KR20100035112A

KR20100035112A - 매트 제품, 매트 제품을 제조하는 방법, 배기 가스 처리 장치 및 소음 장치

Info

Publication number: KR20100035112A
Application number: KR1020090088905A
Authority: KR
Inventors: 히로키 다바타
Original assignee: 이비덴 가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2010-04-02
Also published as: CN101684588B; EP2172625B1; US20100071356A1; CN102383266A; KR101132587B1; US8231835B2; EP2172625A1; CN101684588A; JP2010101308A

Abstract

(과제) 종래의 매트재와 비교하여, 무기 섬유의 비산이 더욱 발생되기 어렵고, 또한 실제로 배기 가스 처리 장치 등에 적용했을 때에, 장치로부터 배출되는 유기 성분량이 적은 매트 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(해결 수단) 본 발명에서는, 무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품으로서, 상기 매트재는, 전체 길이 Lm 을 갖고, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용되고, 상기 포장재의 내부 공간은, 외부 환경과 기체 연통되어 있고, 상기 포장재의 전체 길이 Lr 은, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품이 제공된다.

Description

매트 제품, 매트 제품을 제조하는 방법, 배기 가스 처리 장치 및 소음 장치{MAT PRODUCT, MANUFACTURING METHOD OF THE MAT PRODUCT, EXHAUST GAS TREATING APPARATUS, AND MUFFLER APPARATUS}

본 발명은, 무기 섬유를 함유하는 매트재에 관한 것으로, 특히, 차량 등의 배기 가스 처리 장치 및 소음 장치에 사용되는 매트재에 관한 것이다.

자동차의 대수는, 금세기에 들어 비약적으로 증가되고 있고, 그것에 비례하여, 자동차의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스의 양도 급격히 증대되고 있다. 특히 디젤 엔진의 배기 가스 중에 함유되는 여러 가지 물질은, 오염을 일으키는 원인이 되기 때문에, 현재는 세계 환경에 심각한 영향을 주고 있다.

이와 같은 사정하에서, 각종 배기 가스 처리 장치가 제안되어 실용화되고 있다. 일반적인 배기 가스 처리 장치는, 엔진의 배기 가스 매니폴드에 연결된 배기관의 도중에 통 형상 부재 (케이싱) 를 형성하고, 그 중에 배기 가스의 입구 및 출구용의 개구면을 갖고, 내부에 미세한 기공을 다수 갖는 배기 가스 처리체를 배치한 구조로 되어 있다. 배기 가스 처리체의 일례로는, 촉매 담지체, 및 디젤 파티큘레이트 필터 (DPF) 등의 배기 가스 필터가 있다. 예를 들어 DPF 의 경 우, 상기 서술한 구조에 의해, 배기 가스가 배기 가스 처리체의 입구 개구면으로부터 출구 개구면을 통과하여 배출되는 동안에, 기공 주위의 벽에 미립자가 트랩되어, 배기 가스 중에서 미립자를 제거할 수 있다.

이와 같은 배기 가스 처리체와 케이싱 사이에는, 통상 유지 시일재가 설치된다. 유지 시일재는, 차량 주행 중 등에 있어서의 배기 가스 처리체와 케이싱의 맞닿음에 의한 파손을 방지하고, 또한 케이싱과 배기 가스 처리체의 간극으로부터 배기 가스가 리크되는 것을 방지하기 위해서 사용된다. 또, 유지 시일재는, 배기 가스의 배압에 의해 배기 가스 처리체가 탈락하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 배기 가스 처리체는, 반응성을 유지하기 위해 고온으로 유지할 필요가 있고, 유지 시일재에는 단열 성능도 요구된다. 이들 요건을 만족시키는 부재로는, 알루미나계 섬유 등의 무기 섬유를 함유하는 매트재가 있다.

이 매트재는, 배기 가스 처리체의 개구면을 제외한 외주면의 적어도 일부에 감겨지고, 테이핑 등에 의해 배기 가스 처리체와 일체 고정화됨으로써, 유지 시일재로서 기능한다. 그 후, 이 일체품은, 케이싱 내에 압입되어 배기 가스 처리 장치가 구성된다.

또한, 매트재는, 자극성이 있는 미세한 무기 섬유 (예를 들어, 직경 약 3 ㎛ ∼ 8 ㎛ 정도의 무기 섬유) 를 다량으로 함유하고 있다. 따라서, 예를 들어, 작업자에 의한 매트재의 핸들링 중에, 매트재로부터 주위로 무기 섬유가 비산되면, 작업 환경이 악화된다는 문제가 있다.

그래서 이와 같은 핸들링시의 무기 섬유의 비산 문제를 억제하기 위해, 통상 적인 경우, 매트재는 니들링 처리되고, 또한 그 후, 유기 바인더에 의한 함침 처리가 이루어진다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2002-302875호

발명의 개요

그러나, 전술한 바와 같은 니들링 처리와 유기 바인더에 의한 함침 처리를 조합한 매트재에 있어서도, 매트재의 핸들링시에는, 매트재로부터 미세한 무기 섬유가 어느 정도 비산되는 것은 피할 수 없다.

또, 이와 같은 유기 바인더가 함침된 매트재를, 배기 가스 처리 장치의 유지 시일재로서 사용한 경우, 배기 가스 처리 장치의 실제 사용시, 특히 초기 사용시에, 배기 가스의 열에 의해 매트재에 함유되는 유기 성분이 열분해되고, 이것이 장치 밖으로 배출된다는 문제가 발생한다. 최근, 배기 가스 중의 유기 성분에 대한 규제는 더욱 엄격해지고 있어, 이와 같은 유기 성분의 배출은, 가능한 한 억제하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 종래의 매트재와 비교하여, 무기 섬유의 비산이 더욱 발생되기 어렵고, 또한 실제로 배기 가스 처리 장치 등에 적용했을 때에, 장치로부터 배출되는 유기 성분량이 적은 매트 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 그러한 매트 제품을 제조하는 방법, 그리고 그러한 매트 제품을 구비하는 배기 가스 처리 장치 및 소음 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품으로서,

상기 매트재는, 전체 길이 Lm 을 갖고, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용되고,

상기 포장재의 내부 공간은, 외부 환경과 기체 (氣體) 연통되어 있고,

상기 포장재의 전체 길이 Lr 은, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품이 제공된다.

당해 매트 제품에 있어서, 상기 포장재의 내부 공간은, 접합부에 의해 둘러싸여 있어도 된다.

또, 본 발명에 있어서, 상기 접합부는, 상기 매트재의 두께 방향과 평행한 방향에서 보았을 경우,

실질적으로 직사각형, 정사각형, 원형 혹은 타원형의 형상을 갖고, 또는

1 세트의 대향하는 변의 각각에 오목부 및 볼록부를 갖는, 실질적으로 직사각형의 형상을 가져도 된다.

또, 상기 접합부는, 상기 매트재의 두께 방향과 평행한 방향에서 보았을 경우, 상기 매트재와 실질적으로 동등한 형상, 및 상기 매트재보다 큰 치수를 가져도 된다.

또, 당해 매트 제품에 있어서, 상기 내부 공간은, 상기 포장재의 어느 지점에 형성된 1 또는 2 이상의 개구부에 의해, 외부 환경과 기체 연통되어 있어도 된다.

또, 상기 1 또는 2 이상의 개구부는, 상기 접합부의 일부가 개구됨으로써 형 성되어도 된다.

또, 상기 개구부는, 0.1 mm ∼ 5.0 mm 범위의 치수를 가져도 된다.

또, 당해 매트 제품에 있어서, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 에 대한 상기 포장재의 전체 길이 Lr 의 비율은, 110% ∼ 130% 의 범위여도 된다.

또, 상기 매트재 및 상기 포장재는, 각각 폭 Wm 및 Wr 을 갖고,

상기 매트재의 폭 Wm 에 대한 상기 포장재의 폭 Wr 의 비율은, 100% ∼ 130%의 범위여도 된다.

또, 당해 매트 제품에 있어서, 상기 포장재는, 유기 재료를 함유하는 필름으로 구성되어도 된다.

또, 당해 매트 제품에 있어서, 상기 필름은, PET (폴리에틸렌테레프탈레이트), 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 이루어지는 군에서 선정된 적어도 1 개의 재료를 함유해도 된다.

또, 상기 포장재에 함유되는 유기 성분의 양은, 상기 매트재의 중량과 상기 포장재 중량의 총합에 대하여, 9 wt% 미만이어도 된다.

또, 당해 매트 제품에 있어서, 상기 매트재는, 제 1 표면, 및 그 제 1 표면과 반대측인 제 2 표면을 갖고,

상기 포장재는, 상기 제 1 표면과 대향하는 제 1 측, 및 상기 제 2 표면과 대향하는 제 2 측을 갖고,

상기 포장재의 상기 제 1 측 및 제 2 측의 외측 표면은, 실질적으로 상이한 마찰 계수를 가져도 된다.

또, 당해 매트 제품에 있어서, 상기 포장재의 상기 제 1 측 및 제 2 측의 외측 표면은, 상이한 재료로 구성되어도 된다.

이 경우, 상기 포장재의 적어도 상기 제 1 측의 외측 표면은, 부직포로 구성 되어 있어도 된다.

또, 당해 매트 제품에 있어서, 상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면은, 마이크로적인 요철을 가져도 된다.

또, 당해 매트 제품에 있어서, 상기 포장재는, 적어도 상기 제 2 측의 외측 표면에 매크로적인 요철을 가져도 된다.

또, 상기 외측 표면에는, 엠보싱 가공, 코로나 가공 및 파형 가공 중 적어도 하나의 처리가 되어 있어도 된다.

또, 상기 매트재는, 실질적으로 유기 성분을 함유하지 않아도 된다.

또, 상기 매트재는, 알루미나 섬유, 멀라이트 섬유, 실리카 알루미나 섬유, 유리 섬유, 록 울 및 생체 용해성 섬유로 구성된 군에서 선정된 적어도 1 개를 함유해도 된다.

또, 상기 매트재는, 복수의 매트재를 적층시켜 구성되어도 된다.

또, 본 발명에서는, 무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품을 제조하는 방법으로서,

무기 섬유를 함유하고, 전체 길이 Lm 을 갖는 매트재를 준비하는 단계와,

상기 매트재를, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용하는 단계로서, 상기 포장재의 내부 공간은, 외부 환경과 기체 연통되어 있고, 상기 포장재 의 전체 길이 Lr 은, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있는 단계,

를 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품을 제조하는 방법이 제공된다.

당해 방법에 있어서, 상기 매트재를, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용하는 단계는,

상기 매트재를 둘러싸는 접합부가 형성되도록, 상기 포장재를 접합하는 단계를 가져도 된다.

또, 당해 방법에 있어서, 상기 접합부는, 상기 매트재의 두께 방향과 평행한 방향에서 보았을 경우, 상기 매트재와 실질적으로 동등한 형상, 및 상기 매트재보다 큰 치수를 가져도 된다.

또, 당해 방법에 있어서, 상기 내부 공간은, 상기 포장재의 어느 지점에 형성된 1 또는 2 이상의 개구부에 의해, 외부 환경과 기체 연통되어도 된다.

또, 본 발명에서는,

배기 가스가 유통하는 2 개의 개구면을 갖는 배기 가스 처리체와,

상기 배기 가스 처리체의 개구면을 제외한 외주면의 적어도 일부에 휘감아 사용되는 유지 시일재와,

그 유지 시일재가 감겨진 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 통 형상 부재로 구성되는 배기 가스 처리 장치로서,

상기 유지 시일재는, 전술한 어느 하나의 매트 제품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치가 제공된다.

여기에서, 상기 배기 가스 처리체는, 촉매 담지체 또는 배기 가스 필터여도 된다.

또, 본 발명에서는, 이너 파이프와, 그 이너 파이프의 외방을 덮는 아우터 쉘과, 상기 이너 파이프와 아우터 쉘 사이에 설치된 흡음재를 갖는 흡음 장치로서,

상기 흡음재, 전술한 어느 하나의 매트 제품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 소음 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에서는,

상기 유지 시일재는, 무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품으로 구성되고,

상기 포장재의 내부 공간은, 외부 환경과 기체 연통되어 있고,

상기 포장재의 전체 길이 Lr 은, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있고,

상기 매트재는, 제 1 표면, 및 그 제 1 표면과 반대측인 제 2 표면을 갖고,

상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면은, 상기 제 2 측의 외측 표면에 비해 보다 큰 마찰 계수를 갖고,

상기 유지 시일재는, 상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면이 상기 배기 가스 처리체측이 되도록 하여, 상기 배기 가스 처리체에 감기는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치가 제공된다.

또, 본 발명에서는,

이너 파이프와, 그 이너 파이프의 외방을 덮는 아우터 쉘과, 상기 이너 파이프와 아우터 쉘 사이에 설치된 흡음재를 갖는 흡음 장치로서,

상기 흡음재는, 무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품으로 구성되고,

상기 흡음재는, 상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면이 상기 이너 파이프측이 되도록 하여, 상기 이너 파이프에 감기는 것을 특징으로 하는 흡음 장치가 제공된다.

본 발명에서는, 종래의 매트재와 비교하여, 무기 섬유의 비산이 더욱 발생되기 어렵고, 또한 실제로 배기 가스 처리 장치 등에 적용했을 때에, 장치로부터 배출되는 유기 성분량이 유의하게 억제된 매트 제품을 제공할 수 있게 된다. 또, 그러한 매트 제품을 제조하는 방법, 그리고 그러한 매트 제품을 구비하는 배기 가스 처리 장치 및 소음 장치를 제공할 수 있게 된다.

발명을 실시하기 위한 형태

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 도면과 함께 설명한다.

도 1 에는, 본 발명에 의한 매트 제품의 형태의 일례를 나타낸다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 매트 제품 (100) 은, 매트재 (30) 와 포장재 (120) 를 갖는다.

매트재 (30) 는, 전체 길이 Lm (X 방향) 과 폭 Wm (Y 방향) 을 갖고, 「실질적으로 직사각 형상」이 되도록 형성된다. 매트재 (30) 의 단변 (70 및 71) 에는, 각각 끼워 맞춤 볼록부 (50) 및 끼워 맞춤 오목부 (60) 가 설치되어 있다. 또, 매트재 (30) 단변 (71) 의 끼워 맞춤 오목부 (60) 에 인접하는 위치에는, 2 개의 볼록부 (61) 가 형성되어 있다. 단 본 발명에 있어서, 매트재의 단변 (70, 71) 은, 도 1 의 형상에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 도면과 같은 끼워맞춤부를 완전히 갖지 않는 것이나, 각 단변이, 각각 끼워 맞춤 볼록부 (50) 및 끼워 맞춤 오목부 (60) 를 복수 갖는 것 등도 사용할 수 있다. 또한, 본원에 있어서, 「실질적으로 직사각 형상」이란, 도 1 에 나타내는 바와 같은, 매트재 (30) 의 단변에, 1 세트 이상의 끼워 맞춤 볼록부 (50) 와 끼워 맞춤 오목부 (60) 를 갖는 직사각형을 포함하는 개념이다. 또한 「실질적으로 직사각 형상」에는, 매트재 (30) 의 코너부가, 90°이외의 각도를 갖는 형상 (예를 들어, 곡률을 갖는 것) 도 포함된다.

도 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는, 매트재 (30) 는, 전체가 포장재 (120) 로 덮여 있다는 특징을 갖는다. 바꿔 말하면, 매트재 (30) 는, 포장재 (120) 의 내부 공간 (130) 에 수용되어 있다. 내부 공간 (130) 에 있어서, 매트재 (30) 에 점유되지 않은 나머지 부분 (즉 간극) 에는, 공기가 포함되어 있다. 또한 포장재 (120) 의 전체 길이는 Lr 이고, 폭은 Wr 이다.

매트재 (30) 와 포장재 (120) 의 이와 같은 배치 관계는, 예를 들어, 매트재 (30) 의 전체를 덮도록, 1 또는 2 이상의 시트 형상의 포장재 (120) 를 배치한 후, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 매트재 (30) 의 주위 윤곽보다 더 큰 치수를 따라 접합부 (135) 가 형성되도록, 포장재 (120) 의 끝부끼리를 접합함으로써 얻을 수 있다. 혹은, 입구 및 내부 공간을 갖는 포장재 (120) 중에 매트재 (30) 를 넣고, 그 후 입구를 봉지함으로써, 매트재 (30) 의 전체를 포장재 (120) 로 덮어도 된다. 그 외에 다양한 방법으로, 도 1 과 같은 매트 제품 (100), 즉 전체가 포장재로 덮인 매트재를 얻을 수 있는 것은, 당업자에게는 분명하다.

또한 본 발명의 매트 제품 (100) 은, 이하의 2 개의 특징적 구성을 갖는다.

(i) 포장재 (120) 는 통기성을 갖는다. 즉, 포장재 (120) 의 내부 공간 (130) 은, 외환경과 기체 연통되어 있다. 내부 공간 (130) 과 외환경의 기체 연통 방법은 특별히 한정되지 않지만, 도 1 의 예에서는, 접합부 (135) 의 화살표 A ∼ D 의 각 위치에, 미세한 1 또는 2 이상의 개구부가 형성되어 있고, 이로써, 내부 공간 (130) 과 외환경의 기체 연통이 가능하게 되어 있다. 개구부의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 실질적으로 원 혹은 타원 형상, 또는 슬릿 (선) 형상이어도 된다. 개구부가 원 혹은 타원 형상인 경우, 그 직경 (타원인 경우에는 최대 직경) 은, 예를 들어 0.1 mm ∼ 10 mm 의 범위여도 된다. 또, 개구부가 슬릿 형상인 경우, 그 치수는 0.1 mm ∼ 10 mm 의 범위여도 된다.

(ⅱ) 포장재 (120) 의 전체 길이 Lr (X 방향의 길이) 은, 매트재 (30) 의 전체 길이 Lm 보다 길게 되어 있음과 함께, 매트재 (30) 는, 포장재 (120) 의 내부 공간 (130) 내에서 위치가 고정되어 있지 않다. 따라서, 매트재 (30) 는, 내부 공간 (130) 내에서, 적어도 X 방향으로는, 어느 정도 플렉시블하게 이동할 수 있다. 이것은, 매트재 (30) 및 포장재 (120) 가, X 방향에 있어서, 서로에 대해 위치를 이동시킬 수 있는 것을 의미한다.

예를 들어, 도 1 의 예에서는, 매트재 (30) 의 단변 (70) 의 윤곽부와, 포장 재 (120) 의 접합부 (135) 사이에는, 간격 d1 이 존재하고, 매트재 (30) 단변 (71) 의 윤곽부와 포장재 (120) 의 접합부 (135) 사이에는, 간격 d2 가 존재하고 있다. 즉, 포장재의 전체 길이 Lr 은, Lr = Lm (매트재의 전체 길이) ＋ d1 ＋ d2 로 되어 있다. 따라서, 매트재 (30) 는, 내부 공간 (130) 내에서, X 방향으로 최대 d1 ＋ d2 의 거리만큼 이동할 수 있다.

다음으로, 전술한 특징적 구성을 갖는 본 발명에 의한 매트 제품 (100) 의 효과에 대해 설명한다. 도 2 에는, 본 발명에 관련된 매트 제품을 유지 시일재로서 포함하는 배기 가스 처리 장치의 분해 구성도를 나타낸다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 매트 제품 (100) 은, 배기 가스 처리 장치의 유지 시일재 (240) 로서 사용되는 경우, 장변의 방향이 감기 방향(도 1 의 X 방향) 이 되도록 하여 사용된다. 또 매트 제품 (100) 이, 유지 시일재 (240) 로서 촉매 담지체 등의 배기 가스 처리체 (220) 에 휘감겨졌을 때에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 매트재 (30) 의 끼워 맞춤 볼록부 (50) 와 끼워 맞춤 오목부 (60) 가 끼워맞춰져, 매트 제품 (100) 이 배기 가스 처리체 (220) 에 고정된다. 그 후, 유지 시일재 (240) 가 감겨진 배기 가스 처리체 (220) 는 압입 등에 의해, 금속 등으로 구성된 통 형상의 케이싱 (212) 내에 압입되어 장착된다. 또한, 도 2 에서는, 매트재 (30) 를 포장하는 포장재 (120) 는, 생략되어 있는 것에 유의할 필요가 있다.

여기에서, 종래의 매트재는, 자극성이 있는 미세한 무기 섬유 (예를 들어, 직경 3 ㎛ ∼ 8 ㎛ 정도의 무기 섬유) 를 다량으로 함유하고 있다. 따라서, 예 를 들어, 작업자에 의한 매트재의 핸들링 중에, 매트재로부터 주위에 무기 섬유가 비산되어, 작업 환경이 악화된다는 문제가 발생할 수 있다. 그래서 이와 같은 핸들링시의 무기 섬유의 비산 문제를 억제하기 위해, 통상적인 경우, 매트재는 니들링 처리되고, 또한 그 후에 유기 바인더에 의한 함침 처리가 이루어진다.

그러나, 그러한 니들링 처리와 유기 바인더에 의한 함침 처리를 조합한 매트재에 있어서도, 매트재가 외환경에 대해 노출되어 있는 이상, 매트재의 핸들링시에 매트재로부터 미세 무기 섬유가 어느 정도 비산되는 것은 피할 수 없다. 또, 이와 같은 유기 바인더가 함침된 매트재를 배기 가스 처리 장치의 유지 시일재로서 사용한 경우, 배기 가스 처리 장치의 실제 사용시, 특히 초기 사용시에, 배기 가스의 열에 의해 매트재에 함유되는 유기 성분이 열분해되고, 이것이 장치 밖으로 배출된다는 문제가 발생한다. 최근, 배기 가스 중의 유기 성분에 대한 규제는 더욱 엄격해지고 있어, 이와 같은 유기 성분의 배출은, 가능한 한 억제하는 것이 바람직하다.

이에 대하여, 본 발명에 의한 매트 제품 (100) 은, 전술한 바와 같이, 매트재 (30) 의 전체가 포장재 (120) 로 덮여 있다. 또, 내부 공간 (130) 과 외환경의 기체 연통용 개구부는 매우 미세한 치수를 가지므로, 이곳으로부터의 무기 섬유의 비산은 거의 무시할 수 있다. 따라서, 매트재 (30) 는, 외환경에 대해 실질적으로 격리되어 있고, 이로써, 매트재 (30) 로부터의 외부로의 무기 섬유의 비산을 유의하게 억제할 수 있다.

또한 본 발명은, 전술한 (i), (ⅱ) 의 특징을 갖는다.

여기에서 (i) 의 특징, 즉 포장재 (120) 의 내부 공간 (130) 이 외환경과 기체 연통되어 있다는 특징에 의해, 이하의 효과가 얻어진다. 전술한 바와 같이, 매트 제품 (100) 을 배기 가스 처리 장치의 유지 시일재 (240) 로서 사용하는 경우, 매트 제품 (100) 은 배기 가스 처리체 (220) 에 휘감겨진다. 여기에서 포장재의 내부 공간이 밀폐되어 있는 경우, 매트 제품 (100) 의 감기 조작시에 포장재의 내부 공간의 내부 압력이 상승하여, 포장재가 파단 또는 파손될 가능성이 있다. 일반적으로, 그러한 포장재의 파손시에는, 내부 공간으로부터 외환경을 향해 큰 압력이 발생하고, 이로써 미세한 무기 섬유가 외환경으로 방출된다. 또, 한 번 그러한 포장재의 파손이 발생하면, 그 후에는, 파손 부분으로부터 미세한 무기 섬유가 비산될 가능성이 높아진다. 이에 대하여, (i) 의 특징을 갖는 본 발명의 경우, 매트 제품 (100) 의 감기 조작시에 포장재 (120) 내부 공간 (130) 의 내부 압력의 상승이 유의하게 억제된다. 따라서, 본 발명에 의한 (i) 의 구성에 의해, 매트 제품 (100) 에서는, 포장재 (120) 의 파손 문제, 나아가서는 무기 섬유의 비산 문제가 유의하게 억제된다.

또, 본 발명에서는, 전술한 (ⅱ) 의 특징, 즉 포장재 (120) 와 매트재 (30) 가, 적어도 감기 방향 (X 방향) 을 따라, 서로에 대해 위치를 이동할 수 있다는 특징에 의해 이하의 효과가 얻어진다. 매트 제품 (100) 을 배기 가스 처리체 (220) 에 감을 때, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 매트재 (30) 의 제 1 표면측 (배기 가스 처리체 (220) 와 접하는 측 ; 31) 과 제 2 의 표면측 (케이싱 (212) 과 접하는 측 ; 32) 에서는, 둘레 길이 차에 의해, 매트재의 신장량에 변화가 발생한다. 이것에 수반되어, 포장재에 있어서도, 매트재의 제 1 표면측 (31) 과 대향하는 측과, 제 2 의 표면측 (32) 과 대향하는 측에서는, 신장량이 상이하게 된다. 그러나, 통상적인 경우, 포장재 (120) 는, 어느 정도의 부피를 갖는 매트재 (30) 와 비교하여 신장되는 한계량이 적다. 따라서, 포장재 (120) 와 매트재 (30) 의 감기 방향 (도 1 의 X 방향) 의 길이, 즉 양자의 전체 길이가 실질적으로 동등한 경우, 혹은, 매트재 (30) 가 포장재 (120) 의 내면에 밀착, 고착되어 있는 등, 매트재 (30) 의 위치가 내부 공간에 대해 고정되어 있는 경우에는, 매트 제품 (100) 의 감기 조작을 실시했을 때에, 포장재 (120) 는, 매트재 (30) 의 신장에 추종할 수 없어, 파단될 위험성이 높아진다. 포장재 (120) 에 이러한 파단이 발생한 경우, 포장재 (120) 의 파단 부분으로부터 미세한 무기 섬유가 비산된다는 문제가 발생할 수 있다.

이에 대하여, 전술한 (ⅱ) 의 특징을 갖는 본 발명의 경우, 포장재 (120) 는, 감기 방향 (X 방향) 을 따라, 매트재 (30) 에 대해 위치를 이동할 수 있으므로, 매트 제품 (100) 의 감기 조작시에, 포장재 (120) 가 매트재 (30) 의 신장에 추종할 수 없어 파손된다는 문제가 유의하게 억제된다. 따라서, 본 발명에 의한 매트 제품 (100) 에서는, (ⅱ) 의 구성에 의해, 포장재 (120) 의 파손 문제, 나아가서는 무기 섬유의 비산 문제가 유의하게 억제된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 매트 제품 (100) 에서는, 핸들링시에, 포장재 (120) 의 파손이 발생되기 어려워, 무기 섬유의 비산을 유의하게 억제할 수 있게 된다.

또, 본 발명에 의한 매트 제품 (100) 에서는, 만일 포장재 (120) 를 유기 재료로 구성했다고 해도, 그 두께를 극단적으로 두껍게 하지 않는 한 (예를 들어, 수mm 이상 등), 포장재 (120) 에 의한 유기 성분의 방출량은, 종래의 유기 바인더가 함침된 매트재에 있어서의 유기 성분의 방출량과 비교하여 유의하게 적어진다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 포장재 (120) 를, 매트재보다 더 큰 치수를 갖고, 두께가 10 ㎛ 인 고밀도 폴리에틸렌으로 구성한 경우, 종래의 유기 바인더를 함유하는 매트재 (예상 함유량 5 ∼ 10 wt%) 과 비교하여, 방출 유기 성분량은 1/3 이하 ∼ 1/6 이하까지 억제된다.

이상과 같이, 본 발명에서는, 종래의 매트재와 비교하여, 무기 섬유의 비산이 더욱 발생되기 어렵고, 또한 실제로 배기 가스 처리 장치 등에 적용했을 때에, 장치로부터 배출되는 유기 성분량이 적은 매트 제품을 제공할 수 있다.

여기에서, 본 발명에 의한 매트 제품 (100) 에 포함되는 매트재 (30) 는, 무기 섬유를 함유하는 것이면, 어떠한 방법으로 제조된, 어떠한 형상, 치수, 재질 및/또는 구조의 매트재여도 된다. 매트재 (30) 는, 예를 들어, 니들링 처리에 의해 제조된 매트재여도 된다.

또, 포장재 (120) 는, 전술한 (i), (ⅱ) 의 특징이 확보되는 한, 어떠한 형상, 치수, 재질, 형태 및/또는 구조인 것이어도 된다.

포장재 (120 ; 및/또는 그 내부 공간) 는, 매트재의 두께 방향과 평행한 방향에서 보았을 때에, 예를 들어, 실질적으로, 직사각형, 정사각형, 원형, 또는 타원형 등 다양한 형상이어도 된다. 또, 예를 들어, 포장재 (120 ; 및/또는 그 내부 공간) 는, 매트재 (30) 의 형상과 동일한 형상이어도 된다 (단, 치수는 상이하다). 예를 들어, 포장재 (120 ; 및/또는 그 내부 공간) 는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 대향하는 1 세트의 변의 각각에 오목부와 볼록부를 갖는, 실질적으로 직사각 형상의 형상이어도 된다.

포장재 (120) 가 실질적으로 직사각 형상인 경우, 포장재 (120) 의 폭 Wr 의 치수는, 매트재의 폭 Wm 이상이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1 과 같이, 포장재 (120) 의 폭 Wr 은, 매트재의 폭 Wm 에 d3 (매트재 (30) 의 X 방향을 따른 하나의 장변의 끝부로부터의 거리) 및 d4 (매트재 (30) 의 X 방향을 따른 다른 장변의 끝부로부터의 거리) 를 더한 치수여도 된다.

혹은, 매트재의 폭 Wm 에 대한 포장재 (120) 의 폭 Wr 의 비 (Wr/Wm) 는, 매트재의 전체 길이 Lm 에 대한 포장재 (120) 의 전체 길이 Lr 의 비 (Lr/Lm) 와 동일한 정도여도 된다. 이 경우, 포장재 (120) 는, 매트재의 두께 방향과 평행한 방향에서 보았을 경우, 실질적으로 매트재 (30) 와 상사형 (相似形) 으로, 매트재 (30) 와 비교하여 전체적으로 더 큰 치수가 된다. 또한, 비 Lr/Lm 은, 1.1 ∼ 1.3 의 범위인 것이 바람직하다. 비 Lr/Lm 이 1.1 미만에서는, 전술한 (i) 의 효과가 상대적으로 약해진다. 또, 비 Lr/Lm 이 1.3 을 초과하면, 그러한 매트재를 구비하는 배기 가스 처리 장치의 사용시에, 외부에 방출되는 유기 성분량이 증가된다. 또한, 비 Wr/Wm 은, 예를 들어, 1.0 ∼ 1.3 의 범위이고, 이 비는 예를 들어 1.2 이다.

또 포장재 (120) 는, 예를 들어, 유기 재료, 금속 재료, 또는 무기 재료로 구성되어도 된다. 포장재 (120) 가 유기 재료로 구성되는 경우, 그러한 유기 재료로는, PET (폴리에틸렌테레프탈레이트), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 및 펄프 등을 들 수 있다. 또, 포장재 (120) 가 금속 재료로 구성되는 경우, 그러한 금속 재료로는, 알루미늄 박, 스테인리스 박 등을 들 수 있다. 또, 포장재 (120) 가 무기 재료로 구성되는 경우, 그러한 무기 재료로는, 산화물 필름, 불연재 등을 들 수 있다.

포장재 (120) 를 구성하는 재료의 형태는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 시트 형상, 필름 형상, 또는 박막 형상이어도 되고, 혹은 부직포와 같은 합성 섬유를 무직포 공정에서 배열시킨 형태여도 된다. 또, 포장재 (120) 는, 메시 (간극) 가 충분히 미세한 네트 형상의 형태여도 된다.

또, 포장재 (120) 는, 면내에서, 신장 이방성을 갖는 재료로 구성되어도 된다. 예를 들어, 폭 방향 (도 1 의 Y 방향) 과 비교하여 전체 길이 방향 (X 방향) 의 신장이 큰 재료를 포장재 (120) 에 사용했을 경우, 감기 방향으로 신장되기 쉽고, 압입 방향으로 신장되기 어려운 유지 시일재를 제공할 수 있게 된다. 이 경우, 유지 시일재를 배기 가스 처리체 (220) 에 감는 조작이 용이해짐과 함께, 유지 시일재의 케이싱 (212) 으로의 압입이 용이해진다.

또 포장재 (120) 는, 전체가 반드시 단일의 재료로 구성되는 필요는 없고, 장소에 따라, 재질이 상이하도록 구성되어도 된다.

예를 들어, 포장재 (120) 의 매트재 (30) 의 제 1 표면측 (31 ; 배기 가스 처리체 (220) 에 감았을 때에 내측이 되는 측) 에 대향하는 제 1 부분과, 포장재 (120) 의 매트재 (30) 의 제 2 의 표면측 (32 ; 배기 가스 처리체 (220) 에 감았을 때에 외측이 되는 측) 에 대향하는 제 2 부분에서, 마찰 계수가 상이한 재료를 사용해도 된다.

예를 들어, 제 1 부분은, 배기 가스 처리체 (220) 에 대한 유지력을 높이기 위해, 마찰 계수가 큰 재료를 사용하고, 제 2 부분은, 케이싱 (212) 내면에 대한 슬라이딩을 양호하게 하기 위해, 마찰 계수가 작은 재료를 사용해도 된다. 이 경우, 배기 가스 처리체 (220) 에 대해 양호한 유지력을 갖는 유지 시일재가 얻어짐과 함께, 유지 시일재의 케이싱에 대한 압입이 용이해진다. 따라서, 배기 가스 처리체 (220) 에 대해 양호한 유지력을 갖는 배기 가스 처리 장치를, 보다 용이하게 제조할 수 있게 된다.

포장재 (120) 의 제 1 부분과 제 2 부분에서 마찰 계수를 바꾸기 위한 재료 조합으로는, 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 과 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 의 조합이 있다. 일반적으로, HDPE 는, LDPE 와 비교하여, 표면의 마찰 계수가 작은 것이 알려져 있다. 따라서, 포장재 (120) 의 제 1 부분에 LDPE 를 사용하고, 포장재 (120) 의 제 2 부분에 HDPE 를 사용함으로써, 전술한 효과 (배기 가스 처리체 (220) 에 대해, 양호한 유지력을 발휘함과 함께, 케이싱 (212) 에 대한 압입이 용이해지는 매트 제품) 를 얻을 수 있다.

그 밖에, 예를 들어, 포장재 (120) 의 제 1 부분에 LDPE 또는 HDPE 를 사용하고, 포장재 (120) 의 제 2 부분에, 일반적으로 LDPE 또는 HDPE 보다 마찰 계수가 작은 PET 를 사용해도 된다.

또한 다른 재료 조합예로서, 전술한 바와 같은 유기 재료 (예를 들어 폴리에틸렌) 와 부직포의 조합이 있다. 통상적으로 부직포는, 전술한 바와 같은 유기 재료와 비교하여, 보다 많은 미세한 요철 (이하에 나타내는 「마이크로적인 요철」의 한 형태이기도 하다) 을 가지므로, 마찰 계수가 비교적 크다는 특징을 갖는다. 따라서, 부직포를 포장재 (120) 의 제 1 부분에 사용함으로써도, 전술한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 부직포에는, 예를 들어, 유기 섬유를 함유하고, 스판 본드법으로 제조된 것, 건식법으로 제조된 것, 및 습식법으로 제조된 것 (종이를 포함한다) 이 포함된다.

또한, 제 1 부분과 제 2 부분에서 마찰 계수가 상이한 포장재 (120) 는, 재료를 바꾸는 경우 외에, 그 포장재의 형태를 조정함으로써도 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 부분에 있어서, 포장재 (120) 를 엠보싱 가공, 파형 가공 또는 코로나 가공하여 표면에 요철을 형성했을 경우, 그러한 표면에서는, 마찰 계수가 유의하게 저하된다. 따라서, 이와 같은 포장재 (120) 의 형태 제어에 의해서도, 포장재와 케이싱 (212) 계면에서의 마찰이 적어지거나, 매트재가 감겨진 배기 가스 처리체의 케이싱 내로의 압입을 용이하게 실시할 수 있게 된다.

또, 이와는 반대로, 포장재 (120) 의 제 1 부분에 「마이크로적인 요철」을 형성함으로써, 포장재 (120) 의 제 2 부분과 비교하여, 이 제 1 부분의 마찰 계수를 높여도 된다.

여기에서 「마이크로적인 요철」이란, 요철의 최상부와 최하부의 높이 차 (이하, 단순히 「요철 차」라고 한다) 가 대체로 500 ㎛ 이하, 예를 들어 200 ㎛ 이하의 미세한 요철을 의미한다. 따라서, 이 「마이크로적인 요철」은, 전술한 바와 같은 엠보싱 가공, 파형 가공 또는 코로나 가공에 의해, 표면에 형성되는 요철 (이른바 「매크로적인 요철」) 과는 상이하여, 보다 미세한 요철을 나타낸다.

일반적으로, 표면의 「매크로적인 요철」은, 이 표면과 접촉하는 접촉 부재 사이의 접촉 면적을 저하시키고, 이로써 접촉 부재의 마찰을 저하시키는 효과를 발휘한다. 따라서, 「매크로적인 요철」의 경우, 요철 차는 대체로 1 mm 이상이다.). 이에 대하여, 표면의 「마이크로적인 요철」은, 이 표면과 접촉하는 접촉 부재의 표면이 갖는 요철과 상호 작용하여 (예를 들어, 서로 걸어맞추어), 접촉 부재의 마찰 저항을 높이는 기능을 갖는다. 예를 들어, 배기 가스 처리체 (220) 는, 마이크로 레벨에서는, 노출 표면이 다수의 요철을 가지고 있다. 그 때문에, 포장재 (120) 의 「마이크로적인 요철」을 갖는 표면이 배기 가스 처리체 (220) 와 맞닿는 경우, 양자의 요철 표면의 상호 작용에 의해, 계면의 마찰 저항이 상승된다.

이와 같은 「마이크로적인 요철」을 포장재 (120) 의 제 1 부분에 구성함으로써, 배기 가스 처리체 (220) 와 매트 제품의 사이의 마찰 저항이 커지고, 이로써, 매트 제품에 배기 가스 처리체 (220) 에 대한 양호한 유지력을 제공할 수 있다.

이와 같은 「마이크로적인 요철」은, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 포장재 (120) 의 제 1 부분을 열처리 등으로 표면 개질함으로써 형성되어도 된다. 예를 들어, HDPE 로 구성된 포장재 (120) 를 적정하게 열처리했을 경우, 통상적으로 요철 차가 10 ㎛ ∼ 500 ㎛ 의 범위인 「마이크로적인 요철」을 갖는 고마찰 표면이 얻어진다.

또, 포장재 (120) 의 내부 공간과 외환경을 기체 연통시키는 수단 (예를 들어, 개구부) 의 위치, 수, 형상, 치수 등이 특별히 한정되지 않는 것은 당업자에게는 분명할 것이다. 단, 미세 무기 섬유의 비산 방지 관점에서는, 포장재 (120) 에 형성되는 개구부는, 매트재 (30) 의 제 1 및 제 2 측 (31, 32) 과 항상 접촉할 가능성의 높은, 전술한 제 1 및 제 2 부분 이외의 지점에 형성하는 것이 바람직하다. 또, 그 치수는, 어느 정도 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1 에 나타내는 A ∼ D 의 4 지점의 위치에, 개구부로서, 직경 0.1 mm ∼ 5 mm 범위의 미세한 원형 구멍을 형성했을 경우, 무기 섬유의 외부로의 비산을 충분히 줄일 수 있다.

또한, 상기 설명에서는, 매트재의 두께 방향에 있어서의 포장재의 치수 Hr 에 대해서는 특별히 설명하고 있지 않다. 그러나, 이 치수 Hr 은, 매트재의 두께보다 길면, 극단적인 치수가 아닌 한 (예를 들어 폭 Wr 를 초과하는 치수 등), 특별히 제한이 없는 것은 분명하다. 실제로는, 핸들링 및 비용 등의 관점에서, 그러한 치수 Hr 는, 매트재의 두께의 1.05 ∼ 3 배 정도일 것이다.

이와 같은 본 발명에 의한 매트 제품은, 예를 들어, 배기 가스 처리 장치 (410) 의 유지 시일재로서 사용할 수 있다. 도 4 에는, 본 발명에 의한 배기 가스 처리 장치 (410) 의 1 구성예를 나타낸다.

배기 가스 처리 장치 (410) 는, 유지 시일재 (240) 가 외주면에 감겨진 배기 가스 처리체 (220) 와, 그 배기 가스 처리체를 수용하는 케이싱 (212) 과, 그 케이싱의 입구측 및 출구측의 각각에 접속된 배기 가스의 입구관 (420) 및 출구관 (440) 을 갖는다. 이 도면의 예에서는, 입구관 (420) 및 출구관 (440) 은, 케이싱 (212) 과 접속되는 위치에서 직경이 확장되도록, 테이퍼 형상으로 되어 있다. 또, 이 도면의 예에서는, 배기 가스 처리체 (220) 는, 배기 가스의 입구와 출구용의 개구면을 갖고, 가스류와 평행한 방향으로 다수의 관통공을 갖는 촉매 담지체이다. 촉매 담지체는, 예를 들어 허니콤 형상의 다공질 탄화 규소 등으로 구성된다. 단, 본 발명의 배기 가스 처리 장치 (410) 는, 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배기 가스 처리체 (220) 를 관통공의 일부가 봉쇄된 DPF 로 할 수도 있다.

여기에서, 유지 시일재 (240) 는, 본 발명에 의한 매트 제품 (100), 즉 포장재 (120) 로 덮인 매트재 (30) 로 구성되어 있다. 이와 같은 배기 가스 처리 장치에서는, 유지 시일재를 배기 가스 처리 장치에 장착할 때에, 무기 섬유의 비산이 유의하게 억제된다.

또, 본 발명의 배기 가스 처리 장치 (410) 에서는, 사용시 (특히 초기 사용 시) 에, 배기 가스로부터의 열에 의해 분해 방출되는 유기 성분의 양을 유의하게 억제할 수 있다는 효과가 얻어진다.

다음으로, 본 발명에 의한 매트 제품의 다른 적용예를 설명한다. 도 5 에는, 본 발명에 의한 매트 제품을 구비하는 소음 장치를 나타낸다. 이 소음 장치는, 예를 들어 자동차 등의 엔진의 배기관 도중에 형성된다. 소음 장치 (570) 는, 이너 파이프 (572 ; 예를 들어 스테인리스강 등의 금속제) 와, 그 외방을 덮는 아우터 쉘 (576 ; 예를 들어 스테인리스강 등의 금속제) 과, 양자 사이에 설치된 흡음재 (574) 를 갖는다. 통상적인 경우, 이너 파이프 (572) 의 표면에는, 작은 구멍이 천공 형성되어 있다. 이와 같은 소음 장치 (570) 에서는, 이너 파이프 (572) 의 내부에 배기 가스를 유통시켰을 때에, 흡음재 (574) 에 의해, 배기 중에 함유되는 소음 성분을 감쇠시킬 수 있다.

여기에서, 흡음재 (574) 에는, 전술한 본 발명에 의한 매트 제품을 사용할 수 있다. 흡음재 (574) 에 본 발명에 의한 매트 제품을 사용함으로써, 흡음재 (574) 를 소음 장치 (570) 에 장착할 때에 발생할 수 있는 무기 섬유의 비산을 유의하게 억제할 수 있다. 또, 본 발명의 소음 장치 (570) 에서는, 사용시 (특히 초기 사용시) 에, 배기 가스로부터의 열에 의해 분해 방출되는 유기 성분의 양을 유의하게 억제할 수 있다는 효과가 얻어진다.

(본 발명에 의한 매트 제품의 제조 방법)

이하, 본 발명의 매트 제품 (100) 의 제조 방법의 일례를 설명한다. 또한, 이하에 기재된 방법 이외 방법으로 매트 제품 (100) 을 제조해도 되는 것은 당업자에게는 분명하다.

도 6 에는, 본 발명에 의한 매트 제품을 제조하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 본 발명에 의한 매트 제품을 제조하는 방법은, 무기 섬유를 함유하고, 전체 길이 Lm 을 갖는 매트재를 준비하는 단계 (단계 S110) 와, 상기 매트재를, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용하는 단계로서, 상기 포장재의 내부 공 간은, 외부 환경과 기체 연통되어 있고, 상기 포장재의 전체 길이 Lr 은, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있는 단계 (단계 S120) 를 갖는다. 이하, 양 단계에 대해 상세하게 설명한다.

(단계 S110)

먼저, 무기 섬유를 함유하는 매트재를 제조한다.

또한 이하의 설명에서는, 니들링 처리법에 의해, 매트재를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 단, 본 발명에 의한 매트재는, 그 밖의 방법으로 제조되어도 되는 것은 당업자에게는 분명하다. 또, 이하의 설명에서는, 무기 섬유로서 알루미나와 실리카의 혼합물을 사용하지만, 무기 섬유 재료는, 이것에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 알루미나 또는 실리카만으로 구성되어도 된다.

알루미늄 함유량 70 g/l, Al/Cl = 1.8 (원자비) 의 염기성 염화 알루미늄 수용액에, 예를 들어 알루미나-실리카 조성비가 60 ∼ 80 : 40 ∼ 20 이 되도록 실리카 졸을 첨가하여, 무기 섬유의 전구체를 조제한다. 특히 알루미나-실리카 조성비는, 70 ∼ 74 : 30 ∼ 26 정도인 것이 보다 바람직하다. 알루미나 조성비가 60 % 이하에서는, 알루미나와 실리카에서 생성되는 멀라이트의 조성 비율이 낮아지기 때문에, 완성 후의 매트재의 열 전도도가 높아지는 경향이 있다.

다음으로 이 알루미나계 섬유의 전구체에 폴리비닐알코올 등의 유기 중합체를 첨가한다. 그 후 이 액체를 농축시켜, 방사액을 조제한다. 또한 이 방사액을 사용하여, 블로잉법에 의해 방사한다.

블로잉법이란, 에어 노즐로부터 분무되는 공기류와 방사액 공급 노즐로부터 압출되는 방사액류에 의해, 방사를 실시하는 방법이다. 에어 노즐로부터의 슬릿당 가스 유속은, 통상 40 ∼ 200 m/s 이다. 또 방사 노즐의 직경은 통상 0.1 ∼ 0.5 mm 이고, 방사액 공급 노즐 1 개당의 액량은, 통상 1 ∼ 120 ㎖/h 정도이지만, 3 ∼ 50 ㎖/h 정도인 것이 바람직하다. 이와 같은 조건에서는, 방사액 공급 노즐로부터 압출되는 방사액은, 스프레이 형상 (안개 형상) 이 되지 않고 충분히 연신되어, 섬유끼리 용착되기 어렵기 때문에, 방사 조건을 최적화함으로써, 섬유 직경 분포가 좁은 균일한 알루미나 섬유 전구체를 얻을 수 있다.

방사가 완료된 전구체를 적층시켜 적층 형상의 시트를 제조한다. 또한 적층 형상의 시트에 대해 니들링 처리를 실시한다. 니들링 처리란, 니들을 적층 형상의 시트에 뺐다 꽂았다 하여, 시트의 박육화를 실시하는 처리이다. 니들링 처리에는, 통상 니들링 장치가 사용된다.

통상적으로 니들링 장치는, 찌름 방향 (통상은 상하 방향) 으로 왕복 이동할 수 있는 니들 보드와, 적층 형상의 시트의 표면 및 이면의 양면측에 설치된 1 세트의 지지판으로 구성된다. 니들 보드에는, 적층 형상의 시트에 찌르기 위한 다수의 니들이, 예를 들어 약 25 ∼ 5000 개/100 ㎠ 의 밀도로 장착되어 있다. 또 각 지지판에는, 니들용의 다수의 관통공이 형성되어 있다. 따라서, 한 쌍의 지지판에 의해 적층 형상의 시트를 양면에서 가압한 상태에서, 니들 보드를 적층 형상의 시트 쪽으로 접근시키거나 멀어지게 함으로써, 니들이 적층 형상의 시트에 뺐다 꽂았다 되어 섬유가 교락된 다수의 교락점이 형성된다.

또, 다른 구성으로서, 니들링 장치는, 2 세트의 니들 보드를 구비해도 된다. 각 니들 보드는, 각각의 지지판을 갖는다. 2 세트의 니들 보드를, 각각 적층 형상의 시트의 표면 및 이면에 배치 형성하여, 각 지지판으로 적층 형상의 시트를 양면으로부터 고정시킨다. 여기에서, 일방의 니들 보드에는, 니들링 처리시에 타방의 니들 보드의 니들군과 위치가 겹치지 않도록 니들이 배치되어 있다. 또, 각각의 지지판에는, 양방의 니들 보드의 니들 배치를 고려하여, 적층 형상의 시트의 양면 측에서의 니들링 처리시에, 니들이 지지판에 맞닿지 않도록, 다수의 관통공이 형성되어 있다. 이와 같은 장치를 사용하여, 2 세트의 지지판으로 적층 형상의 시트를 양측에서 사이에 끼워, 2 세트의 니들링 보드로 적층 형상의 시트의 양측으로부터 니들링 처리가 실시되어도 된다. 이와 같은 방법으로 니들링 처리를 실시함으로써 처리 시간이 단축된다.

다음으로, 이와 같이 니들링 처리가 행해진 적층 형상의 시트를 상온으로부터 가열하고, 최고 온도 1250 ℃ 정도로 연속 소성함으로써, 소정 평량 (단위 면적 당의 중량) 의 매트재가 얻어진다.

일반적으로, 매트재의 핸들링성을 향상시키기 위해, 얻어진 매트재에는, 수지와 같은 유기 바인더가 함침된다. 유기 바인더로는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고무계 수지, 스티렌계 수지 등을 사용할 수 있다. 예를 들어 아크릴계 (ACM), 아크릴로니트릴부타디엔 고무 (NBR), 스티렌부타디엔 고무 (SBR) 수지 등을 사용할 수 있다. 유기 바인더의 함유량 (매트재의 총 중량에 대한 유기 바인더의 중량) 은, 예를 들어, 1.0 ∼ 10.0 중량 % 의 범위이다. 단, 매트재에 함침 되는 유기 바인더는, 그러한 매트재를 구비하는 배기 가스 처리 장치를 사용했을 때에, 장치로부터 배출되는 유기 성분량을 증가시키는 한 요인이 된다. 본 발명에서는, 장치로부터 배출되는 유기 성분량이 적은 것을 하나의 특징으로 하고 있고, 그러한 관점에서는, 유기 바인더는, 매트재에 함침되지 않는 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다.

이와 같이 하여 제조된 매트재는, 소정 형상으로 재단하고, (예를 들어 도 1 에 나타내는 형상).

(스텝 S120)

다음으로, 재단된 매트재는 포장재 중에 수용된다. 매트재를 포장재 중에 수용하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 매트재보다 큰 단일 시트재로 매트재 전체를 덮고, 그 후, 시트재의 끝부끼리를 접합시킴으로써, 매트재를 포장재 중에 수용해도 된다. 혹은, 매트재보다 큰 치수를 갖는 2 장의 시트재 사이에 매트재를 배치하고, 시트재의 끝부끼리를 접합시킴으로써, 매트재를 포장재 중에 수용해도 된다. 이 밖에도 다양한 방법을 사용하여, 매트재가 포장재 중에 수용되어도 된다. 또한 매트재를 포장재 중에 수용할 때에는, 적어도 전술한 (ⅱ) 의 특징이 얻어지도록 하여, 매트 제품을 구성할 필요가 있는 것에 유의할 필요가 있다.

다음으로, 매트재가 수용된 포장재의 내부 공간이 외부 환경과 기체 연통된다. 이것은, 예를 들어, 포장재 중 어느 위치에 개구부를 형성함 (혹은, 미리 형성해 둠) 으로써 실시되어도 된다. 혹은, 전술한 바와 같은 매트재를 포장재 중에 수용하는 공정시에, 의도적으로 시트재의 접합부에 불완전 부분 (즉 시트재끼리 완전히 막혀 있지 않은 부분) 을 형성하고, 이 불완전부를 이용함으로써, 내부 공간과 외부 환경을 기체 연통해도 된다. 그 외에도 여러 가지 방법을 이용하여, 내부 공간과 외부 환경을 기체 연통해도 되는 것은, 당업자에게는 분명하다.

또한, 개구부를 형성함으로써, 내부 공간과 외부 환경을 기체 연통시키는 경우에는, 형성된 개구부를 통하여 무기 섬유가 외부로 방출되지 않도록 유의할 필요가 있다. 이 때문에, 개구부는, 전술한 시트재끼리의 접합부와 같은, 매트재와 직접 접촉하는 빈도가 적은 포장재의 위치에 형성하는 것이 보다 바람직하다. 또, 동일한 이유에서, 개구부의 치수 (개구부가 원인 경우에는, 직경) 는, 예를 들어 0.1 mm ∼ 5.0 mm 의 범위인 것이 바람직하고, 예를 들어, 1 mm ∼ 2 mm 이다.

이와 같은 공정을 거쳐, 포장재의 내부 공간에 매트재를 수용할 수 있다. 또한, 포장재 외표면의 일부에는 양면 테이프를 설치해도 된다. 예를 들어, 포장재의 배기 가스 처리체와 접하는 표면측에 양면 테이프를 설치한 경우, 본 발명에 의한 매트 제품을 배기 가스 처리체에 감겨져 고정시킬 때에, 배기 가스 처리체와 포장재가 임시 고정되어 제품의 감기 조작을 용이하게 실시할 수 있게 된다.

실시예

이하, 본 발명의 효과를 실시예에 의해 설명한다.

(실시예 1)

먼저, 알루미늄 함유량 70 g/l, Al/Cl = 1.8 (원자비) 의 염기성 염화 알루 미늄 수용액에, 알루미나계 섬유의 조성이 Al₂O₃ : Si0₂ = 72 : 28 이 되도록 실리카 졸을 배합하여, 알루미나계 섬유의 전구체를 형성하였다. 다음으로, 알루미나계 섬유의 전구체에 폴리비닐알코올을 첨가하였다. 또한, 이 액을 농축시켜 방사액으로 하고, 이 방사액을 사용하여 블로잉 방사 처리로 방사하였다. 반송 캐리어 가스 (공기) 유량은 52 m/s 이고, 방사액의 공급 속도는 5.3 ㎖/h 이다.

그 후, 알루미나계 섬유의 전구체를 쌓은 것을 적층시켜, 알루미나계 섬유의 원료 시트를 제조하였다.

다음으로, 이 원료 시트에 대해 니들링 처리를 실시하였다. 니들링 처리는, 80 개/100 ㎠ 의 밀도로 니들이 설치된 니들 보드를 원료 시트의 일방의 측에만 배치 형성하고, 원료 시트의 편면측부터 실시하였다.

그 후, 얻어진 원료 매트를 상온으로부터 최고 온도 1250 ℃ 에서 1 시간, 연속 소성하였다. 또한, 이와 같이 하여 얻은 두께 7.3 mm, 평량 1400 g/㎡ 의 매트재를 100 mm×100 mm 의 치수로 절단하였다. 또한, 이 실시예에서는, 매트재에 대한 유기 바인더의 함침 처리는 실시되어 있지 않다.

다음으로, 얻어진 매트재를 포장재 내에 수용하기 위해, 이하의 조작을 실시하였다. 매트재와 동일한 형상으로, 매트재보다 더 큰 치수 (세로 120 mm × 가로 120 mm) 의 PET 제 시트 (두께 6.2 ㎛) 를 2 장 준비한다. 2 장의 시트를 위치가 정렬되도록 적층시켜, 양 시트 사이에 매트재를, 그 매트재가 시트의 중앙부에 배치되도록 설치한다. 이 상태에서, 실러 장치 (핫코 주식회사 제조 FV- 801) 를 사용하여, 2 장의 시트의 끝부끼리를 전체 둘레에 걸쳐서 열 융착시켰다. 이로써, 도 7 에 나타내는 바와 같은, 포장재 (120S) 내에 매트재 (30S) 가 수용된 매트 제품의 샘플 (600) 이 얻어졌다. 다음으로, 매트재를 둘러싸도록 하여 형성된 매트재의 치수보다 더 큰 치수의 접합부 (135S) 의 수 지점 (도 7 의 화살표 E ∼ H 의 위치) 에 기체 연통용의 구멍을 형성하였다. 구멍의 직경은 약 1 mm ∼ 약 5 mm 의 범위로 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 매트 제품의 샘플을 실시예 1 로 한다.

(실시예 2)

실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 실시예 2 에 관련된 매트 제품 샘플을 제조하였다. 단 실시예 2 에서는, 포장재의 재료로서, 두께가 10 ㎛ 인 고밀도 폴리에틸렌을 사용하였다. 그 밖의 제조 조건은, 실시예 1 의 경우와 동일하다.

(비교예 1)

실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 비교예 1 에 관련된 매트재를 제조하였다. 단 비교예 1 에서는, 소성 후의 매트재의 노출 표면 전체에 스프레이로 유기 바인더를 분무하였다. 유기 바인더에는, 아크릴계 라텍스 에멀젼을 사용하였다. 유기 바인더의 분사량 (목표값) 은, 매트재 (유기 바인더를 함유한다) 의 전체 중량에 대해 5 wt % 로 하였다. 또한 비교예 1 에서는, 포장재는 사용하지 않았다.

이상의 공정에 의해, 비교예 1 에 관련된 매트재의 샘플이 얻어졌다.

(비교예 2)

비교예 1 과 동일한 방법에 의해, 비교예 2 에 관련된 매트재를 제조하였다. 단 비교예 2 에서는, 소성 후의 매트재에 유기 바인더를 함침시켰다. 유기 바인더에는, 아크릴계 라텍스 에멀젼을 사용하였다. 유기 바인더의 함침량 (목표값) 은, 매트재 (유기 바인더를 함유한다) 의 전체 중량에 대해 10 wt % 로 하였다. 또한 비교예 2 에서는, 포장재는 사용하지 않았다.

이상의 공정에 의해, 비교예 2 에 관련된 매트재의 샘플이 얻어졌다.

(비교예 3)

비교예 1 과 동일한 방법에 의해, 비교예 3 에 관련된 매트재를 제조하였다. 단 비교예 3 에서는, 소성 후의 매트재에 유기 바인더를 함침시켰다. 유기 바인더에는, 아크릴계 라텍스 에멀젼을 사용하였다. 유기 바인더에는, 아크릴계 라텍스 에멀젼을 사용하였다. 유기 바인더의 함침량 (목표값) 은, 매트재 (유기 바인더를 함유한다) 의 전체 중량에 대해 11.5 wt % 로 하였다.

얻어진 매트재의 편면 (100 mm × 100 mm 의 표면 중 하나) 에 두께가 80 ㎛ 인 폴리에틸렌제 필름을 부착시켰다.

이상의 공정에 의해, 비교예 3 에 관련된 매트재의 샘플이 얻어졌다.

(비교예 4)

비교예 1 과 동일한 방법에 의해, 비교예 4 에 관련된 매트재를 제조하였다. 단 비교예 4 에서는, 이하의 방법으로 얻어진 매트재에 대해, 유기 필름에 의한 감압 팩 처리를 실시하였다.

먼저, 2 장의 유기 필름 (치수 110 mm × 110 mm) 사이에 매트재를 배치하였다. 유기 필름에는, PET 층/Si0₂ 증착층 (100 nm)/PET 층의 3 층 구조인 것을 사용하였다. 유기 필름의 총 두께는 100 ㎛ 이다. 다음으로, 상하 2 장의 유기 필름의 외주부를 전술한 실러 장치를 사용하여 열 용착하였다. 또한, 이 때는, 유기 필름 내의 공간을 500 mmHg 의 진공도로 감압하였다. 이로써, 매트재의 각 노출 표면에 유기 필름이 「진공」밀착되었다. 또한, 비교예 4 에 있어서, 매트재 자체에는 유기 바인더는 함유되지 않았다.

이상의 공정에 의해, 비교예 4 에 관련된 매트재의 샘플이 얻어졌다.

표 1 에는, 실시예 1, 2 및 비교예 1 ∼ 4 에 관련된 샘플 사양을 종합하여 나타내었다.

샘플	매트 제품 (또는 매트재) 의 사양				무기 섬유 비산율 (%)	방출 유기 성분량 (%)
샘플	매트재 자체 내의 유기 바인더의 유무 (목표 함침량)	포장재 유무	포장재 재질 (두께)	기타	무기 섬유 비산율 (%)	방출 유기 성분량 (%)
실시예 1	없음	있음	PET(6.2㎛)	-	0.007	1.5
실시예 2	없음	있음	고밀도 폴리에틸렌 (10㎛)	-	0.008	1.5
비교예 1	있음(5wt%)^*	없음	-	*유기 바인더는, 스프레이 도포에 의해 설치	0.035	5.0
비교예 2	있음(10wt%)^**	없음	-	**유기 바인더는, 함침법에 의해 설치	0.030	9.9
비교예 3	있음(11.5wt%)^**	없음	-	**유기 바인더는, 함침법에 의해 설치 매트재의 편면에 폴리에틸렌 필름 (두께 80㎛) 설치	0.031	11.3
비교예 4	없음	없음	-	매트재의 전체 노출 둘레 표면에 유기 필름 (두께 100㎛) 진공 밀착	0.007	17.7

(무기 섬유의 비산성 시험)

전술한 각 샘플을 사용하여 무기 섬유의 비산성 시험을 실시하였다. 시험 장치의 일부를 도 8 에 나타낸다.

비산성 시험은 이하와 같이 실시하였다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 클립 (730) 을 사용하여, 각 샘플 (601 ; 포장재는 도시하지 않음) 을 시험 장치 (710) 로부터 돌출된 아암 프레임 (740 ; 전체 길이 915 mm, 폭 322 mm) 의 선단에 고정시킨다. 아암 프레임 (740) 은, 타방의 선단이 시험 장치 (710) 의 수직 프레임 (750) 과 접속되어 있다. 수직 프레임 (750) 은, 토대 프레임 부분 (751) 상에 직립하도록 설치되어 있다. 또, 수직 프레임 (750) 은, 도 8 의 XZ 평면으로 연신하는 주 평면 (z 방향의 높이 (토대 프레임 부분 (751) 의 높이를 제외한다) 1016 mm × X 방향의 길이 322 mm) 을 갖는다. 도 8 에 있어서, 수직 프레임 (750) 을 구성하는 2 개의 금속 기둥 (753) 의 X 방향의 폭은 25 mm 이고, Y 방향의 폭은 25 mm 이다. 아암 프레임 (740) 은, 수직 프레임 (750) 의 상단 (도시되지 않음) 에 접속된 선끝부를 지지점으로 하여 수직 프레임의 주 표면에 대해 수직인 평면 (YZ 평면) 상에서 회전할 수 있다. 이 회전은, 수직 프레임의 주 표면으로부터, 적어도 이 주 표면에 대해 90°이하의 각도 범위에서 실시할 수 있다. 시험시에, 아암 프레임 (740) 을 연직 방향에 대해 90°의 각도 (즉 수평 상태) 로 유지한 상태에서 낙하시키면, 아암 프레임 (740) 은, YZ 평면을 따라 화살표 방향으로 90°회전하고, 이것에 수반되어, 샘플 (760) 도 화살표 방향으로 회전한다. 아암 프레임 (740) 은, 최종적으로 수직 프레임 (750) 의 금속 기둥 (753) 에 충돌한다. 이 때의 충격에 의해, 샘플 (601) 로부터 무기 섬유의 일부가 비산된다. 시험 후, 샘플 (601) 을 클립 (130) 으로부터 조용히 떼어낸다. 그 후, 이하의 식을 사용하여, 무기 섬유의 비산율을 구하였다 :

무기 섬유의 비산율 (%) = {(시험 전의 샘플의 중량 - 시험 후의 샘플의 중량) / (시험 전의 샘플의 중량)} × 100 식 (1)

전술한 표 1 및 도 9 에는, 각 샘플에 대해 얻어진 비산성 시험의 결과를 나타낸다. 이들 결과로부터, 실시예 1 및 2 에 관련된 샘플에서는, 비교예 1 ∼ 3 과 비교하여, 무기 섬유의 비산율이 유의하게 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 4 에서는, 매트재의 전체 노출면이 유기 필름으로 진공 밀착되어 있기 때문에, 무기 섬유의 비산율은, 매트재를 포장재 내에 수용한 실시예 1, 2 에 관련된 샘플과 같이, 낮은 값을 나타내었다.

(방출 유기 성분량의 측정)

전술한 실시예 1 ∼ 2, 및 비교예 1 ∼ 4 에 관련된 각 샘플을 사용하여, 고온 유지시에 각각의 샘플로부터 방출되는 유기 성분량의 측정을 실시하였다. 방출 유기 성분량은, 이하와 같이 하여 측정하였다.

먼저 각 샘플을 110 ℃ 에서 1 시간 건조시킨 후, 샘플의 중량 (mg) 을 측정한다 (소성 전 중량). 다음으로 샘플을 600 ℃ 에서 1 시간 소성시킨다. 그 후, 실온까지 강온하여, 다시 중량 (mg) 을 측정한다 (소성 후 중량). 얻어진 값을 사용하여, 이하의 식

방출 유기 성분량 (%) = {(소성 전 중량 - 소성 후 중량) / (소성 전 중량)} × 100 식 (2)

로부터, 샘플의 방출 유기 성분량을 구하였다.

전술한 표 1 및 도 10 에는, 각 매트재에 대해 얻어진 방출 유기 성분량의 측정 결과를 정리하여 나타낸다. 이들 결과로부터, 실시예 1, 2 에 관련된 샘플에서는, 비교예 1 ∼ 4 에 관련된 샘플과 비교하여, 방출 유기 성분량이 유의하게 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 특히, 비교예 4 의 샘플과 비교하면, 실시예 1, 2 의 샘플에서는, 방출 유기 성분량이 약 10 분의 1 까지 저하되었다.

이와 같이, 본 발명에서는, 종래의 매트재와 비교하여, 무기 섬유의 비산이 더욱 발생되기 어려워, 배출되는 유기 성분량이 적은 매트재를 제공할 수 있는 것을 알 수 있었다.

(푸싱 하중 평가 시험)

전술한 실시예 1, 비교예 2 및 비교예 3 의 샘플을 사용하여, 푸싱 하중 평가 시험을 실시하였다. 단, 이들 샘플에서는, 매트재를 도 1 에 나타내는 형상으로 절단하였다. 매트재의 전체 길이 Lm 은 270 mm 이고, 폭 Wm 은 85 mm 이다. 또, 실시예 1 의 샘플에서는, 매트재보다 더 큰 치수의 포장재 (전체 길이 Lr = 290 mm, 폭 Wr = 85 mm) 내에 매트재를 수용하고, 도 1 에 나타내는 형상의 매트 제품을 조제하였다.

푸싱 하중 평가 시험에는, 인스트롱사 제조 인스트롱 5567 측정 장치를 사용하였다. 이 장치는 직경 40 mmφ 의 헤드를 갖고, 이 헤드에 의해 가해질 수 있는 최대 하중은 30 kN 이다.

푸싱 하중은, 다음의 방법으로 측정하였다. 먼저, 각 샘플을 외경이 80 mmφ 인 원주 형상 배기 가스 처리체 (전체 길이 95 mm) 의 외주면에 감아, 매트재 끝부의 볼록부와 오목부를 끼워맞추어, 샘플을 배기 가스 처리체의 외주면에 고정시킨다. 다음으로, 이 샘플이 감겨진 배기 가스 처리체를 배기 가스 처리체의 2 개의 개구면이 노출되도록 하여, 내경 88 mmφ, 전체 길이 115 mm 의 원통형 케이스 내에 설치한다. 또한, 케이스는, 승온이 가능한 기구, 예를 들어 히터를 구비하고 있다.

다음으로, 이 케이스를 세운 상태 (즉 배기 가스 처리체의 개구면이 수평이 되는 상태) 에서 측정 장치에 설치하고, 상방으로부터 연직 방향을 따라, 측정 장치의 헤드를 하강시켜, 헤드를 배기 가스 처리체의 개구면에 접촉시킨다. 이 상태에서, 헤드를 0.05 mm/분의 속도로, 연직 방향을 따라 하방으로 이동시켜, 샘플과 배기 가스 처리체 사이에 전단력을 가한다. 이와 같은 조작으로, 헤드가 이동할 때에 발생하는 하중값을 연속적으로 측정한다.

또한, 본 평가 시험에서는, 측정 하중값이 일정해진 단계 (배기 가스 처리체에 대해 샘플이 이동하기 시작한 상태 : 이 때의 측정 하중값을 「초기 하중값」이라고 한다) 에서 케이스의 승온을 개시하여, 측정 하중값의 온도 변화를 측정하였다. 승온 속도는, 15 ℃/분으로 하였다.

이와 같은 측정에서는, 일반적으로 측정 하중값은, 처음에 시간 (및 온도) 과 함께 저하되어 최소치에 이른 후, 반대로 증가하는 경향을 나타낸다. 이 거동은, 다음과 같이 설명할 수 있다. 온도가 상승하여, 샘플에 함유되는 유기 성분이 용융되기 시작하면, 이 융액 때문에, 샘플과 배기 가스 처리체 사이의 마찰력이 감소된다. 따라서, 최초 단계에서는, 측정 하중값은 서서히 저하된다. 단, 더욱 승온이 진행되면, 샘플에서 유래하는 유기 성분의 융액이 증발하기 시작한다. 따라서, 융액량의 저하와 함께, 샘플과 배기 가스 처리체 사이의 마찰력은 다시 향상되고, 이것에 수반되어 측정 하중값이 증가된다. 그 후, 유기 성분이 완전히 증발되면, 측정 하중값은 일정한 값이 된다.

이상과 같은 측정에 있어서, 얻어진 측정 하중값의 변화로부터, 이하의 식을 사용하여, 각 샘플의 푸싱 하중 저하율을 산출하였다.

푸싱 하중 저하율 (%) =

{(초기 하중값 (N) - 최소 하중값 (N)) / (초기 하중값 (N)} × 100 식 (3)

결과를 도 11 에 나타낸다. 이 결과로부터, 실시예 1 의 샘플에서는, 다른 샘플과 비교하여, 푸싱 하중 저하율이 작은 것을 알 수 있었다. 이것은, 실시예 1 의 샘플에서는, 샘플에 함유되는 유기 성분량이 적고, 매트재와 배기 가스 처리체 사이에 유기 성분의 융액이 존재하고 있는 기간이 짧기 때문인 것으로 생각된다. 즉, 본 발명의 매트 제품에서는, 고온하에서의 포장재의 용융에 의해, 매트재와 배기 가스 처리체의 사이에 유기 성분의 융액이 발생해도, 매트재의 배기 가스 처리체에 대한 유지력이 크게 저하되기 전에, 융액이 신속하게 소실되어, 매트재의 유지력의 저하가 유의하게 억제된 것으로 생각된다.

따라서, 본 발명에 의한 매트 제품을 배기 가스 처리 장치의 유지 시일재로서 사용했을 경우, 배기 가스 처리체에 대해 유지 시일재의 위치 이동이 발생하기 어려운 배기 가스 처리 장치를 제공할 수 있게 되는 추가의 효과가 얻어진다.

(실시예 3)

실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 실시예 3 에 관련된 매트 제품 샘플을 제조하였다. 단 실시예 3 에서는, 도 1 에 나타내는 형상의 매트재를 사용하였다 (Lm = 270 mm, Wm = 85 mm). 또, 실시예 3 에서는, 포장재의 재료로서, PET 제 시트 (두께 6.2 ㎛) 와 부직포 시트 (두께 약 340 ㎛) 의 2 장의 시트를 준비하였다. 이들 시트는, 매트재의 형상에 맞추어, 매트재보다 더 큰 치수로 절단하였다 (Lr = 290 mm, Wr = 90 mm). 부직포 시트에는, LDPE (리니어 LDPE) / PET / LDPE (리니어 LDPE) 의 3 층 구조인 것을 사용하였다.

2 장의 시트를 위치가 정렬되도록 적층시켜, 양 시트 사이에 매트재를, 그 매트재가 시트의 중앙부에 배치되도록 설치하였다. 이 상태에서, 실러 장치 (핫코 주식회사 제조 FV-801) 를 사용하여, 2 장의 시트의 끝부끼리를 전체 둘레에 걸쳐 열 융착시켰다.

그 후, 접합부의 도 1 의 화살표 A ∼ D 의 위치에 기체 연통용의 구멍을 형성하였다. 구멍의 직경은, 약 1 mm ∼ 약 5 mm 의 범위로 하였다.

그 밖의 제조 조건은, 실시예 1 의 경우와 동일하다.

도 12 에는, 얻어진 매트 제품 샘플의 부직포 시트의 표면 전자 현미경 사진을 나타낸다. 이 도면으로부터, 본 매트 제품의 부직포 시트측의 주 표면은, 부직포 섬유에 의한 다수의 미세한 요철을 갖는 것을 알 수 있다.

(실시예 4)

실시예 3 과 동일한 방법에 의해, 실시예 4 에 관련된 매트 제품 샘플을 제조하였다. 단 실시예 4 에서는, 포장재의 재료로서, 2 장의 HDPE 제 시트 (Lr = 290 mm, Wr = 90 mm × 두께 약 15 ㎛) 를 사용하였다.

그 후, 실시예 3 과 동일한 방법에 의해, 2 장의 HDPE 제 시트를 열 융착시켜, 기체 연통용의 구멍을 갖는 포장재 내에 매트재가 수용된 매트 제품 샘플을 얻었다.

다음으로, 포장재의 일방의 주 표면 (원래의 1 장의 HDPE 제 시트 부분) 전체를 열 처리하였다. 열 처리는, 히트 드라이어를 사용하여, 이 표면에 30 초간 열풍을 보냄으로써 실시하였다. 이로써, 포장재 일방의 주 표면에 마이크로적인 요철을 갖는 표면이 형성되었다.

도 13 및 도 14 에는, 실시예 4 에 관련된 샘플에 있어서의 포장재 각각의 주 표면의 전자 현미경 사진을 나타낸다. 도 13 은, 포장재의 열 처리된 주 표면 상태를 나타내고 있고, 도 14 는, 포장재의 열 처리되어 있지 않은 주 표면 상태를 나타내고 있다. 양 도면의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 열 처리에 의해, HDPE 제 시트의 표면에는, 마이크로적인 요철 (요철 차 약 100 ㎛ ∼ 300 ㎛ 정도) 이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 하나의 볼록부의 폭은 약 100 ㎛ ∼ 300 ㎛ 정도였다.

(유지력 평가 시험)

전술한 실시예 3, 4 의 샘플을 사용하여, 유지력 평가 시험을 실시하였다.

유지력 평가 시험은, 다음의 방법으로 실시하였다. 먼저, 각 샘플을, 외경이 80 mmφ 의 원주 형상 배기 가스 처리체 (전체 길이 95 mm) 의 외주면에 감겨져, 매트재의 끝부의 볼록부와 오목부를 끼워맞추어, 샘플을 배기 가스 처리체의 외주면에 고정시켰다.

이 때에, 실시예 3 의 샘플에서는, 부직포측이 내측이 되도록, 또 실시예 4의 샘플에서는, 열 처리를 실시한 주 표면측이 내측이 되도록 하여, 샘플을 배기 가스 처리체에 감아 고정시켰다. 또한, 어떠한 경우도, 샘플은 배기 가스 처리체의 일방의 끝부로부터 이것에 근접하는 샘플의 끝부까지의 거리가, 배기 가스 처리체의 타방의 끝부로부터 이것에 근접하는 샘플의 끝부까지의 거리가 동일해지도록 하여, 배기 가스 처리체에 고정시켰다.

도 15 에는, 사용한 배기 가스 처리체의 외주면의 전자 현미경 사진을 나타낸다. 배기 가스 처리체의 외주면은, 다수의 매우 미세한 요철을 갖는 것을 알 수 있다.

이 샘플이 감겨진 배기 가스 처리체를 내경 88 mmφ, 전체 길이 115 mm 의 원통형 케이스 내에 수동으로 압입하고, 배기 가스 처리체가 소정의 위치까지 삽입된 시점에 있어서의, 샘플의 소정 위치로부터의 이동량을 측정하였다. 이 시험에서는, 측정된 이동량이 적을수록, 샘플은 배기 가스 처리체에 대해 양호한 유지력을 갖는다고 할 수 있다.

측정 결과, 실시예 3 의 샘플에서는, 이동량은 3 mm 였다. 또, 실시예 4 의 샘플에서는, 이동량은 5 mm 였다. 이것으로부터, 포장재의 배기 가스 처리체와 접하는 측의 마찰 계수를 크게 함으로써, 배기 가스 처리체에 대해, 양호한 유지력이 얻어지는 것이 확인되었다.

본 발명의 매트 제품 및 배기 가스 처리 장치는, 차량 등에 사용되는 배기 가스 처리 장치의 유지 시일재 등에 이용할 수 있다.

도 1 은, 본 발명에 의한 매트 제품의 일례를 모식적으로 나타낸 상면도이다.

도 2 는, 본 발명에 의한 매트 제품을 유지 시일재로서 사용하여, 배기 가스 처리 장치를 구성할 때의 구성도이다.

도 3 은, 매트재를 배기 가스 처리체에 감을 때의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 4 는 본 발명에 의한 배기 가스 처리 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다.

도 5 는, 본 발명에 의한 소음 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다.

도 6 은, 본 발명에 의한 매트 제품의 제조 방법의 흐름을 나타낸 도면이다.

도 7 은, 실시예 1 에 관련된 샘플의 형태를 나타낸 상면도이다.

도 8 은, 무기 섬유의 비산성 시험 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 9 는 실시예 1, 2 및 비교예 1 ∼ 4 에 관련된 각 샘플의 무기 섬유 비산율을 나타낸 그래프이다.

도 10 은, 실시예 1, 2 및 비교예 1 ∼ 4 에 관련된 각 샘플의 방출 유기 성분량을 나타낸 그래프이다.

도 11 은, 실시예 1 및 비교예 3, 4 에 관련된 각 샘플의 푸싱 하중 저하율의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

도 12 는, 실시예 3 에 관련된 샘플의 포장재 표면의 전자 현미경 사진이다.

도 13 은, 실시예 4 에 관련된 샘플에 있어서의 포장재의 열 처리를 시공한 주 표면의 전자 현미경 사진이다.

도 14 는, 실시예 4 에 관련된 샘플에 있어서의 포장재의 열 처리를 시공하지 않은 주 표면의 전자 현미경 사진이다.

도 15 는, 배기 가스 처리체 외주면의 전자 현미경 사진이다.

부호의 설명

30 매트재

31 제 1 표면측

32 제 2 표면측

50 끼워 맞춤 볼록부

60 끼워 맞춤 오목부

70 매트재의 단변

71 매트재의 단변

100 매트 제품

120 포장재

130 내부 공간

135 접합부

212 케이싱

220 배기 가스 처리체

240 유지 시일재

410 배기 가스 처리 장치

420 입구관

440 출구관

570 소음 장치

572 이너 파이프

574 흡음재

576 아우터 쉘

600 실시예 1 에 관련된 샘플

601 시험 샘플

710 비산성 시험용의 시험 장치.

Claims

무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품으로서,

상기 매트재는, 전체 길이 Lm 을 갖고, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용되고,

상기 포장재의 내부 공간은, 외부 환경과 기체 연통되어 있고,

상기 포장재의 전체 길이 Lr 은, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항에 있어서,

상기 포장재의 내부 공간은, 접합부에 의해 둘러싸여져 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 2 항에 있어서,

상기 접합부는, 상기 매트재의 두께 방향과 평행한 방향에서 보았을 경우,

실질적으로 직사각형, 정사각형, 원형 혹은 타원형의 형상을 갖고, 또는

1 세트의 대향하는 변 각각에 오목부 및 볼록부를 갖는, 실질적으로 직사각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 2 항에 있어서,

상기 접합부는, 상기 매트재의 두께 방향과 평행한 방향에서 보았을 경우, 상기 매트재와 실질적으로 동등한 형상, 및 상기 매트재보다 큰 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 내부 공간은, 상기 포장재의 어느 지점에 형성된 1 또는 2 이상의 개구부에 의해, 외부 환경과 기체 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 5 항에 있어서,

상기 1 또는 2 이상의 개구부는, 상기 접합부의 일부가 개구됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 5 항에 있어서,

상기 개구부는, 0.1 ㎜ ∼ 5.0 ㎜ 범위의 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 매트재의 전체 길이 Lm 에 대한 상기 포장재의 전체 길이 Lr 의 비율은, 110 ％ ∼ 130 ％ 의 범위인 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 매트재 및 상기 포장재는, 각각 폭 Wm 및 Wr 을 갖고,

상기 매트재의 폭 Wm 에 대한 상기 포장재의 폭 Wr 의 비율은, 100 ％ ∼ 130 ％ 의 범위인 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 포장재는, 유기 재료를 함유하는 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 10 항에 있어서,

상기 필름은, PET (폴리에틸렌테레프탈레이트), 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 이루어지는 군에서 선정된 적어도 1 개의 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 10 항에 있어서,

상기 포장재에 함유되는 유기 성분의 양은, 상기 매트재 중량과 상기 포장재 중량의 총합에 대하여 9 wt％ 미만인 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 매트재는, 제 1 표면, 및 그 제 1 표면과 반대측인 제 2 표면을 갖고,

상기 포장재는, 상기 제 1 표면과 대향하는 제 1 측, 및 상기 제 2 표면과 대향하는 제 2 측을 갖고,

상기 포장재의 상기 제 1 측 및 제 2 측의 외측 표면은, 실질적으로 상이한 마찰 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 13 항에 있어서,

상기 포장재의 상기 제 1 측 및 제 2 측의 외측 표면은, 상이한 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 14 항에 있어서,

상기 포장재의 적어도 상기 제 1 측의 외측 표면은, 부직포로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 13 항에 있어서,

상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면은, 마이크로적인 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 13 항에 있어서,

상기 포장재는, 적어도 상기 제 2 측의 외측 표면에 매크로적인 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 17 항에 있어서,

상기 외측 표면에는, 엠보스 가공, 코로나 가공 및 파형 가공 중 적어도 하나의 처리가 되어 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 매트재는, 실질적으로 유기 성분을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 매트재는, 알루미나 섬유, 멀라이트 섬유, 실리카 알루미나 섬유, 유리 섬유, 록 울 및 생체 용해성 섬유로 구성된 군에서 선정된 적어도 1 개를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 매트재는, 복수의 매트재를 적층시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 매트 제품.
무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품을 제조하는 방법으로서,

무기 섬유를 함유하고, 전체 길이 Lm 을 갖는 매트재를 준비하는 단계와,

상기 매트재를, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용하는 단계로서, 상기 포장재의 내부 공간은 외부 환경과 기체 연통되어 있고, 상기 포장재의 전체 길이 Lr 은 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품을 제조하는 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 매트재를, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용하는 단계는,

상기 매트재를 둘러싸는 접합부가 형성되도록, 상기 포장재를 접합하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품을 제조하는 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 접합부는, 상기 매트재의 두께 방향과 평행한 방향에서 보았을 경우, 상기 매트재와 실질적으로 동등한 형상, 및 상기 매트재보다 큰 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 매트 제품을 제조하는 방법.
제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 내부 공간은, 상기 포장재의 어느 지점에 형성된 1 또는 2 이상의 개구 부에 의해, 외부 환경과 기체 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 매트 제품을 제조하는 방법.
배기 가스가 유통하는 2 개의 개구면을 갖는 배기 가스 처리체와,

상기 배기 가스 처리체의 개구면을 제외한 외주면의 적어도 일부에 휘감아 사용되는 유지 시일재와,

그 유지 시일재가 감겨진 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 통 형상 부재로 구성되는 배기 가스 처리 장치로서,

상기 유지 시일재는, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 매트 제품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 배기 가스 처리체는, 촉매 담지체 또는 배기 가스 필터인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
이너 파이프와, 그 이너 파이프의 외방을 덮는 아우터 쉘과, 상기 이너 파이프와 아우터 쉘 사이에 설치된 흡음재를 갖는 흡음 장치로서,

상기 흡음재는, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 매트 제품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 소음 장치.
배기 가스가 유통하는 2 개의 개구면을 갖는 배기 가스 처리체와,

상기 배기 가스 처리체의 개구면을 제외한 외주면의 적어도 일부에 휘감아 사용되는 유지 시일재와,

그 유지 시일재가 감겨진 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 통 형상 부재로 구성되는 배기 가스 처리 장치로서,

상기 유지 시일재는, 무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품으로 구성되고,

상기 매트재는, 전체 길이 Lm 을 갖고, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용되고,

상기 포장재의 내부 공간은, 외부 환경과 기체 연통되어 있고,

상기 포장재의 전체 길이 Lr 은, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있고,

상기 매트재는, 제 1 표면, 및 그 제 1 표면과 반대측인 제 2 표면을 갖고,

상기 포장재는, 상기 제 1 표면과 대향하는 제 1 측, 및 상기 제 2 표면과 대향하는 제 2 측을 갖고,

상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면은, 상기 제 2 측의 외측 표면에 비해 보다 큰 마찰 계수를 갖고,

상기 유지 시일재는, 상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면이 상기 배기 가스 처리체측이 되도록 하여, 상기 배기 가스 처리체에 감겨진 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
이너 파이프와, 그 이너 파이프의 외방을 덮는 아우터 쉘과, 상기 이너 파이프와 아우터 쉘 사이에 설치된 흡음재를 갖는 흡음 장치로서,

상기 흡음재는, 무기 섬유를 함유하는 매트재를 갖는 매트 제품으로 구성되고,

상기 매트재는, 전체 길이 Lm 을 갖고, 전체 길이 Lr 을 갖는 포장재의 내부 공간에 수용되고,

상기 포장재의 내부 공간은, 외부 환경과 기체 연통되어 있고,

상기 포장재의 전체 길이 Lr 은, 상기 매트재의 전체 길이 Lm 보다 길고, 이로써 상기 매트재는, 전체 길이 방향을 따라 상기 내부 공간 내를 이동할 수 있고,

상기 매트재는, 제 1 표면, 및 그 제 1 표면과 반대측인 제 2 표면을 갖고,

상기 포장재는, 상기 제 1 표면과 대향하는 제 1 측, 및 상기 제 2 표면과 대향하는 제 2 측을 갖고,

상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면은, 상기 제 2 측의 외측 표면에 비해 보다 큰 마찰 계수를 갖고,

상기 흡음재는, 상기 포장재의 상기 제 1 측의 외측 표면이 상기 이너 파이프측이 되도록 하여, 상기 이너 파이프에 감겨지는 것을 특징으로 하는 흡음 장치.