KR20110114542A - 상이한 플러깅 재료와 입구 및 출구 표면을 갖는 여과 구조체 - Google Patents

상이한 플러깅 재료와 입구 및 출구 표면을 갖는 여과 구조체 Download PDF

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KR20110114542A
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filter
drying
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KR1020117014380A
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마티아스 슈만
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생-고뱅 생트레 드 레체르체 에 데투드 유로삐엔
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Abstract

본 발명은 평행한 축을 가지고 다공성 여과 벽에 의해 분리된 길이방향의 평행한 채널의 열을 포함하며, 필터의 제1 말단에 구비된 플러그를 구축하는 재료는 상기 벽과 실질적으로 동일한 조성 및 구조적 연속성을 가지고, 필터의 제2 말단에 구비된 플러그는 상기 제1 말단에 구비된 플러그의 것과 상이한 화학적 조성 및/또는 구조적 조성을 갖는 것을 특징으로 하는, 벌집형 여과 구조체에 관한 것이다.

Description

상이한 플러깅 재료와 입구 및 출구 표면을 갖는 여과 구조체 {FILTRATION STRUCTURE HAVING INLET AND OUTLET SURFACES WITH A DIFFERENT PLUGGING MATERIAL}
본 발명은 특히 디젤 유형의 내연기관의 배기 라인에 사용되는, 여과 구조체, 임의로 촉매적 여과 구조체의 분야에 관한 것이다.
디젤 엔진에서 나오는 배기 가스의 처리 및 매연의 제거를 위한 촉매적 필터는 선행 기술에 공지되어 있다. 이들 구조체는 통상적으로 모두 벌집형 구조를 가지며, 구조체의 한 면은 처리될 배기 가스의 흡입을 허용하고, 다른 면은 처리된 배기 가스를 배출시킨다. 상기 구조체는 상기 흡입 면과 배출 면 사이에, 다공성 벽으로 분리된 서로 평행한 축의 인접한 도관 또는 채널의 열을 포함한다. 상기 도관은, 흡입 면으로 개방되는 입구 챔버 및 배출 면으로 개방되는 출구 챔버를 정의하도록 그들의 말단의 하나 또는 다른 것에서 밀봉된다. 채널은 배기 가스가 벌집형 본체를 통과할 때 입구 채널의 측벽을 통과하는 것이 방지되도록 교대로 밀봉되어 출구 채널을 재연결한다. 이러한 방식으로, 미립자 또는 매연 입자가 여과 본체의 다공성 벽 위에 침착 및 축적된다.
공지된 바와 같이, 그 사용 도중, 미립자 필터에 일련의 여과 (매연 축적) 및 재생 (매연 제거) 단계를 실시하게 된다. 여과 단계 도중, 엔진에 의해 방출된 매연 입자는 필터 내에 보유 및 침착된다. 재생 단계 도중, 매연 입자는 필터 내부에서 연소되어, 그의 여과 성질을 회복한다.
특히 미립자 또는 매연 입자의 저장 부피, 및 매연 입자의 연소로부터 생성되는 잔류물의 저장 부피를 증가시키고, 따라서 두 재생과정 사이의 시간을 증가시키기 위해 , 다양한 여과 구조체가 선행 기술에서 이미 제안되었다. 특히, 이후 "비대칭" 구조체라 불리는 구조체는, 일정한 필터 부피에 있어서, 상기 필터의 출구 채널의 것과 다른 입구 채널 표면 또는 부피를 갖는다. 예를 들어, 특허 출원 WO 05/016491은 벽 요소가 단면에서 및 채널의 수평 및/또는 수직 열을 따라서 잇따라 나타나, 사인 또는 파동 형태를 형성하는 구조체를 제안하였다. 전형적으로, 상기 벽 요소는 채널의 폭에 걸쳐 사인 1/2 주기를 갖는 파형을 형성한다. 그러한 채널 형태는 낮은 압력 강하 및 높은 매연 저장 부피를 수득할 수 있게 한다. 또 다른 구성에서, 특허 출원 EP 1,495,791은 내부 입구 채널의 팔면체 배열로 특징되는 모노리스 (monolith) 블럭을 제안하였다 (당 분야에서 종종 "옥토스퀘어 (octosquare)" 구조체라 불림).
통상적으로, 필터는 다공성 세라믹, 예를 들어 근청석 또는 탄화 규소로 만들어진다.
이러한 구조를 가지고 제조되는 탄화 규소 필터가 예를 들어 특허 출원 EP 816,065, EP 1,142,619, EP 1,455,923, WO 2004/090294 및 WO 2004/065088에 기재되어 있으며, 당업자는 예를 들어 보다 많은 설명 및 세부사항을 위해, 본 발명에 따르는 필터의 명세 및 그를 수득하기 위한 공정의 양자에 관해 이들을 참고할 수 있다. 유리하게는, 이들 필터는 매연 입자 및 고온 기체에 대하여 높은 화학적 불활성을 갖지만, 그다지 높지 않은 열 팽창 계수를 가지며, 이는, 대형의 필터를 제조하기 위해 여러 개의 모노리식 요소를 접합 시멘트 또는 시멘트 풀에 의해 여과 블럭으로 조립해서, 그들의 열기계적 응력을 감소시켜야 함을 의미한다. 재결정된 SiC 물질의 높은 기계적 강도 때문에, 높은 다공도의 얇은 여과 벽, 및 매우 만족스런 여과 효율을 갖는 필터를 제조하는 것이 가능하다.
근청석 필터도 그들의 낮은 가격 때문에 오랜 동안 사용되어 왔다. 상기 재료의 매우 낮은 열 팽창 계수 덕분에, 필터의 통상적인 작업 온도 범위에서, 보다 대형의 모노리식 필터를 제조하는 것이 가능하다.
티탄산 알루미늄도 낮은 열 팽창 계수를 가지며, 근청석의 것보다 더 나은 내화성 및 더 나은 내부식성을 모두 나타낼 수 있다. 즉, 이는, 특히 필터 재생 단계 도중에 티탄산 알루미늄의 열 안정성이 조절될 수 있다면, 대형의 모노리식 필터의 제조를 가능하게 한다. 모노리식 필터는 이렇게 특허 출원 WO 2004/011124에 기재되었으며, 이는 10 내지 40 중량%의 멀라이트로 보강된 60 내지 90 중량% 티탄산 알루미늄을 기재로 하는 구조체를 제공한다. 저자들에 따르면, 이와 같이 수득된 필터는 더욱 내구성이다. 또 다른 구성에서, 특허 출원 EP 1 741 684는 낮은 팽창 계수를 갖는 필터를 개시하며, 여기에서 티탄산 알루미늄 주 상은 한편으로는 고체 용액 내 Al2TiO5 결정 격자에서 Al 원자의 일부를 Mg 원자로 치환함으로써, 그리고 다른 한편으로는 상기 고체 용액의 표면 위의 Al 원자의 일부를 Si 원자로 치환함으로써 안정화되고, 이들은 칼륨 나트륨 알루미노실리케이트 유형, 특히 장석 유형의 과립간 추가 상에 의해 구조 내로 도입된다.
전형적으로, 이들 모노리식 구조체는 압출되고 이어서 그들의 말단 중 하나 또는 다른 것에서 밀봉되어, 전술한 바와 같은 입구 챔버 및 출구 챔버를 형성한다.
그러나, 압출된 구조체, 특히 대형 크기의 것의 두 면을 밀봉 또는 플러깅하기 위한 방법은 연소 지지체 위에 지탱되는 그들의 면에 해당하는 영역에서 필터 균열을 초래하는 것으로 밝혀졌다. "대형 크기"라는 용어는 특히 본 발명의 맥락에서 100 mm를 초과하는 직경 또는 75 cm2을 초과하는 단면을 갖는 구조체를 의미하는 것으로 이해된다.
이들 균열은 그린(green) 상태에서, 즉 필터를 연소하기(firing) 전 플러깅된 채널과 플러깅되지 않은 채널 간에 수축의 차이로부터 유래되는 응력으로 인한 것이다. "수축"이라는 용어는 본 발명의 맥락에서, 그의 연소 전과 후에 필터의 하나의 차원, 예를 들어 그 길이 간의 차를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 현상은 플러그를 제조하고자 하는 혼합물의 무기물 조성이 필터의 벽을 제조하고자 하는 혼합물의 조성과 매우 가까운 한, 최소화될 수 있다. 특허 US 4,455,180은 예를 들어, 채널을 충전하기에는 충분히 높지만 이들 채널의 균열을 방지하기에는 충분히 낮은 열 팽창 계수를 갖는 그린 구조체를 플러깅함으로써 제조된 플러그의 조성물을 사용하는 근청석-기재 여과 구조체의 제조 방법을 기재한다. 이러한 균열 문제는 긴 필터(즉, 예를 들어 150 mm를 초과하는 길이를 갖는 필터), 또는 매우 대형의 크기(즉, 예를 들어 125 mm를 초과하는 직경을 갖는 필터) 또는 대형의 단면(즉, 120 cm2 이상의 단면)을 갖는 필터의 경우, 및/또는 연소 후 구조체의 가장 큰 차원을 따른 수축율이 5% 이상인 경우 존재하며 결정적이 된다.
이미 소결된 구조체의 채널을 플러깅 또는 밀봉하는 방법이 선행 기술에 또한 기재되었다. 이는 추가의 연소 또는 경화 단계를 구성한다. 그러나, 상기 방법은 구조체의 추가 경화 도중 밀봉된 채널의 벽과 플러그 사이에 균열의 출현을 초래한다 (특히, 도 1 참조). 이러한 문제는 플러그를 구성하는 재료와 벽의 재료 사이의 팽창 거동의 차이에 기인할 수 있다. 그러나 이제까지 제안된 해법들, 특히 경화 도중, 구조체의 벽을 구성하는 이미 소결된 재료의 것에 가까운 팽창 곡선을 수득할 목적으로 플러깅 혼합물을 구성할 목적을 갖는 해법들은 만족스럽지 않다. 따라서, 하나의 구성에서, 특허 출원 US 2006/0272306은 1000℃ 이하에서 경화 작업을 수반하는 티탄산 알루미늄 또는 근청석을 기재로 하는 구조체에 응용하기 위한 플러깅 조성물을 제공한다. 그러나, 소결된 구조체에 생성된 플러그의 내화성, 즉 그의 고온 특성은 가장 심한 작업 조건의 경우, 특히 필터의 심한 비본질적인 재생의 경우에 너무 낮다. 이들은 또한 불충분한 밀봉을 초래하고, 결과적으로 자동차 배기 라인 내 필터의 사용 수명을 고려할 때 너무 낮은 여과 효율의 필터를 초래한다.
또 다른 구성에서 특허 출원 US 2008/010960은 적합한 혼합물 조성물을 이용하여, 그린 상태(즉, 연소 전)에서 플러깅되거나 연소된 상태(즉, 연소 후)로 플러깅되는 AlTi 형의 구조체를 제조할 가능성을 구상하지만, 이러한 해결책도 필터의 수명에 걸쳐 균열의 출현 가능성을 초래하므로 여전히 만족스럽지 않다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 언급된 모든 문제들을 해결할 수 있는, 신규 유형의 벌집형 여과 구조체를 제공하는 것이다.
그의 가장 일반적인 형태에서, 본 발명은 적어도 벌집구조체를 형성하는 단계, 벌집구조체를 연소하는 단계, 및 입구 및 출구 채널을 플러깅하는 단계를 포함하고,
a) 벌집형 구조체를 연소하기 전 제1 말단에서 입구 채널의 일부를 플러깅하고;
b) 벌집형 구조체가 연소된 후 제2 말단에서 출구 채널의 일부를 플러깅하는 것을 특징으로 하는, 다공성 여과 벽에 의해 분리된 서로 평행한 축의 길이방향의 인접한 채널의 열을 포함하고, 상기 채널은 구조체의 말단의 하나 또는 다른 것에서 교대로 플러깅되어 여과될 기체를 위한 입구 채널 및 출구 채널을 형성하고, 상기 기체가 상기 출구 채널로부터 입구 채널을 분리하는 다공성 벽을 통과하도록 하는, 미립자-적재 기체를 여과하기 위한 벌집 형태의 여과 구조체를 수득하기 위한 방법에 관한 것이다.
유리하게는, 본 발명에 따르는 방법에서, 재료는, 필터의 제1 말단에 놓인 플러그를 구성하는 재료가 상기 벽과 실질적으로 동일한 조성 및 구조적 연속성을 가지며, 필터의 제2 말단에 놓인 플러그는 상기 제1 말단에 놓인 플러그의 것(들)과 상이한 화학적 조성 및/또는 상이한 구조적 조성을 갖도록 선택된다.
예를 들어, 본 발명에 따르는 구조체의 제조를 위한 하나의 방법은 다음의 주요 단계를 포함한다:
a) 구조체의 구성 재료를 기재로 하는 조성물의 제조, 및 특히 상기 재료를 다이를 통해 압출하는 것에 의한 벌집형 구조체의 형성 단계;
b) 열풍 건조, 마이크로파 건조, 130℃ 미만의 온도에서 동결 건조, 또는 상기 기술의 조합으로부터 선택된 기술을 이용하는 상기 구조체의 공기 중 건조 단계;
c) 플러깅 재료의 조성물의 제조, 및 그린(green) 구조체의 제1 말단에서, 상기 조성물에 의한 채널 일부의 밀봉 단계;
d) 임의로, 열풍 건조, 마이크로파 건조, 130℃ 미만의 온도에서 동결 건조, 또는 상기 기술의 조합으로부터 선택된 기술을 이용하는 공기 건조 단계;
e) 임의로 초기 결합제-제거 단계를 포함하는, 상기 구조체의 연소(firing) 단계;
f) 플러깅 재료 조성물의 제조, 및 상기 연소된 구조체의 제2 말단에서 단계 c) 도중 밀봉되지 않은 채널의 상기 조성물에 의한 밀봉 단계; 및
g) 연소된 구조체의 제2 말단에 놓인 플러그의 건조 및/또는 열 처리 단계.
전형적으로, 연소 단계 e)는 1300℃ 내지 1800℃의 온도에서 수행된다.
단계 g)는 공기 건조, 열풍 건조, 마이크로파 건조, 130℃ 미만의 온도에서 동결 건조, 또는 그의 조합으로 구성된 군에서 선택된 적어도 1회의 건조 작업으로 이루어질 수 있다.
별법으로, 또는 조합으로, 단계 g)는 500℃ 내지 1100℃의 온도에서 적어도 1회의 열 처리로 이루어진다.
본 발명은 또한 다공성 여과 벽에 의해 분리된 서로 평행한 축의 길이방향의 인접한 채널의 열을 포함하고, 상기 채널은 구조체의 말단의 하나 또는 다른 것에서 교대로 플러깅되어 여과될 기체를 위한 입구 채널 및 출구 채널을 형성하고, 상기 기체가 상기 출구 채널로부터 입구 채널을 분리하는 다공성 벽을 통과하도록 하며, 상기 구조체는 필터의 제1 말단에 놓인 플러그를 구성하는 재료가 상기 벽과 실질적으로 동일한 조성 및 구조적 연속성을 가지며, 필터의 제2 말단에 놓인 플러그는 상기 제1 말단에 놓인 플러그의 것(들)과 상이한 화학적 조성 및/또는 상이한 구조적 조성을 갖는 것을 특징으로 하는, 전술한 방법에 의해 수득될 수 있는 벌집 형태의 여과 구조체에 관한 것이다.
"구조적 연속성"이라는 표현은, 통상의 의미로, 플러그와 벽 사이에, 분명한 구조적 경계, 즉 구조적 불연속성을 더 이상 이룰 수 없는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
하나의 가능한 실시양태에 따르면, 입구 채널의 적어도 일부의 부피는 출구 채널의 적어도 일부의 부피와 상이하며, 특히 더 크다. 유리하게는, 본 발명에 따르는 여과 구조체는 따라서, "비대칭" 형이며, 즉 입구 채널의 부피 또는 면적이 출구 채널의 것과 상이하며 바람직하게는 더 크다:
- 이 때 입구 채널의 플러그의 보다 큰 면적은 플러그의 두께 및 밀도가 너무 높지 않다면 더 나은 건조 및 결합제 제거에 유리하게 유익하다. 즉 이는 특히, 플러그 및 구조체가 소결에 의해 강화되기 전 결합제 제거로부터 생성되는 기체의 통과를 촉진하는 것을 가능하게 한다;
- 배기 가스와 접촉하는 출구 채널의 플러그가 보다 작은 면적을 가지므로, 같은 플러그 길이의 경우 그들의 기체 투과성을 감소시킨다. 입구 채널의 것에 비하여 플러그의 보다 적은 질량은 여과 구조체의 결합제 제거 및 강화에 유익하다.
본 발명에 따르는 가능한 제1 실시양태에서, 여과 구조체의 다공성 벽은 티탄산 알루미늄을 기재로 하는 재료로 제조된다.
본 발명의 또 다른 가능한 실시양태에서, 여과 구조체의 다공성 벽은 SiC를 기재로 하는 재료 및 임의로 세라믹 및/또는 유리질 결합제 매트릭스로 제조되며, 상기 유리질 매트릭스는 임의로 SiO2를 포함한다.
본 발명에 따르는 또 다른 가능한 실시양태에서, 여과 구조체의 다공성 벽은 알루미나-기재의 재료로 제조된다.
본 발명에 따르는 또 다른 가능한 실시양태에서, 여과 구조체의 다공성 벽은 근청석-기재 재료로 제조된다.
"기재로 한다"는 표현은 상기 벽이 적어도 50 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 90% 또는 심지어 98 중량%의 상기 재료를 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
예를 들어, 제1 말단의 플러그의 재료 및 제2 말단의 플러그의 재료는 상이한 화학적 조성을 가질 수 있다.
별법으로, 제1 말단의 플러그의 재료 및 제2 말단의 플러그의 재료는 실질적으로 같은 화학적 조성을 가질 수 있지만, 특히 상이한 연소 또는 경화 온도 때문에 상이한 구조적 조성을 가질 수 있다.
본 발명에 따르는 여과 구조체는 또한 지지된, 또는 바람직하게는 지지되지 않은, Pt 및/또는 Rh 및/또는 Pd와 같은 적어도 1종의 귀금속, 및 임의로 CeO2, ZrO2 또는 CeO2-ZrO2와 같은 산화물을 전형적으로 포함하는 활성 촉매 상을 더 포함할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 제2 말단이 미립자-오염된 배기 가스를 위한 입구 면을 구성하고, 제1 말단이 오염-없는 기체를 위한 출구 면을 구성하는 전술한 것과 같은 여과 구조체를 포함하는 배기 라인에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 구조체를 연소하기 전에, 여과될 기체의 방향에 대하여 필터의 출구 면에서 입구 채널만을 플러깅 또는 밀봉함으로써, 상기 구조체가 연소되는 동안 나타나는 균열을 없애는 것이 가능하다. 이는, 그러한 배열에서, 상기 구조체의 지탱하는 면이 연소 이전 플러그를 포함하지 않음으로써 수축 응력을 감소시키거나 심지어는 없애는 것을 가능케 하기 때문이다. 또한, 그러므로 상기 지탱하는 면으로부터 반대 면 위의 그린 상태의 플러깅된 면이 더욱 "접근가능하여", 결합제의 건조 및 플러그로부터의 제거 도중 플러그를 형성하는 혼합물로부터 물을 제거하는 것을 더 용이하게 한다.
연소 후 구조체의 플러깅 또는 밀봉은 여과될 배기 가스의 도착 방향에 대하여 필터의 정면에서 출구 채널을 폐쇄하는 것이다. 상기 배열은, 필터가 배기 라인에서 작동 중일 때, 더욱 특별하게는 필터의 계속되는 재생 단계의 작동 도중에, 이들 출구 채널 플러그가 열적으로 및 열역학적으로 응력을 덜 받기 때문에 유리하다.
또한, 본 발명에 따르면, 출구 채널이 연소 후 플러깅되기 때문에, 특히 연소 후 스크랩되는 필터의 경우에 1회의 플러깅 작업을 생략할 수 있다.
본 발명의 다른 특성 및 유리한 실시양태를 이하에 더욱 상세히 기재한다.
유리하게는, 연소되기 전에 여과 구조체를 밀봉함으로써 생성되는 여과 구조체의 플러그는 상기 구조체의 여과 벽의 것과 동일한 소결된 세라믹 내화성 재료로 적어도 부분적으로 제조되어, 상기 연소 후, 필터의 뒷면에서 상기 벽과 플러그 간에, 특히 상기 벽과 플러그 사이의 계면에서 구조적 연속성, 즉 재료의 구조적 균질성을 수득한다. 상기 플러그는 여과 벽과 같은 광물학적 조성의 재료로 바람직하게 제조되므로, 같은 상의 존재 및/또는 존재하는 결정 상의 매우 유사한 부피 또는 중량 분포를 특징으로 한다.
연소 후 구조체를 밀봉함으로써 생성되는 여과 구조체의 플러그는 바람직하게는 또한, 특히, 벽 재료에 바람직하게 존재하는 그레인으로부터 형성된 내화성 재료로 적어도 부분적으로 제조되지만, 종전 플러그의 구조와는 달리, 전형적으로 1 내지 100 마이크로미터의 평균 직경 또는 크기, 바람직하게는 10 내지 100 마이크로미터의 평균 직경 또는 크기를 갖는 이들 그레인은 세라믹 결합 매트릭스에 의해 결합될 필요가 없다. "세라믹 결합 매트릭스"라는 용어는 상기 그레인 사이의 연속적 구조를 의미하는 것으로 이해되고, 플러그를 구성하는 물질을 강화하기 위해 연소 또는 소결에 의해 수득된다. 하나의 가능한 실시양태에서, 연소 후 밀봉에 의해 생성된 이들 플러그는 예를 들어, 임의로 유리질 매트릭스에 의해 및/또는 유기 및/또는 무기 성질의 화학적 결합제에 의해 결합된 무기 그레인 또는 입자로부터 형성된다.
"유리질 매트릭스"라는 용어는 특히 적어도 30% 실리카(SiO2)를 포함하는 무정형 또는 약간 결정성의 재료로 형성된 매트릭스를 의미하는 것으로 이해된다.
"화학적 결합제"라는 용어는 다음의 비제한적 목록으로부터 선택된 화학적 결합제를 의미하는 것으로 이해된다:
- 유기 순간 결합제, 예컨대 수지, 특히 열경화성 수지, 즉 열 처리 (열, 방사선) 또는 물리-화학적 처리(촉매, 경질화제 (hardener) 또는 경화제 (curing agent))에 의해 불융성 및 불용성 물질로 전환될 수 있는 적어도 1종의 중합체로부터 형성되는 것들. 따라서 열경화성 수지는 일단 경화되면 가역성이 불가능한 그들의 최종 형태를 취한다. 열경화성 수지는 특히 페놀계, 규소-기재 또는 에폭시 수지를 포함한다;
- 기타 순간 결합제, 예컨대 셀룰로오스 유도체 또는 리그닌 유도체, 예를 들어 카르보메틸셀룰로오스, 덱스트린, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜;
- 화학적 경화제, 예컨대 인산, 알칼리 금속 폴리인산염 또는 알루미나 인산염, 또는 규산 나트륨 및 그의 유도체;
- 무기 결합제, 예컨대 실리카 겔 또는 콜로이드 형태의 실리카, 실리카 겔 및/또는 알루미나 겔 및/또는 지르코니아 겔 기재의 결합제 및 화학적 경화제, 예컨대 인산, 모노인산 알루미늄, 등.
연소 전 또는 후에 구조체의 밀봉에 의해 생성된 플러그는 세공-형성제, 예를 들어 셀룰로오스 유도체, 아크릴 입자, 흑연 입자 및 그의 배합물로부터 선택된 것을 임의로 포함할 수 있으며, 이들은 벽에 대한 응력을 이완시키고/거나 가능하면 필터를 가볍게 하기 위해 다공성을 생성하도록 플러깅 입자 배합물 내에 도입된다. 그러나, 그 양은 너무 많아서는 안되며, 예를 들어 이는 충분한 밀봉을 제공하도록 플러깅 혼합물의 무기 조성물에 대하여 25 중량% 미만이어야 한다.
연소 후 구조체를 밀봉함으로써 생성된 플러그는 또한 윤활제나 가소제 같은 기타 유기 첨가제를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 본 발명에 따르는 구조체는 반응성 소결에 의해 수득된 세라믹 매트릭스 또는 유리-세라믹 매트릭스에 의해 결합된 SiC 그레인을 기재로 할 수 있다. "SiC-기재 재료"라는 용어는 본 명세서의 맥락에서, 상기 재료가 적어도 30 중량%의 상기 재료, 바람직하게는 적어도 70%, 매우 바람직하게는 적어도 98 중량%의 상기 재료를 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
바람직하게는, 여과 구조체는 모노리식이고 여과 벽은 무기 산화물 재료를 기재로 하며, 특히 티탄산 알루미늄 또는 근청석 또는 심지어 멀라이트, 또는 이들 재료로부터 수득된 복합재를 기재로 한다.
바람직하게는, 상기 다공성 세라믹 재료의 조성물은 5 내지 15 중량%의 SiO2를 포함한다.
바람직하게는, 상기 다공성 세라믹 재료의 조성물은 7.5 중량% 미만의 MgO, 더 더욱 바람직하게는 5 중량% 미만의 MgO를 포함한다.
바람직하게는, 상기 다공성 세라믹의 조성물은 0.25% 미만의 산화물 Na2O 및/또는 K2O 및/또는 SrO 및/또는 CaO 및/또는 Fe2O3 및/또는 BaO 및/또는 희토류 산화물을 의도적인 첨가물 형태로 포함한다.
일반적으로, 티탄산 알루미늄-기재 다공성 세라믹의 조성물은 티탄산 알루미늄 상을 안정화시킬 수 있는 모든 공지의 장점을 가질 수 있다. "고온 안정성"이라는 표현은 티탄산 알루미늄-기재 재료가 미립자 필터의 통상적인 작업 조건 하에, 두 상으로, 즉 산화 티탄 TiO2과 산화 알루미늄 Al2O3로 분해되지 않는 능력을 의미하는 것으로 이해된다. 통상적으로, 이러한 성질은 전형적으로 X-선 회절로 재료에 존재하는 상을 결정한 다음, 이를 1100℃에서 10 시간 동안 열 처리하고, 동일한 X-선 회절 분석 방법을 이용하여 같은 조건 하에, 장비의 검출 한계에서 알루미나 및 산화 티탄의 출현에 대하여 검사하는 것으로 이루어진 안정성 시험에 의해 본 발명에 따라 측정된다.
본 발명에 따라 수득된 구조체의 벽을 구성하는 재료는 바람직하게는 20% 내지 65%, 바람직하게는 35% 내지 60%의 개방 다공도를 갖는다. 특히, 미립자 필터 응용에서, 너무 낮은 다공도는 너무 높은 압력 강하를 초래하는 한편, 너무 높은 다공도는 너무 낮은 기계적 강도를 초래한다. 재료의 다공도를 구성하는 세공의 부피 중간 직경 d50은 바람직하게는 5 내지 30 마이크로미터, 바람직하게는 8 내지 25 마이크로미터이다. 일반적으로, 의도하는 응용에서, 너무 낮은 세공 직경은 너무 높은 압력 강하를 초래하는 한편, 너무 높은 중간 세공 직경은 조악한 여과 효율을 초래하는 것이 일반적으로 인정된다.
유리하게는, 벽의 두께는 0.2 내지 1.0 mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 mm이다. 여과 요소 중 채널의 수는 바람직하게는 cm2 당 7.75 내지 62개이며, 상기 채널은 전형적으로 약 0.5 내지 9 mm2의 단면적을 갖는다.
필터가 조립된 모노리스로 이루어진 경우, 상기 조립된 구조를 구성하는 모노리스의 단면은 정사각형이며, 그 모노리스의 폭은 30 mm 내지 50 mm이다. 결합 재료는 본원에서, 마른 것이건 젖은 것이건, 경화 가능하고 실온에서 또는 건조 및/또는 열 처리 후 충분한 기계적 강도를 가질 수 있으며, 그 온도는 모노리스를 구성하는 재료(들)의 내화성을 정의하는 연화 또는 약화 온도를 넘지 않는, 입자 및/또는 섬유 배합물에 의해 형성된 성형가능한 조성물을 의미하는 것으로 이해된다.
"성형가능한"이라는 용어는 모노리스의 접합 면 위에 확산하는 데 필요한 가소성 변형이 진행될 수 있으며, 이들 요소에 대하여 충분한 접착성을 가져서, 이들을 강화시키거나 그 조립된 필터가 결합 작업 직후에, 또는 필요하다면 열 또는 화학적 처리 또는 UV 조사와 같은 또 다른 처리 후 취급될 수 있게 하는 조성물을 의미하는 것으로 이해된다.
결합 재료는 바람직하게는, 비-산화물, 예컨대 SiC, 질화 알루미늄 및/또는 질화 규소 및 옥시질화 알루미늄, 또는 특히 Al2O3, SiO2, MgO, TiO2, ZrO2, Cr2O3 또는 그의 임의의 혼합물을 포함하는 산화물로부터 선택된, 세라믹 또는 내화성 재료의 입자 및/또는 섬유를 포함한다.
조립되건 조립되지 않았건 필터는, 특히 열역학적 응력을 감소시키기 위해 결합 재료와 같은 무기 조성의, 조립된 필터에 체결된 코팅 시멘트를 바람직하게 갖는다.
본 발명은 또한, Pt 및/또는 Rh 및/또는 Pd와 같은 적어도 1종의 귀금속 및 임의로 CeO2, ZrO2 또는 CeO2-ZrO2와 같은 산화물을 전형적으로 포함하는, 적어도 1종의 지지된, 또는 바람직하게는 지지되지 않은 활성 촉매 상의 침착에 의해, 바람직하게는 함침에 의해, 전술한 구조체로부터 수득된, CO 또는 HC 및/또는 NOx 류의 오염 기체의 처리 및/또는 매연의 연소를 위한 촉매 필터에 관한 것이다. 그러한 필터는 특히 디젤 또는 가솔린 엔진의 배기 라인에서 촉매 지지체로, 또는 디젤 엔진의 배기 라인에서 미립자 필터로 응용가능하다.
필터를 포함하는 여과 장치는 또한, 상기 응용에 요구되는 단열 성질을 부여하기 위해, 필터 둘레에, 바람직하게는 무기 섬유로부터 형성된 섬유성 매트를 포함할 수도 있다. 무기 섬유는 바람직하게는 세라믹 섬유, 예컨대 알루미나, 멀라이트, 지르코니아, 산화 티탄, 실리카, 탄화 규소 또는 질화 규소 섬유, 또는 유리 섬유, 예컨대 R-유리 섬유이다. 이들 섬유는 용융된 산화물의 욕으로부터, 또는 유기금속 전구체의 용액으로부터 (졸-겔 공정) 출발하는 섬유화에 의해 수득될 수 있다. 상기 섬유성 매트는 바람직하게는 비-팽창성이다. 유리하게는, 이는 침상 펠트의 형태이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 전술한 바와 같은 미립자 필터의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 전술한 단계들을 포함한다.
예를 들어, 본 발명에 따르는 상기 구조체는 또한 티탄산 알루미늄-기재 및/또는 근청석-기재 알갱이의 초기 배합물로부터 수득될 수도 있다. 유리하게는, 상기 실시양태에 따르면, 티탄산 알루미늄-기재 또는 근청석-기재 분말은 60 마이크로미터 미만의 중간 직경을 갖는다.
입자 배합물 또는 그레인의 집합체의 "중간 직경" 또는 d50이라는 용어는 본 명세서의 맥락에서 상기 배합물 또는 상기 집합체의 그레인의 입자를 부피가 동일한 제1 및 제2 개체군으로 나누는 크기를 의미하는 것으로 이해되며, 이들 제1 및 제2 개체군은 각각 상기 중간 직경보다 큰 크기 및 그보다 작은 크기를 갖는 입자 또는 그레인만을 갖는다.
본 발명에 따르는 제조 방법은 일반적으로, 초기 분말 배합물을 페이스트 형태의 균질 생성물로 혼합하는 단계, 적합한 다이를 통해 형성된 그린 생성물을 압출하여 벌집형 모노리스를 수득하는 단계, 수득된 모노리스를 건조시키는 단계, 임의로 조립 단계, 및 공기 중에서 또는 산화 대기에서 1800℃를 넘지 않는, 바람직하게는 1650℃를 넘지 않는 온도에서 수행되는 연소 단계를 통상적으로 포함한다.
플러깅 단계 c) 및 f)는 예를 들어 US 4,557,773 또는 예를 들어 EP 1,500,482에 기재된 방법에 따라 수행될 수 있다. 플러깅 혼합물은 경화 가능한 젖은 또는 마른 입자 배합물이다. 구조체의 채널이 폐쇄된 이후 이들 배합물의 세팅(setting) 또는 경화(curing)는 건조 또는 예를 들어 수지의 경화로부터 나타날 수 있다. 마지막으로, 가열 시, 경화 후 잔류하는 물 또는 액체의 증발 속도를 증가시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따르는 플러깅 혼합물은 특히 위에 언급된 것들과 같은 내화성 분말, 무기 중공 구, 가소제, 분산제, 윤활제, 유기 및/또는 무기 성질의 순간 결합제, 화학적 결합제 및 세공-형성제, 뿐만 아니라 다른 형성 및/또는 소결 첨가제를 포함할 수 있다.
플러깅 혼합물을 생성하기 위해 통상적으로 사용되는 모든 내화성 분말이, 물론 여과 벽을 구성하는 재료의 조성을 고려하여, 사용될 수 있다. 내화성 분말은 특히 탄화 규소 및/또는 알루미나 및/또는 지르코니아 및/또는 실리카 및/또는 산화 티탄 및/또는 마그네시아, 또는 혼합 분말, 특히 혼합된 티탄산 알루미늄 또는 멀라이트 분말을 기재로 하는 분말일 수 있다. 바람직하게는, 내화성 분말은 융합된 생성물이다. 소결된 생성물을 사용하는 것도 가능하다.
"분말"이라는 용어는 본 발명의 맥락에서, 평균 또는 중간 직경 부근을 중심으로 하고 그 주변에 분포된 그레인 또는 입자 크기 분포 또는 직경을 특징으로 하는 그레인 또는 입자의 집합을 의미하는 것으로 통상적으로 이해된다. "그레인 또는 입자"라는 표현은 분말 또는 분말 배합물 내 개별 고체 생성물을 의미하는 것으로 이해된다.
바람직하게는 내화성 분말은 상기 플러깅 혼합물의 건조 무기 물질의 질량의 50% 초과, 바람직하게는 70% 초과를 나타낸다.
바람직한 실시양태에서, 플러깅 혼합물은 미립자 혼합물의 중량을 기준으로 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 80%를 나타내는 적어도 또는 몇 가지 티탄산 알루미늄 분말을 포함한다.
별법의 실시양태에 따르면, 연소 전 구조체의 플러깅 혼합물은, 구조체가 연소되는 동안 티탄산 알루미늄으로 전환되는, 티탄산 알루미늄 전구체 분말, 특히 알루미나 및 티탄 분말을 포함할 수 있다.
본 발명 및 그 장점은 이하의 비제한적 실시예를 읽으면 더 잘 이해될 것이다. 실시예에서, 모든 백분율은 중량 기준이다.
예시적 실시예 :
a) 융융 -캐스팅된 티탄산 알루미늄으로부터 수득된 분말의 제조:
모든 실시예에서, 백분율은 중량 기준이다. 전처리 단계에서, 티탄산 알루미늄은 다음의 원료로부터 제조되었다:
- 99.5%를 초과하는 Al2O3 순도 수준 및 90 μm의 중간 직경 d50을 갖는, 페치니(Pechiney)에 의해 상품명 AR75®로 판매되는 약 40 중량%의 알루미나;
- 95% 초과의 TiO2 및 약 1%의 지르코니아를 포함하고 약 120 μm의 중간 직경 d50을 갖는, 유럽 미네랄즈(Europe Minerals)에 의해 판매되는 금홍석 형태의 산화 티탄 약 50 중량%;
- 99.5%를 초과하는 SiO2 순도 수준 및 약 210 μm의 중간 직경 d50을 가지며 시프라코(SIFRACO)에 의해 시판되는 실리카 약 5 중량%;
- 98%를 초과하는 MgO 순도 수준을 가지고, 입자의 80%를 초과하는 양이 0.25 내지 1 mm의 직경을 갖는, 네드막(Nedmag)에 의해 판매되는 약 4 중량%의 마그네시아 분말.
반응성 산화물의 초기 배합물을 전기 아크 로에서 공기 중에, 전기적 산화 공정 하에 용융시켰다. 용융된 혼합물을 그 후, 신속한 냉각을 수득하기 위해 CS 금형 내에서 캐스팅하였다. 수득된 생성물을 제분하고 체질하여 다양한 입자 크기 분획의 분말을 수득하였다. 더욱 정확하게는, 제분 및 체질 작업은 결국 다음의 두 입자 크기 분획을 수득하기 위한 조건 하에 수행되었다:
- 본 발명에 따라 "조립" 분획이라는 용어로 나타내는, 50 마이크로미터와 실질적으로 동일한 중간 직경 d50을 특징으로 하는 입자 크기 분획; 및
- 본 발명에 따라 "미세" 분획이라는 용어로 나타내는, 1.5 마이크로미터와 실질적으로 동일한 중간 직경 d50을 특징으로 하는 입자 크기 분획.
본 명세서의 맥락에서, 중간 직경 d50은, 그 아래로 50 부피%의 개체수가 존재하는, 세디그래피(sedigraphy)에 의해 측정된 입자 직경을 나타낸다.
마이크로프로브 분석은 이와 같이 수득된 용융된 상의 모든 그레인이, 아래와 같이 산화물의 중량 백분율로 하기 조성을 가짐을 나타냈다 (표 1):
Al2O3 TiO2 MgO SiO2 CaO Na2O K2O Fe2O3 ZrO2 계
40.5 48.5 3.98 4.81 0.17 0.15 0.47 0.55 0.85 100.00
b) 그린 모노리스의 제조
먼저, 일련의 건조 그린 모노리스를 다음과 같은 방법으로 합성하였다.
다음 조성에 따라 분말을 믹서에서 배합하였다:
- 소위 50 μm의 중간 직경을 갖는 약 75%의 제1 분말 및 1.5 μm의 중간 직경을 갖는 25%의 제2 분말을 용융 캐스팅함으로써 미리 제조된 2종의 티탄산 알루미늄 분말의 배합물 100%.
다음, 상기 배합물의 총 질량에 대하여 이하의 것들을 선행 기술의 기법으로 가하여, 혼합 후 균일한 페이스트를 수득하는데, 그의 가소성이 다이를 통해 벌집형 구조체가 압출되는 것을 가능하게 하며, 연소 후 그 구조체는 표 2에서와 같은 치수 특성을 가졌다:
- 4 중량%의 셀룰로오스류 유기 결합제;
- 15 중량%의 세공-형성제;
- 에틸렌 글리콜에서 유래된 5%의 가소제;
- 2%의 윤활제 (오일);
- 0.1%의 계면활성제; 및
- 약 20%의 물.
다음, 수득된 그린 모노리스를 화학적으로 비결합된 수분 함량이 1 중량% 미만이 되도록 충분한 시간 동안 마이크로파 건조에 의해 건조시켰다. 건조 그린 모노리스의 개체수를 상기 개체수를 대표하는 3 개의 시리즈로 분류하였다.
실시예 1: (비교예)
이러한 방식으로 제조된 일련의 모노리스에서, 모노리스의 양 말단의 채널을 공지의 기술, 예를 들어 특허 US 4,557,773에 기재된 것을 이용하여 다음 조성을 만족시키는 혼합물로 플러깅하여, 상기 모노리스를 하나 걸러 채널 위에 밀봉할 수 있는 혼합물을 수득하였다:
- 소위 50 μm의 중간 직경을 갖는 약 66%의 제1 분말 및 1.5 μm의 중간 직경을 갖는 34%의 제2 분말을 용융 캐스팅함으로써 미리 제조된 2종의 티탄산 알루미늄 분말의 배합물 100%;
- 1.5%의 셀룰로오스류 유기 결합제;
- 21.4%의 세공-형성제;
- 0.8%의 카르복실산 기재 분산제; 및
- 약 55%의 물.
다음, 상기 모노리스를 1450℃의 온도에 도달할 때까지 점차적으로 공기 중에 연소하였고, 이를 4 시간 동안 지속하였다. 실시예 1에 따르는 이들 모노리스의 구조체는 표 2에 주어진 특성을 갖는 티탄산 알루미늄으로 이루어졌다.
실시예 2: (비교예)
제2 시리즈의 건조 그린 모노리스를, 채널 플러깅 없이, 1450℃의 온도에 도달할 때까지 점차적으로 공기 중에 연소하였고, 이를 4 시간 동안 지속하였다.
다음, 상기 모노리스를 연소 후, 다음 조성을 만족시키는 플러깅 혼합물로, 통상의 서양장기판 배열(채널 위에 하나 걸러)로 플러깅하였다:
- 소위 50 μm의 중간 직경을 갖는 약 66%의 제1 분말 및 1.5 μm의 중간 직경을 갖는 34%의 제2 분말을 용융 캐스팅함으로써 미리 제조된 2종의 티탄산 알루미늄 분말의 배합물 100%;
- 31%의 엘켐 (Elkem) 971U 실리카;
- 22 μm의 중간 직경을 갖는, 라이트(Reidt)의 제품인 소다-석회 유리 분말 ST300 25%;
- 1.5%의 셀룰로오스류 유기 결합제;
- 0.6%의 카르복실산 기재 분산제; 및
- 약 45%의 물.
다음, 교대로 (둘 중 하나의 채널) 플러깅된 모노리스를 1000℃의 최종 온도까지 열 처리하고, 이를 1 시간 동안 지속하였다. 실시예 2에 따르는 이들 모노리스의 구조체는 하기 표 2에 나타낸 특성을 갖는 티탄산 알루미늄으로 이루어졌다.
실시예 3 (본 발명):
실시예 2와는 달리, 건조 그린 모노리스의 제3 시리즈를 한쪽 말단에만 실시예 1에 따르는 플러그 혼합물로 플러깅하였는데, 이는 연소 지지체 상에 지탱하기 위한 면으로부터 반대 면 위의 말단이다. 다음, 이들 모노리스를 1450℃의 온도에 도달할 때까지 점차적으로 공기 중에 연소하였으며, 이를 4 시간 동안 지속하였다. 다음, 연소된 모노리스를 상기 말단 또는 실시예 2에 따르는 플러깅 혼합물을 이용하여 연소 지지체 위에 지탱하는 면 위에 플러깅하고, 그 후 1000℃의 최종 온도까지 열 처리를 실시하였으며, 이를 1 시간 동안 지속하였다.
실시예 3에 따르는 이들 모노리스의 구조체는 하기 표 2에 나타낸 특성을 갖는 티탄산 알루미늄으로 이루어졌다.
실시예 1 2 3
플러깅 모노리스의 양 말단 위에 그린 상태로 모노리스의 양 말단 위에 연소된 상태로 지탱하는 면에 반대되는 말단 위에 그린 상태로, 및 연소 후 다른 면 위에
연소 후 구조체의 특성:
벽두께 (μm)
길이 (mm)
직경 (mm)
320
152
144
320
152
144
320
152
144
중간 세공 직경 13 μm 13 μm 13 μm
다공도 44% 44% 44%
연소 시 필터의 수축율 9% 9% 9%
균열 필터 위에 벽과 플러그 사이에 없음
다공도 특성은 분체공학 9500 다공도측정기로 수행되는 고압 수은 다공도측정 분석에 의해 측정되었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에 따르는 필터 (1) 위에 균열(10)이 관찰되었고, 본 도면은 지탱하는 면으로부터 필터를 본 것이다.
실시예 2에 따라 제조된 필터의 채널 및 플러그를 주사 전자 현미경에 의해 상세히 관찰한 것은, 도 2에 나타내는 것과 같이, 벽(2)과 플러그(3) 사이에 균열(11)의 존재를 나타낸다. 실시예 3에 따라 제조된 필터 위에서 동일한 분석 및 조사는 그러한 결함을 나타내지 않았다. 도 3은 연소 도중 뒷면 위에서, 즉 필터의 지탱하는 면에 반대되는 면 위에서, 벽(2)과 플러그(3) 사이에 구조적 연속성을 나타낸다. 도 4는 정면에서, 벽(2)과 플러그(3) 사이의 접합부를 나타낸다. 본 발명에 따르는 실시양태에서, 앞면과 뒷면의 양면 위에 플러그(3)와 벽(2) 사이에 균열이 관찰되지 않았다.
뿐만 아니라, 4 g/l의 매연이 적재된 실시예 3에 따라 제조된 필터를 2-리터 직접 주입 디젤 엔진을 이용하는 엔진 시험 베드 위에서 시험하였다. 이는 SMPS (주사 운동성 입자 크기분류기, Scanning Mobility Particle Sizer) 유형의 프로브에 의해 측정된 여과 효율이 상기 필터의 경우 만족스러움을 확인시켜 주었다. 나중에 재생이 실시되는 필터는 육안 관찰 후 균열을 나타내지 않았으므로, 상기 여과 구조체는 내연기관, 특히 디젤 엔진의 배기 가스를 여과하는 데 사용될 수 있음을 보여준다.

Claims (14)

  1. 적어도 벌집형 구조체를 형성하는 단계, 벌집형 구조체를 연소(firing)하는 단계, 및 입구 및 출구 채널을 플러깅하는 단계를 포함하고,
    a) 벌집형 구조체를 연소하기 전 제1 말단에서 입구 채널의 일부를 플러깅하고;
    b) 벌집형 구조체가 연소된 후 제2 말단에서 출구 채널의 일부를 플러깅하는 것을 특징으로 하는, 다공성 여과 벽에 의해 분리된 서로 평행한 축의 길이방향의 인접한 채널의 열을 포함하고, 상기 채널은 구조체의 말단의 하나 또는 다른 것에서 교대로 플러깅되어 여과될 기체를 위한 입구 채널 및 출구 채널을 형성하고, 상기 기체가 상기 출구 채널로부터 입구 채널을 분리하는 다공성 벽을 통과하도록 하는, 미립자-적재된 기체를 여과하기 위한 벌집 형태의 여과 구조체를 수득하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 필터의 제1 말단에 놓인 플러그를 구성하는 재료는 상기 벽과 실질적으로 동일한 조성 및 구조적 연속성을 가지며, 필터의 제2 말단에 놓인 플러그는 상기 제1 말단에 놓인 플러그의 것(들)과 상이한 화학적 조성 및/또는 상이한 구조적 조성을 갖는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다음의 주요 단계들:
    a) 구조체의 구성 재료를 기재로 하는 조성물의 제조, 및 특히 상기 재료를 다이를 통해 압출하는 것에 의한 벌집형 구조체의 형성 단계;
    b) 열풍 건조, 마이크로파 건조, 130℃ 미만의 온도에서 동결 건조, 또는 상기 기술의 조합으로부터 선택된 기술을 이용하는 상기 구조체의 공기 중 건조 단계;
    c) 플러깅 재료의 조성물의 제조, 및 그린(green) 구조체의 제1 말단에서, 상기 조성물에 의한 채널의 일부의 밀봉 단계;
    d) 임의로, 열풍 건조, 마이크로파 건조, 130℃ 미만의 온도에서 동결 건조, 또는 상기 기술의 조합으로부터 선택된 기술을 이용하는 공기 건조 단계;
    e) 임의로 초기 결합제-제거 단계를 포함하는, 상기 구조체의 연소(firing) 단계;
    f) 플러깅 재료 조성물의 제조, 및 상기 연소된 구조체의 제2 말단에서, 단계 c) 도중 밀봉되지 않은 채널의 상기 조성물에 의한 밀봉 단계; 및
    g) 연소된 구조체의 제2 말단에 놓인 플러그의 건조 및/또는 열 처리 단계:
    를 포함하는, 구조체의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연소 단계 e)가 1300℃ 내지 1800℃의 온도에서 수행되는, 구조체의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 g)가 공기 건조, 열풍 건조, 마이크로파 건조, 130℃ 미만의 온도에서 동결 건조, 또는 그의 조합으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 건조 작업으로 이루어지는, 구조체의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 g)가 500℃ 내지 1100℃의 온도에서 적어도 1회의 열 처리로 이루어지는, 구조체의 제조 방법.
  7. 다공성 여과 벽에 의해 분리된 서로 평행한 축의 길이방향의 인접한 채널의 열을 포함하고, 상기 채널은 구조체의 말단의 하나 또는 다른 것에서 교대로 플러깅되어 여과될 기체를 위한 입구 채널 및 출구 채널을 형성하고, 상기 기체가 상기 출구 채널로부터 입구 채널을 분리하는 다공성 벽을 통과하도록 하며, 상기 구조체는 필터의 제1 말단에 놓인 플러그를 구성하는 재료가 상기 벽과 실질적으로 동일한 조성 및 구조적 연속성을 가지며, 필터의 제2 말단에 놓인 플러그는 상기 제1 말단에 놓인 플러그의 것(들)과 상이한 화학적 조성 및/또는 상이한 구조적 조성을 갖는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 방법에 의해 수득될 수 있는 벌집 형태의 여과 구조체.
  8. 제7항에 있어서, 입구 채널의 적어도 일부의 부피가 출구 채널의 적어도 일부의 부피와 상이한, 특히 더 큰 여과 구조체.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 다공성 벽이 티탄산 알루미늄을 기재로 하는 재료, 임의로 세라믹 및/또는 유리질 결합제 매트릭스를 더 포함하는 SiC를 기재로 하는 재료로 제조되고, 상기 유리질 매트릭스가 SiO2, 알루미나-기재 재료 또는 근청석-기재 재료를 포함하는, 여과 구조체.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그를 구성하는 재료가 다공성 벽을 구성하는 재료의 것과 실질적으로 동일한 화학적 조성을 갖는 여과 구조체.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 말단의 플러그의 재료 및 제2 말단의 플러그의 재료가 상이한 화학적 조성을 갖는 여과 구조체.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 말단의 플러그의 재료 및 제2 말단의 플러그의 재료가 실질적으로 동일한 화학적 조성을 갖지만, 특히 상이한 연소 또는 경화 온도 때문에 상이한 구조적 조성을 갖는 여과 구조체.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 지지된, 또는 바람직하게는 지지되지 않은, Pt 및/또는 Rh 및/또는 Pd와 같은 적어도 1종의 귀금속, 및 임의로 CeO2, ZrO2 또는 CeO2-ZrO2와 같은 산화물을 전형적으로 포함하는 활성 촉매 상을 더 포함하는 여과 구조체.
  14. 제2 말단이 미립자-오염된 배기 가스를 위한 입구 면을 형성하고, 제1 말단이 오염-없는 기체를 위한 출구 면을 구성하는 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따르는 여과 구조체를 포함하는 배기 라인.
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KR20170071476A (ko) * 2014-08-11 2017-06-23 테크놀로지 아방세 에 망브란 엥뒤스트리엘 유동 장애물을 갖춘 접선유동 세퍼레이터 요소 및 제조방법

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