인산 알루미늄 등을 이용할 수 있다. 접합재의 주성분으로서는, 허니컴 세그먼트의 구성 성분과 공통의 세라믹스 분말을 포함하는 것을 적합하게 이용할 수 있다. 판형 입자로서는, 예컨대, 운모, 활석, 질화붕소 및 유리 플레이크(glass flake) 등을 이용할 수 있다.

이러한 접합재는, 허니컴 세그먼트의 외벽에 도포되어 허니컴 세그먼트를 접합하도록 기능한다. 접합재는, 접합하는 허니컴 세그먼트의 외벽의 양쪽에 도포해도 좋고, 허니컴 세그먼트의 한쪽 외벽에만 도포해도 좋다.

접합재를 도포하는 두께에 대해서는 특별히 제한은 없고, 허니컴 세그먼트의 상호 간의 접합력을 감안하여 적절하게 결정할 수 있다. 예컨대, 접합재를 도포하는 두께는, 0.5 ㎜∼3.0 ㎜인 것이 바람직하다.

이러한 접합재에 의해 복수 개의 허니컴 세그먼트를 결합하고, 이 결합한 상 태에서 압착한 후, 가열 건조하여, 복수 개의 허니컴 세그먼트가 일체적으로 접합된 접합체를 얻는다. 그 후, 이 접합체를, 중심축에 대하여 수직인 평면을 따라 절단한 전체 단면 형상이 원형 등의 소정의 형상이 되도록 연삭 가공하고, 외주면을 코팅재에 의해 피복하고, 가열 건조한다.

이상과 같이 하여, 도 8에 도시하는 바와 같은 허니컴 구조체(61)를 제조할 수 있다. 코팅재(55)의 재질로서는, 접합재와 동일한 것을 이용할 수 있다. 또한, 코팅재의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없으나, 예컨대, 0.1 ㎜∼1.5 ㎜의 범위에서 적절하게 선택된다.

(실시예)

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

(실시예 1)

한쪽면(도입면)측에 마련되며 복수의 백홀을 갖는 도입부와, 다른쪽면(성형면)측에 마련되며 상기 백홀과 연통되는 슬릿이 형성된, 외주 형상이 다각형인 성형부를 구비하고, 다각형의 상기 성형부의 정점측의 슬릿을 시점으로 하여 5열분에 해당하는 슬릿의 간극 간격(슬릿폭)이 각각 0.31 ㎜이고, 그 이외의 부위(중앙부)의 슬릿의 간극 간격(슬릿폭)이 각각 0.3 ㎜인 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여 허니컴 세그먼트를 제조하였다.

(허니컴 세그먼트의 제조)

허니컴 세그먼트 원료로서는, SiC 분말 80 질량부와, 금속 Si 분말 20 질량 부를 혼합하고, 이것에 조공제로서, 전분과 발포 수지를 첨가하며, 또한 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로폭실메틸 셀룰로오스, 계면 활성제 및 물을 첨가하여, 가소성(可塑性)의 배토(성형용 배토)를 제작하였다. 이 배토를 상술한 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여 압출 성형하고, 마이크로파 및 열풍으로 건조하여, 셀 밀도가 약 46.5 셀/㎠(300 셀/평방인치), 단면이 한 변 35 ㎜인 정사각형, 길이가 152 ㎜인 허니컴 세그먼트 성형체를 얻었다. 이 허니컴 세그먼트 성형체의 단부면이 체크무늬 형상을 띠도록, 각각의 셀의 개구부를 밀봉하였다. 즉, 인접하는 셀이 서로 반대측의 단부에서 막혀지도록 밀봉하였다. 밀봉재로서는, 상기 허니컴 세그먼트 원료와 동일한 것을 이용하였다.

상기한 바와 같이, 허니컴 세그먼트 성형체의 양 단부면의 소정의 셀을 밀봉하고, 건조시킨 후, 대기 분위기에서 약 400℃에서 탈지하며, 그 후 Ar 비활성 분위기에서 약 1450℃에서 소성하여, SiC 결정 입자를 Si로 결합시킨, 다공질 구조를 갖는 허니컴 세그먼트를 얻었다.

얻어진 허니컴 세그먼트의 A축 압축 강도와, B축 압축 강도를 이하의 방법에 의해 측정하였다. 또한, 허니컴 세그먼트의 제조 공정에서의 깨짐 불량률을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

[압축 강도 시험(A축 압축 강도, B축 압축 강도)]: JASO 규격 M505-87에 준거하여, 허니컴 세그먼트의 A축 압축 강도와, B축 압축 강도를 측정하였다. A축 압축 강도는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 허니컴 세그먼트(50)의 셀(53)의 통로 방향(A축)의 압축 강도를 측정한 값이고, B축 압축 강도는, A축 방향 및 셀(53)의 벽 면에 대하여 수직인 방향(B축)의 압축 강도를 측정한 값이다.

[깨짐 불량률(%)]: 상기 방법에 의해 허니컴 세그먼트를 제조할 때에, 각 허니컴 세그먼트의 단부면의 4코너에서의 모서리 부분의 깨짐을 육안으로 검사하였다. 깨짐 불량률(%)은, 1000개의 허니컴 세그먼트를 제조하고, 상기 육안 검사로 모서리 부분에 깨짐이 발생한 허니컴 세그먼트의 비율(%)을 나타낸 것이다. 또한, 상기한 「허니컴 세그먼트의 단부면의 4코너에서의 모서리 부분」이란, 허니컴 세그먼트의 단부면에서의 정점으로부터 상기 A축 방향으로 1.5 ㎜의 거리의 1점과, 단부면의 외주에서의 상기 정점으로부터 1셀분의 거리의 2점으로 이루어지는 삼각형을 밑면으로 하는 삼각뿔 부분을 말한다.

(실시예 2∼17)

성형부의 코너부를 구성하는 열의 수와, 코너부에서의 슬릿의 간극 간격(슬릿폭)이 표 1에 나타내는 바와 같이 구성된 허니컴 세그먼트 성형용 다이를 이용하여 성형을 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 허니컴 세그먼트를 제조하였다. 얻어진 허니컴 세그먼트의 A축 압축 강도와, B축 압축 강도를 상기한 방법에 의해 측정하였다. 또한, 허니컴 세그먼트의 제조 공정에서의 깨짐 불량률을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(비교예 1)

성형부에서의 슬릿의 간극 간격(슬릿폭)이 모두 0.3 ㎜인 허니컴 세그먼트 성형용 다이, 즉 코너부와 중앙부의 슬릿폭에 차이가 없는 다이를 이용하여 성형을 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 허니컴 세그먼트를 제조하였다. 얻어진 허니컴 세그먼트의 A축 압축 강도와, B축 압축 강도를 상기한 방법에 의해 측정하였다. 또한, 허니컴 세그먼트의 제조 공정에서의 깨짐 불량률을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(고찰)

실시예 1∼17의 허니컴 세그먼트는, 비교예 1의 허니컴 세그먼트와 비교하여, A축 압축 강도 및 B축 압축 강도의 향상이 확인되었다. 특히, 허니컴 세그먼트 성형용 다이로서, 성형부의 코너부를 구성하는 열수가 1∼5열이고, 코너부의 슬릿폭과 중앙부의 슬릿폭의 비율[슬릿폭 비(코너부/중앙부)]이 1.03∼1.20의 범위로 되어 있는 것을 이용한 실시예 1∼14는, A축 압축 강도 및 B축 압축 강도의 향상과 아울러, 깨짐 불량률의 저감이 확인되었다.

또한, 실시예 5에서 제조된 허니컴 세그먼트에 있어서, B축 방향의 각각의 격벽의 두께를, 최외주측의 1열째로부터 5열째에서 각각 측정하였다. 표 2에 측정 결과를 나타낸다. 또한, 여기서, 도 9 내지 도 13은, 실시예 5에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 9 내지 도 13에서는, 가로축이 1열분의 격벽(23개)의 일 측면으로부터의 위치(격벽 위치)를 나타내고, 세로축이 격벽의 두께(㎜)를 나타내고 있다. 또한, 도 9가 최외주측의 열(1열째)의 그래프이고, 도 10이 최외주측의 열(1열째)에 인접하는 열(2열째)의 그래프이며, 이하, 마찬가지로, 도 11이 3열째의 그래프이고, 도 12가 4열째의 그래프이며, 도 13이 5열째의 그래프이다.

또한, 비교예 1에서 제조된 허니컴 세그먼트에 대해서도, 실시예 5와 마찬가지로, B축 방향의 각각의 격벽의 두께를, 최외주측의 1열째로부터 5열째에서 각각 측정하였다. 표 3에 측정 결과를 나타낸다. 또한, 도 14 내지 도 18은, 비교예 1에서 제조된 허니컴 세그먼트의 B축 방향의 격벽의 위치와 격벽의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 14 내지 도 18에서는, 가로축이 1열분의 격벽(23개)의 일 측면으로부터의 위치(격벽 위치)를 나타내고, 세로축이 격벽의 두께(㎜)를 나타내고 있다. 또한, 도 14가 최외주측의 열(1열째)의 그래프이고, 도 15가 최외주측의 열(1열째)에 인접하는 열(2열째)의 그래프이며, 이하, 마찬가지로, 도 16이 3열째의 그래프이고, 도 17이 4열째의 그래프이며, 도 18이 5열째의 그래프이다.

도 9 내지 도 13, 표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 5에서 제조된 허니컴 세그먼트는, 코너부에서 성형된 격벽의 두께를, 그 외의 부위에서 성형된 격벽의 두께와 동등한 두께, 또는 그 이상의 두께로 할 수 있었다. 한편, 도 14 내지 도 18, 및 표 3에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에서는, 코너부에서 성형된 격벽의 두께가 극단적으로 얇아져 버렸다.

본 발명의 허니컴 세그먼트 성형용 다이는, 허니컴 구조체를 제조하기 위한 허니컴 세그먼트를 성형하기 위해서 이용할 수 있다. 특히, 내열충격성이 우수하여, 배기가스용 포집 필터, 그 중에서도, 디젤 엔진의 배기가스 중의 입자상 물질(파티큘레이트) 등을 포집하는 디젤 파티큘레이트 필터(DPF)로서도 이용되는 허니컴 세그먼트를 성형하기 위해서 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 허니컴 구조체의 제조 방법은, 상기한 바와 같은 디젤 파티큘레이트 필터로서 이용되는 허니컴 구조체를 제조하는 방법으로서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

한쪽면(도입면)측에 마련되며 복수의 백홀(back hole)을 갖는 도입부와, 다른쪽면(성형면)측에 마련되며 상기 백홀과 연통되는 슬릿이 형성된 성형부를 구비하고,

상기 성형부는 그 외주 형상이 다각형이고, 상기 도입부의 상기 백홀을 통해 도입된 성형용 배토를 상기 성형부의 상기 슬릿을 통과시켜, 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트를 성형하는 것이며,

다각형의 상기 성형부의 각 정점을 포함하는 각각의 코너부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격이, 상기 성형부의 중앙부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격보다도 큰 것인 허니컴 세그먼트 성형용 다이.
제1항에 있어서, 상기 성형부의 상기 코너부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격이, 상기 성형부의 중앙부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격의 1.03배∼1.20배의 크기인 것인 허니컴 세그먼트 성형용 다이.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코너부는, 다각형의 상기 성형부의 상기 정점측의 슬릿을 시점으로 하여 1∼5열분에 해당하는 슬릿이 형성된 영역에 의해 구성되는 것인 허니컴 세그먼트 성형용 다이.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코너부를 제외한 상기 성형부의 외주부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격이, 상기 성형부의 중앙부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격보다 크고, 상기 코너부에 형성된 상기 슬릿의 간극 간격보다 작은 것인 허니컴 세그먼트 성형용 다이.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 허니컴 세그먼트 성형용 다이의 상기 도입부의 상기 백홀을 통해 성형용 배토를 도입하고, 도입한 상기 성형용 배토를 상기 성형부의 상기 슬릿을 통해 압출 성형하여 각기둥 형상의 허니컴 세그먼트 성형체를 얻는 공정과,

얻어진 상기 허니컴 세그먼트 성형체를 건조하고, 소성하여, 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 구획 형성하는 다공질의 격벽과, 이 격벽의 외주에 배치된 다공질의 외벽을 구비한 허니컴 세그먼트를 얻는 공정과,

복수 개의 얻어진 상기 허니컴 세그먼트를, 이들의 상기 외벽끼리를 접합재로 접합함으로써 일체화하여 허니컴 구조체를 제조하는 공정

을 포함하는 허니컴 구조체의 제조 방법.