KR20120091086A

KR20120091086A - 장착 매트

Info

Publication number: KR20120091086A
Application number: KR1020127009801A
Authority: KR
Inventors: 하랄트 하 크리크; 슈테판 에르 라이만; 울리히 쿤쩨
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-08-17
Also published as: CN102597442A; WO2011035116A1; US9605576B2; CN102597442B; US20120171081A1; EP2299074A1; JP5932646B2; EP2299074B1; JP2013505390A; BR112012005996A2; ZA201202800B; KR101735138B1

Abstract

오염 제어 장치용 장착 매트가 개시된다. 이 장치는 적어도 제1 시트 및 제2 시트와, 적어도 제1 시트 및 제2 시트를 함께 유지시키기 위한 적어도 하나의 유지 수단을 포함한다. 유지 수단은 (i) 유지 수단이 위치되는 영역에서 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 서로 평행한 움직임을 허용하면서 적어도 제1 시트 및 제2 시트를 함께 유지시키도록, 그리고/또는 (ii) 본체 주위에서의 랩핑시 파단됨으로써 유지 수단이 위치되는 영역에서 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 서로 평행한 움직임을 허용하도록 구성된다. 그러한 매트를 포함하는 오염 제어 장치 및 그러한 매트를 포함하는 오염 제어 장치를 제조하는 방법이 또한 개시된다.

Description

장착 매트{MOUNTING MAT}

본 발명은 장착 매트, 특히 오염 제어 요소를 하우징 내에 장착하기 위한 장착 매트에 관한 것이다.

가스 처리 장치, 특히 촉매 변환기(catalytic converter)와 같은 오염 제어 장치는 흔히 하우징 또는 케이싱 내에 수용되는 촉매 지지체인 오염 제어 요소를 포함한다. 오염 제어 요소는 흔히 골격 또는 허니콤 유형의 구조를 갖는 세라믹 재료로 제조된다. 그의 재료 및 구성으로 인해, 오염 제어 요소는 매우 부서지기 쉬울 수 있으며, 그와 같은 것으로서 그러한 오염 제어 요소를 그의 하우징 내에 장착하는 것에 관해 주의를 기울여야 한다. 오염 제어 요소가 하우징의 내부에서 이리저리 움직이는 것을 막기 위해 그리고 오염 제어 요소가 균열되거나 파쇄되게 할 수 있는 가능한 충격이 오염 제어 요소로 전달되는 것을 감소시키기 위해, 오염 제어 요소와 하우징 사이의 공간을 채우도록 장착 매트가 사용될 수 있다. 게다가, 하우징, 오염 제어 요소 및 장착 매트는 사용 동안에 극도의 주기적 가열 및 냉각을 받기 쉬울 수 있다.

오염 제어 요소를 장착하기 위해 일반적으로 사용되는 2가지 유형의 매트, 즉 팽창성 매트 및 비-팽창성 매트가 있다. 팽창성 매트는 하우징과 오염 제어 요소 사이의 간극이 항상 채워지도록 촉매 변환기의 가열 및 냉각 사이클에 의해 팽창하고 수축하는 재료로 형성된다. 이는 오염 제어 요소가 하우징에 대해 움직일 수 없음을 의미한다. 비-팽창성 매트는 전형적으로 오염 제어 요소와 하우징 사이의 간극보다 약간 더 두껍도록 구성된다. 이는 매트가 항상 오염 제어 요소 및 하우징의 벽과 접촉하여 어느 정도의 압축 하에 있으며, 하우징 내에서의 오염 제어 요소의 움직임이 방지됨을 의미한다. 각각의 경우에, 매트는 오염 제어 요소 주위에서 가스의 누출을 방지하도록 설계된다.

팽창성 매트를 사용한 촉매 변환기는 통상적으로, 하우징 내로 삽입하기 전에 오염 제어 요소의 외주 표면 주위로 랩핑(wrapping)되는 하나의 매트, 즉 재료의 대체로 직사각형 형상의 시트를 포함한다. 단일 매트를 사용하는 것과 관련된 문제점은 적절한 장착 압력을 형성하기에 적합한 두께의 매트가 오염 제어 요소 주위에 랩핑되는 동안 (특히 외부 표면 상에서) 균열되거나 (특히 내부 표면 상에서) 좌굴될 수 있다는 것이다.

재료의 2개의 시트를 포함하는 라미네이트(laminate)가 2개의 시트가 랩핑 공정 동안에 서로에 대해 움직이는 것이 자유롭기 때문에 균열 또는 좌굴 문제를 완화시키는 데 사용될 수 있음이 이전에 제안되었다.

도 1은 2층 장착 매트의 개략도이다. 장착 매트(1)는 2개의 시트(2, 3)를 포함하며, 여기서 각각의 시트는 내부 표면(4, 5)과 외부 표면(6, 7)을 포함하고, 각각의 시트의 내부 표면(4, 5)이 서로 접촉하도록 배열된다. 시트들은 2개의 시트의 내부 표면(4, 5)들 사이의 접착제 접합부(9)에 의해 중앙 영역(8)에서 함께 유지된다. 도 1의 최상부 시트(2)는 오염 제어 요소 주위에서 랩핑된 때 내부 시트를 나타내고, 하부 시트(3)는 오염 제어 요소 주위에서 랩핑된 때 외부 시트를 나타낸다.

일단 장착 매트가 형성되면, 이는 전형적으로 수동으로 오염 제어 요소 주위에 랩핑되고, 전형적으로 기계에 의해 수행되는 캐닝(canning)으로 알려진 공정으로 하우징 내로 삽입된다. 도 1에서와 같이 시트들을 함께 접합하는 것은 장착 매트를 형성하는 시트들이 서로를 향해 그리고 하우징의 내부 벽을 향해 자유로이 움직이는 것을 막으며, 이는 매트의 임의의 균열 및/또는 좌굴을 막는 데 도움을 준다.

이러한 2층 매트 설계는 자동차 산업 내에서 전형적이다. 예를 들어, 미국 특허 제5,032,441호 및 미국 특허 제5,332,609호 둘 모두는 2개의 시트가 매트의 중앙에서 또는 매트의 일단부에서 함께 유지되는 팽창성 장착 매트를 기술하였다.

그러나, 대량 거래 제품의 경우, 각각의 장착 매트를 랩핑하고 스터핑(stuffing)하기 위해 개별 작업자들을 이용하는 것은 시간 소모적이고 비용이 많이 든다. 따라서, 랩핑 및 캐닝 둘 모두가 자동 공정에 의해 수행되는 더욱 비용 효과적인 제조가 흔히 바람직하다. 이는 파일(pile)로부터 장착 매트를 집어 올리고, 장착 매트를 오염 제어 요소 주위에 랩핑하는 장치로 장착 매트를 전달하는 로봇을 포함할 수 있다. 시트들이 함께 접합되지 않은 매트의 부분 또는 매트의 단부가 장착 매트가 집어 올려진 때 아래로 떨어지거나 분리되게 하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 함께 체결되지 않은 시트들의 단부들이 분리되어 있어 취급 동안에 간극(10)을 생성할 수 있는 것을 도 1에서 볼 수 있다. 매트의 단부 또는 임의의 다른 부분이 분리되게 하면, 제1 시트 및 제2 시트가 접히거나 말릴 수 있어 랩핑 및 후속 캐닝 단계를 성공적으로 완료하기 어렵게 만드는 위험이 있다. 이는 높은 불량률, 스터핑 동안의 오염 제어 요소의 균열, 또는 사용 동안에 오염 제어 요소를 우회하는 배기 가스를 초래할 수 있다. 따라서, 랩핑 및 캐닝이 효과적으로 완료될 수 있도록 자동 공정에 사용되는 라미네이트가 접히지 않고 말리지 않는 것을 보장할 수 있을 필요가 있다.

본 발명은, 적어도 제1 시트 및 제2 시트; 적어도 제1 시트 및 제2 시트를 함께 유지시키기 위한 적어도 하나의 유지 수단을 포함하고, 여기서 유지 수단은 (i) 유지 수단이 위치되는 영역에서 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 서로 평행한 움직임을 허용하면서 적어도 제1 시트 및 제2 시트를 함께 유지시키도록, 그리고/또는 (ii) 본체 주위에서의 랩핑시 파단됨으로써 유지 수단이 위치되는 영역에서 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 서로 평행한 움직임을 허용하도록 구성되는, 오염 제어 장치용 장착 매트를 제공함으로써 이들 문제를 다루고자 한다.

장착 매트의 시트들을 함께 유지시키기 위해 유지 수단을 사용함으로써, 장착 매트는 특히 자동 공정 동안에 집어 올리고 운반하는 중에 분리되지 않는다. 게다가, 유지 수단은 랩핑 공정 동안에 시트들의 서로 평행한 움직임을 허용하여, 좌굴 및 균열을 방지한다.

바람직하게는, 시트들이 매트의 대향하는 에지 영역들에서 함께 유지되도록 적어도 2개의 유지 수단이 매트 상에 위치된다. 더 바람직하게는, 시트들이 매트의 대향하는 에지 영역들에서 그리고 매트의 대향하는 에지 영역들 사이의 영역에서 함께 유지되도록 적어도 3개의 유지 수단이 매트 상에 위치된다. 이 상황에서, 제1 유형의 유지 수단 및 제2 유형의 유지 수단이 제공될 수 있다.

바람직하게는, 유지 수단은 핀(pin), 스테이플(staple), 타이(tie), 밴드(band), 실(thread), 접착제 영역 및 가요성 링크 장치(linkage) 중 하나이다.

장착 매트는 고정 수단을 추가로 포함할 수 있으며, 고정 수단은 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 평면에 수직한 방향으로의 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 움직임이 고정 수단이 위치되는 영역에서 실질적으로 제한되도록 적어도 제1 시트 및 제2 시트를 실질적으로 서로 접촉하여 유지시키도록 구성된다.

이 고정 수단은 바람직하게는 매트의 중앙 영역에 위치된다. 고정 수단은 적어도 하나의 접착제 구역을 포함할 수 있다.

유지 수단은 200℃를 초과하는 온도에서 연소되는 재료로 형성될 수 있다.

적어도 제1 시트 및 제2 시트 중 하나의 시트의 적어도 하나의 에지는 적어도 제1 시트 및 제2 시트 중 다른 하나의 시트의 대응하는 에지로부터 오프셋될 수 있다.

바람직하게는, 제1 시트 및 제2 시트는 무기 섬유의 부직포 시트를 포함한다. 더 바람직하게는, 제1 시트 및/또는 제2 시트는 팽창성 재료를 포함한다. 대안적으로, 제1 시트 및/또는 제2 시트는 바람직하게는 비-팽창성 재료를 포함한다.

또한, 본 발명은 하우징, 하우징 내에 배열되는 오염 제어 요소, 및 전술된 바와 같은 장착 매트를 포함하고, 여기서 장착 매트는 하우징과 오염 제어 요소 사이에 형성되는 간극 내에 배치되는, 오염 제어 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 장착 매트를 제공하는 단계, 장착 매트를 오염 제어 요소 주위에 랩핑하는 단계, 및 장착 매트와 오염 제어 요소를 하우징 내에 배열하는 단계를 포함하는 오염 제어 장치의 제조 방법을 제공한다.

바람직하게는, 장착 매트는 자동 운반 수단에 의해 보관 영역으로부터 가공 영역으로 전달된다. 더 바람직하게는, 자동 운반 수단은 로봇이다.

본 발명은 이제 단지 예로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.

<도 1>
도 1 - 위에서 언급됨 - 은 2층 장착 매트의 개략도.
<도 2a>
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도.
<도 2b>
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2층 매트의 개략 평면도.
<도 3a>
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도.
<도 3b>
도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2층 매트의 개략 평면도.
<도 4a>
도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도.
<도 4b>
도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 2층 매트의 개략 평면도.
<도 5a>
도 5a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도.
<도 5b>
도 5b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 "Z"자형 단면을 갖는 개략적인 탭(tab).
<도 5c>
도 5c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 "U"자형 단면을 갖는 개략적인 탭.
<도 6>
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도.
<도 7>
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도.
<도 8>
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지 수단을 포함하는 3층 매트의 개략 측면도.
<도 9>
도 9는 본 발명의 제2 실시예 또는 제3 실시예에 따른 유지 수단을 포함하는 3층 매트의 개략 측면도.
<도 10>
도 10은 본 발명의 제4 실시예 또는 제5 실시예에 따른 유지 수단을 포함하는 3층 매트의 개략 측면도.
<도 11>
도 11은 오염 제어 장치/배기 가스 처리 장치의 개략도.

후술되는 본 발명의 실시예는 랩핑 공정 전에 그리고 랩핑 공정 동안에, 종래 기술에 따른 가스 처리 장치용 다층 장착 매트의 취급이 어떻게 개선될 수 있는지를 예시한다. 이러한 취급의 개선은 매트의 비-고정 부분들을 함께 유지시키기 위해 유지 수단을 도입함으로써 달성된다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도이다. 매트(11)는 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)를 포함하며, 이들 각각은 내부 표면(14, 15) 및 외부 표면(16, 17)을 각각 갖는다. 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)는 대향하는 에지 영역(18, 19)들 및 대향하는 에지 영역들 사이에 배치되는 중앙 영역(20)을 갖는, 대체로 직사각형의 형상이다. 접착제(미국 55144-1000 미네소타주 세인트 폴 쓰리엠 센터 소재의 쓰리엠(3M)으로부터 입수가능한 쓰리엠 트랜스퍼 테이프(Transfer Tape) 950) 구역으로부터 형성되는 고정 수단(9)이 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)를 이들이 실질적으로 서로 접촉하도록 함께 유지시키기 위해 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 중앙 영역(20)에 제공된다. 고정 수단(21)은 시트의 평면에 수직한 방향으로의 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 움직임이 고정 수단(21)이 위치되는 영역에서 실질적으로 제한되도록 배열된다.

고정 수단(21)에 의해 함께 유지되지 않는 2개의 시트의 대향하는 에지 영역(17, 18)들은 실(thread) 또는 복수의 실을 포함하는 유지 수단(22)에 의해 함께 유지된다. 유지 수단(22)은 유지 수단(22)이 위치되는 영역에서 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 서로 평행한 움직임을 허용하면서 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)를 함께 유지시킨다. 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)를 관통하는 실의 단부인 각각의 실(22)의 선단부(23)에는 시트를 통한 관통을 허용하기 위해 뾰족한 보유 수단이 구비되어, 일단 실이 양 시트들을 완전히 관통하면, 실은 시트들을 통해 후퇴될 수 없다. 실(22)의 대향 단부(24)는 시트를 통해 끌어당겨지는 것을 막는 보유 수단을 갖는다. 보유 수단은 실(22)이 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 움직임 동안에 우발적으로 또는 의도적으로 제거되는 것을 막는다. 이는 시트들의 에지 영역들이 취급 동안에 실질적으로 분리되지 않는 것을 보장하고, 실이 위치되는 영역에서 시트들의 서로 평행한 움직임이 랩핑 공정 동안에 허용된다.

도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2층 매트의 개략 평면도이다. 3개의 실(22)이 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있지만, 매트의 구성에 사용되는 실의 수량은 함께 유지되는 시트의 크기, 형상 및 두께와 특정 응용에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 실(22)이 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 각각의 코너의 영역에서, 또는 실질적으로 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 하나의 에지의 길이를 따라 연장되는 선 내에서, 제1 시트(12) 및 제2 시트(13) 둘 모두를 통해 삽입될 수 있다.

적합한 실은 강성, 가요성일 수 있거나 탄성 특성을 가질 수 있으며, 이들 각각은 특정 매트 재료 또는 오염 제어 요소 설계에 특정하게 선택될 수 있다. 실의 길이는 실이 취급 동안에 시트들의 서로 수직한 움직임은 제한하지만 랩핑 동안에 시트들의 서로 평행한 움직임은 제한하지 않도록 선택된다. 실은 매트의 취급 동안에 손상되지 않는 충분한 강도를 가질 것을 필요로 하지만, 매트를 본체, 예를 들어 오염 제어 요소 주위에 랩핑할 때 파단될 수 있다. 또한, 실은 가스 처리 장치의 사용 동안에, 장치의 작동 온도에서 연소되는 재료로 형성될 수 있으며, 여기서 전형적인 작동 온도는 200℃를 초과할 것 같다. 몇몇 응용에 적합한 유형의 실은 독일 D 82256 리비히스트라쎄 1 소재의 베르너 베커 시스테메 쭈어 바레나우스자이히눙 오하게(Werner Becker Systeme zur Warenauszeichnung oHG)로부터 입수가능한 "바녹 나일론 마이크로스페이스 페인(Banok Nylon Microspace fein)"과 같은 것일 것이다. 바람직한 경우, 핀 또는 스테이플과 같은 대안적인 유지 수단이 사용될 수 있다.

도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도이고, 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2층 매트의 개략 평면도이다. 매트와 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)는 본 발명의 제1 실시예와 관련하여 전술된 바와 동일한 일반적 구성의 것이다. 이러한 제2 실시예에서, 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 에지 영역(고정 수단(22)에 의해 함께 유지되지 않음)들은 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 에지 영역(18, 19)의 외부 표면(16, 17) 주위에 배열되는 좁은 밴드 또는 밴드들을 포함하는 유지 수단(25)에 의해 함께 유지된다. 밴드(25)는 재료의 얇은 스트립으로 형성되며, 이때 스트립의 단부들이 함께 접합되어 밴드를 형성한다. 밴드(25)는 시트들의 에지 영역들이 취급 동안에 실질적으로 분리되지 않고, 밴드(25)가 위치되는 영역에서 시트들의 서로 평행한 움직임이 랩핑 공정 동안에 허용되도록 배열된다. 밴드(25)는 밴드가 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)를 제위치에 유지시키기 위한 부가적인 보조물로서 제위치에 유지되도록 제1 시트(12) 및 제2 시트(13) 중 하나의 시트의 외부 표면(16, 17)들 중 하나에 접합될 수 있다.

밴드(25)는 매트의 취급 동안에 손상되지 않는 충분한 강도를 가질 것을 필요로 하지만, 랩핑 공정 동안에 파쇄될 수 있다. 이는 밴드가 밴드 주위에서 양호한 강도를 가질 수 있지만, 전단력에 대한 밴드의 저항은 약할 수 있음을 의미한다. 밴드(25)는 가스 처리 장치의 사용 동안에, 전형적으로는 200° 이상의 온도에 있는, 장치의 작동 온도에서 연소되는 재료로 형성될 수 있다. 밴드 형태로 사용되기보다는, 단부들이 함께 결속된, 즉 단부들이 동일 표면 상에 함께 접합된 루프 형태의 타이(tie)로서 재료의 스트립이 사용될 수 있다. 2개의 밴드가 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있지만, 매트의 구성에 사용되는 밴드의 수량은 함께 유지되는 시트의 크기, 형상 및 두께와 특정 응용에 따라 변할 수 있다. 바람직하게는, 재료의 밴드는 종이 재료, 플라스틱 필름, 또는 플라스틱 또는 텍스타일(textile) 리본의 스트립이다. 상기와 같은 입수가능한 쓰리엠 트랜스퍼 테이프 950과 같은 테이프의 스트립이 또한 밴드(25)로서 사용될 수 있다.

도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도이고, 도 4b는 본 발명에 따르는 제3 실시예에 따른 2층 매트의 개략 평면도이다. 역시, 매트와 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 전반적 구성은 본 발명의 제1 실시예에 관해 전술된 바와 같다. 이러한 제3 실시예에서, 고정 수단(21)에 의해 함께 유지되지 않는 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 에지 영역(18, 19)들은 재료의 좁은 스트립 또는 좁은 스트립들을 포함하는 유지 수단(26)에 의해 함께 유지된다. 스트립(26)은 제1 개별 시트(12)의 외부 표면(17) 주위에 랩핑되고, 양단부에서 제2 개별 시트(13)의 외부 표면(16)에 부착된다. 예를 들어, 스트립(19)의 단부는 매트의 내부 면을 형성하는 제1 개별 시트(12)의 외부 표면(17)에 부착되어, 매트의 외부 면을 형성하는 제2 개별 시트(13)의 단부를 스트립(26)이 지지하게 할 수 있거나, 그 역이 또한 성립할 수 있다. 스트립(26)은 시트들의 에지 영역들이 취급 동안에 실질적으로 분리되지 않고, 스트립(26)이 위치되는 영역에서 시트들의 서로 평행한 움직임이 랩핑 공정 동안에 허용되도록 배열된다. 스트립의 단부는 상기와 같은 입수가능한 쓰리엠 트랜스퍼 테이프 950과 같은 접착 테이프에 의해 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)에 부착된다. 테이프는 취급 동안에 충분한 강도 및 시트에 대한 점착력을 갖지만, 랩핑 공정 동안에 파쇄될 수 있고, 가스 처리 장치의 사용 동안에, 전형적으로 200℃ 초과인 장치의 작동 온도에서 연소될 수 있다.

스트립(26)은 또한 매트의 취급 동안에 손상되지 않는 충분한 강도를 가질 것을 필요로 하지만, 랩핑 공정 동안에 또한 파쇄될 수 있다. 스트립은 또한 가스 처리 장치의 사용 동안에, 장치의 작동 온도에서 연소되는 재료로 형성될 수 있다. 2개의 스트립이 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있지만, 매트의 구성에 사용되는 스트립의 수량은 함께 유지되는 시트의 크기, 형상 및 두께와 특정 응용에 따라 변할 수 있다. 따라서, 이 실시예는 함께 결합되거나 접합되는 밴드(25)의 단부들과는 대조적으로, 스트립(26)의 단부들이 함께 결합되거나 접합되지는 않는다는 점에서 전술된 제2 실시예와는 상이하다.

본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예의 유지 수단은 재료의 좁은 밴드 또는 좁은 스트립으로서 기술된다. 이들 실시예 둘 모두에서의 대안은 매트의 시트들을 함께 유지시킬 목적을 위한 재료의 넓은 밴드 또는 스트립의 사용이다. 밴드 또는 스트립의 폭은 시트들의 에지 영역들이 취급 동안에 실질적으로 분리되지 않고, 밴드 또는 스트립이 위치되는 영역에서 시트들의 서로 평행한 움직임이 랩핑 공정 동안에 허용되도록 선택된다. 넓은 밴드 또는 스트립을 위해 선택되는 재료는 밴드 또는 스트립이 매트의 효율적인 랩핑에 영향을 미치거나 매트에 손상을 초래하지 않고서 랩핑 공정 동안에 매트의 형태를 따를 수 있게 하도록 적합한 특성을 가질 것을 필요로 한다. 예를 들어, 매트의 취급 동안에 손상되지 않는 충분한 강도를 갖지만 랩핑 공정 동안에는 또한 파쇄될 수 있는 얇은 종이 또는 얇은 가요성 또는 탄성 플라스틱 필름으로 형성되는 밴드 또는 스트립이 사용될 수 있다. 밴드 또는 스트립은 2개만이 매트의 대향하는 에지들에서 필요할 정도로 충분히 넓을 수 있다. 이들 유지 수단은 고정 수단과 함께 또는 고정 수단 없이 사용될 수 있다. 대안적으로, 유지 수단은 취급 동안에 시트들을 함께 유지시키는 데 하나의 밴드 또는 스트립만이 필요하도록 매트의 길이와 유사한 길이를 갖는 밴드 또는 스트립일 수 있다. 유사하게, 단일 유지 수단이 고정 수단과 함께 또는 고정 수단 없이 사용될 수 있다.

전술된 밴드(25) 또는 스트립(26)에는 정보, 부품 번호, 또는 기계 또는 작업자 판독가능 코드가 원하는 대로 인쇄될 수 있다.

도 5a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도이다. 매트와 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 전반적 구성은 위에서 제1 실시예에 관해 기술된 바와 동일하다. 이러한 제4 실시예에서, 고정 수단(21)에 의해 함께 유지되지 않는 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 에지 영역들은 시트(12, 13)의 내부 표면(14, 15)에 부착되는 탭(27) 또는 탭들을 포함하는 유지 수단에 의해 함께 유지된다. 도 5b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 "Z"자형 단면을 갖는 개략적인 탭이고, 도 5c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 "U"자형 단면을 갖는 개략적인 탭이다. "Z"자형 탭(28)은 재료의 단일 스트립을 3개의 영역으로 접고 제1 영역의 표면을 제1 시트(12)에 그리고 제3 영역의 대향 표면을 제2 시트(13)에 접합함으로써 형성될 수 있다. "U"자형 탭(29)은 재료의 단일 스트립을 3개의 영역으로 접고 제1 영역의 표면을 제1 시트(12)에 그리고 제3 영역의 동일 표면을 제2 시트(13)에 접합함으로써 형성될 수 있다. 각각의 탭(28, 29)은, 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)에 접촉하고 이에 접합될 탭(28, 29)의 표면에 접착제 층(30)이 적용된 얇은 재료로 형성되는 가요성 링크 장치이다. 탭(28, 29)은 시트(12, 13)들의 에지 영역(18, 19)들이 취급 동안에 실질적으로 분리되지 않고, 탭(28, 29)이 위치되는 영역에서의 시트(12, 13)들의 서로 평행한 움직임이 랩핑 공정 동안에 허용되도록 제1 시트(12)와 제2 시트(13) 사이에 부착된다. 탭(28, 29)은 매트의 취급 동안에 손상되지 않는 충분한 강도를 가질 필요가 있지만, 랩핑 공정 동안에는 파쇄될 수 있다. 2개의 탭(28, 29)이 도 5a에 도시되어 있지만, 매트의 구성에 사용되는 탭(28, 29)의 수량은 함께 유지되는 시트(2, 3)들의 크기, 형상 및 두께와 특정 응용에 따라 변할 수 있는데, 예를 들어 4개의 탭(28, 29)이 대신 사용될 수 있다. 원하는 경우, "Z"자형이든 "U"자형이든 탭(28, 29)의 유형도 또한 상호 변경될 수 있다. 종이, 플라스틱 필름, 테이프 또는 리본의 스트립이 탭을 형성하기에 적합하며, 이때 상기와 같은 입수가능한 쓰리엠 트랜스퍼 테이프 950과 같은 접착제가 탭(28, 29)을 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)에 접합하기 위해 사용된다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도이다. 매트와 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 전반적 구성은 위에서 제1 실시예에 관해 기술된 바와 동일하다. 이러한 제5 실시예에서, 고정 수단(21)에 의해 함께 유지되지 않는 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 에지 영역들은 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 내부 표면(14, 15)에 적용되는 이산된 접착제 구역들을 포함하는 유지 수단(30)에 의해 함께 유지된다. 이산된 접착제 구역(30)들은 시트들의 에지 영역들이 취급 동안에 실질적으로 분리될 수 없도록 충분한 강도 및 시트에 대한 점착력을 갖는 고온 용융(hot melt) 접착제 재료(미국 55144-1000 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 센터의 쓰리엠으로부터 입수가능한 쓰리엠 3731 또는 쓰리엠 3748)의 스폿(spot)들을 포함한다. 접착제 구역(30)들은 오염 제어 요소와 같은 본체 주위에서의 랩핑시 파단되며, 이는 유지 수단이 위치되는 영역에서 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 서로 평행한 움직임을 허용한다. 접착제는 접착제가 가스 처리 장치의 사용 동안에 장치의 작동 온도에서 연소될 수 있도록 선택될 수 있다. 2개의 접착제 구역이 도 6에 도시되어 있지만, 접착제 구역의 크기 및 구역 내의 접착제 스폿의 수량 및/또는 매트의 구성에 사용되는 구역의 개수는 함께 유지되는 시트들의 크기, 형상 및 두께와 특정 응용에 따라 변할 수 있다.

도 7은 제6 실시예에 따른 2층 매트의 개략 측면도이다. 이러한 제6 실시예에서, 제1 시트(12)와 제2 시트(13) 사이의 고정 수단(21)은 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 에지 영역(18, 19)들 중 하나를 향해 오프셋되어 매트의 중앙 영역(20)에 있지 않다. 유지 수단(31)이 고정 수단(21)에 의해 함께 유지되지 않는 시트의 대향 에지 영역에서 시트들을 함께 유지시킨다. 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 관해 전술된 유지 수단들 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 소정 응용의 경우, 취급 동안 매트의 중앙 영역(20)에서의 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 분리를 피하기 위해, 매트의 중앙 영역(20)에 부가적인 유지 수단(32)을 제공하는 것이 또한 필요할 수 있다. 역시, 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 관해 전술된 유지 수단들 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 단일 유지 수단(31)이 도 7에 도시되어 있지만, 매트의 구성에 사용되는 유지 수단의 유형 및 수량은 함께 유지되는 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)의 크기, 형상 및 두께와 특정 응용에 따라 변할 수 있다. 체결 수단(21)을 시트의 하나의 에지 영역을 향해 적용하는 것은, 선택되는 유지 수단에 따라, 하나의 유지 수단만이 필요할 수 있기 때문에 유리하다. 하나 초과의 유지 수단이 사용되면, 제1 유형 및 상이한 제2 유형의 유지 수단이 사용될 수 있다.

위의 실시예들에서, 고정 수단(9)은 전사 테이프에 의해 제공되는 접착제이다. 그러나, 다른 유형의 접착제, 예를 들어 고온 용융 접착제, 감압 접착제, 시트들 사이의 양면 접착 테이프, 매트의 중앙 영역의 외부 표면 주위에 랩핑되는 접착 테이프, 또는 스프레이 접착제가 대신 사용될 수 있다. 특히, 고온 용융 접착제(쓰리엠 3731 또는 쓰리엠 3748) 또는 스프레이 접착제(쓰리엠 74, 역시 위에서 상세히 설명된 쓰리엠 주소로부터 입수가능함)가 전사 테이프보다 우선적으로 사용될 수 있다. 대안적으로, 기계적 고정 수단이 사용될 수 있다. 기계적 고정 수단이 사용되면, 제1 시트(12) 및 제2 시트(13)가 상기 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 기술된 유지 수단들 중 임의의 것과 동일한 방식으로 함께 유지되는 것이 허용가능하다. 예를 들어, 실, 밴드, 스트립, 스테이플, 핀, 타이 또는 가요성 링크 장치가 유지 수단으로서 사용될 수 있다. 시트들이 유지 수단만을 사용하여 함께 유지되는 장착 매트는 하나의 고정 공정만이 장착 매트의 구성에 적용될 필요가 있다는 제조에서의 이점을 가질 것이다.

상기 실시예들은 2개의 시트를 포함하는 장착 매트의 예를 보여 준다. 그러나, 장착 매트는 응용, 랩핑되는 오염 제어 요소의 크기, 또는 채워질 필요가 있는 오염 제어 요소와 하우징 사이의 공간의 크기에 따라 2개, 3개, 4개 이상의 시트를 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지 수단을 포함하는 3층 매트의 개략 측면도이다. 제1 실시예의 2층 매트에 적용된 것과 동일한 실(13)이 제1 시트(12), 제2 시트(13) 및 제3 시트(32)를 포함하는 매트에 적용될 수 있음을 볼 수 있다. 그러한 다층 매트의 경우, 실(33)은 시트(12, 13, 32)들 모두를 함께 유지시키기 위해 이들 모두를 통해 관통한다.

유사하게, 도 9는 본 발명의 제2 실시예 또는 제3 실시예에 따른 유지 수단을 포함하는 3층 매트의 개략 측면도이다. 제2 실시예 또는 제3 실시예의 2층 매트에 적용된 것과 동일한 밴드 또는 스트립 유지 수단이 제1 시트(12), 제2 시트(13) 및 제3 시트(32)를 포함하는 장착 매트에 적용될 수 있다. 도 9는 3개의 시트(12, 13, 32)들의 외부 표면(16, 17)들 주위에 적용되는 유지 수단(37)을 도시한다. 유지 수단(37)으로서 밴드가 사용되는 경우, 밴드는 취급 동안에 시트들 중 임의의 시트를 제위치에 유지시키기 위해 그 임의의 시트에 부착될 수 있다. 접착제는 제1 시트(12)(매트의 내부 표면을 형성함) 또는 제2 시트(13)(매트의 외부 표면을 형성함)의 외부 표면들 중 임의의 것, 또는 제3 (및 중앙) 시트(32)의 면(40)에 적용될 수 있다. 유지 수단(37)으로서 스트립이 사용되는 경우, 스트립의 단부는 제2 시트(13)의 외부 표면(17) 또는 제1 시트(12)의 외부 표면(16)에 부착될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예 또는 제5 실시예에 따른 유지 수단을 포함하는 3층 매트의 개략 측면도이다. 제4 실시예 또는 제5 실시예의 2층 매트에 적용된 것과 동일한 탭 유지 수단이 제1 시트(12), 제2 시트(13) 및 제3 시트(32)를 포함하는 장착 매트에 적용될 수 있다. 그러한 다층 매트의 경우, 유지 수단(38)은 시트들 모두가 함께 유지되도록 시트(12, 13, 32)들 각각 사이에 적용될 필요가 있을 것이다.

제1 실시예 내지 제5 실시예 중 임의의 실시예의 유지 수단이 2개, 3개, 4개 이상의 시트를 포함하는 다층 장착 매트에 적용될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

매트를 형성하는 제1 시트, 제2 시트 및 제3 시트(해당되는 경우)가 상이한 크기를 갖는 것이 바람직할 수 있는데, 예를 들어, 보다 큰 크기의 시트가 오염 제어 요소에 대해 최외부 시트이어서, 오염 제어 요소 주위에 랩핑된 때 보다 큰 직경이 얻어진다. 이는 시트들의 단부들이 합쳐지는 영역에서 보다 양호한 맞춤 및 개선된 밀봉을 가능하게 할 수 있고, 밀봉 영역 주위에서의 가스 누출의 가능성을 감소시킨다. 시트는 대향하는 에지들을 갖는 정사각형 또는 대체로 직사각형의 형상일 수 있거나, 도 2b, 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 시트의 하나의 에지 상에 설부(tongue)가 제공되어 시트의 다른 대향 에지에 제공되는 절결 부분과 정합 맞춤을 형성할 수 있다. 그러한 특징부는 시트들의 단부들이 결합되는 영역 주위에서 임의의 가스 누출 경로를 감소시킴으로써, 사용 중일때 매트의 밀봉 효율을 또한 개선할 수 있다. 그러나, 시트는 설부 특징부 없이 대체로 직사각형일 수 있거나, 당업계에 공지된, 밀봉을 돕기 위한 다른 특징부를 구비할 수 있다.

각각의 시트의 치수 및 형상은 설계 또는 응용에 의해 요구되는 대로 동일하거나 상이할 수 있다. 장착 매트를 형성하는 재료의 시트의 치수는 응용, 더 구체적으로는 오염 제어 요소와 하우징의 치수에 의존한다. 각각의 시트의 두께는 전형적으로 4 ㎜ 내지 10 ㎜ 범위이지만, 이로 제한되지 않는다. 시트의 치수는 전형적으로 4 ㎝ 내지 40 ㎝ 폭 및 30 ㎝ 내지 120 ㎝ 길이의 범위이지만, 이로 제한되지 않는다.

장착 매트가 대향하는 긴 에지들 및 대향하는 짧은 에지들을 갖는 직사각형인 경우, 매트의 시트는 폭방향으로 오프셋 - 즉 대향하는 긴 에지들은 정렬되지 않음 - 될 뿐만 아니라 길이방향으로 오프셋 - 즉, 대향하는 짧은 에지들은 정렬되지 않음 - 될 수 있다. 소정 캐닝 공정의 경우, 특히 "스터핑(stuffing)"으로 알려진 방법의 경우, 매트의 시트가 폭방향 및 길이방향 둘 모두로 오프셋되는 것이 유리할 수 있다. 스터핑 공정 동안에, 매트 및 오염 제어 요소 둘 모두를 용기 내로 가압될 깔때기 내에 배치하는 것이 일반적이다. 이러한 공정 동안에, 스터핑 후 매트의 에지가 오염 제어 요소와 정렬되지 않도록 매트가 전단되는 것이 가능하다. 이는 매트의 유지 효율의 감소를 야기하고, 매트를 배기 가스에 의한 에지 부식에 더욱 취약하게 만든다. 매트를 폭방향으로 오프셋시키는 것은 스터핑 공정 동안 전단의 가능성을 감소시킬 수 있다. 매트를 길이방향으로 오프셋시키는 것은 오염 제어 요소의 외부 주위에서 보다 양호한 시일을 제공할 수 있다. 결과적으로, 제1 매트(12) 또는 제2 매트(13) 중 하나의 매트의 적어도 하나의 에지가 제1 매트(12) 또는 제2 매트(13) 중 다른 매트의 대응하는 에지로부터 오프셋되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 다층 팽창성 장착 매트, 다층 비-팽창성 장착 매트, 또는 팽창성 및 비-팽창성 층들의 조합을 포함하는 장착 매트에 적용될 수 있다. 시트를 형성하기 위해 사용되는 재료는 사용 동안에 시트가 노출될 온도 범위와 장착될 오염 제어 요소의 유형과 같은 요인들을 포함한 응용에 의존한다. 적합한 팽창성 시트 재료는 전형적으로 내화성 세라믹 섬유, 생분해성 세라믹 섬유, 유리 섬유 또는 이들의 블렌드와 같은 무기 섬유, 비팽창 질석, 및 스티렌-부타디엔 격자 또는 메타크릴레이트 중합체와 같은 결합제를 포함한다. 적합한 비-팽창성 시트 재료는 전형적으로 다결정질 섬유, 유리 섬유 또는 비정질 세라믹 섬유와 같은 무기 섬유, 및 아크릴레이트 중합체와 같은 유기 결합제를 포함한다. 당업자에게 공지된 바와 같은 적합한 재료가 사용될 수 있다. 전술된 것과 같은 예시적인 매트 재료가 참고되어야 하는 미국 특허 제3,916,057호, 미국 특허 제4,305,992호, 및 유럽 특허 제1,495,807호에 의해 제안된다.

전형적으로, 백금, 팔라듐 및 로듐과 같은 촉매 재료의 코팅을 지지하는 세라믹 또는 스테인레스강 허니콤 구조체로부터 오염 제어 요소가 형성된다. 하우징은 장착 매트에 의해 보호되는 세심한 취급을 요하는 요소를 내장하는, 프레스 또는 압연 가공된 스테인레스강 케이싱으로 형성될 수 있다. 도 11은 오염 제어 장치의 개략도이다. 장착 매트(39)는 오염 제어 요소(40)와 하우징(41) 사이에 형성되는 간극 내에 배치되어 그의 맞춤된 위치에서 도시되어 있다. 오염 제어 장치는 가공 스테이션에서 장착 매트(39)를 잡고 이를 오염 제어 요소(40) 주위에 랩핑하여 이를 오염 제어 요소(40)와 하우징(41) 사이의 간극 내에 배열함으로써 제조된다. 이는 매트(39)에 의해 둘러싸인 오염 제어 요소(40)를 하우징(41) 내로 삽입함으로써 행해진다. 매트들이 파일(pile)을 이루어 보관되는 보유 영역으로부터 가공 스테이션으로 장착 매트를 수송하기 위해 로봇과 같은 자동 운반 수단이 사용된다. 전술된 본 발명의 실시예들에 따른 매트들 중 임의의 것이 오염 제어 장치를 형성하기 위해 사용될 수 있거나, 오염 제어 장치를 형성하는 데 사용될 수 있다.

Claims

오염 제어 장치용 장착 매트(mat)로서,
적어도 제1 시트(sheet) 및 제2 시트;
적어도 제1 시트 및 제2 시트를 함께 유지시키기 위한 적어도 하나의 유지 수단을 포함하고,
유지 수단은 (i) 유지 수단이 위치되는 영역에서 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 서로 평행한 움직임을 허용하면서 적어도 제1 시트 및 제2 시트를 함께 유지시키도록, 그리고/또는 (ii) 본체 주위에서의 랩핑(wrapping)시 파단됨으로써 유지 수단이 위치되는 영역에서 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 서로 평행한 움직임을 허용하도록 구성되는 장착 매트.
제1항에 있어서, 시트들이 매트의 대향하는 에지(edge) 영역들에서 함께 유지되도록 매트 상에 위치되는 적어도 2개의 유지 수단을 포함하는 장착 매트.
제1항에 있어서, 시트들이 매트의 대향하는 에지 영역들에서 그리고 매트의 대향하는 에지 영역들 사이의 영역에서 함께 유지되도록 매트 상에 위치되는 적어도 3개의 유지 수단을 포함하는 장착 매트.
제2항 또는 제3항에 있어서, 제1 유형의 유지 수단 및 제2 유형의 유지 수단을 포함하는 장착 매트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유지 수단은 핀(pin), 스테이플(staple), 타이(tie), 밴드(band), 실(thread), 접착제 영역, 및 가요성 링크 장치(linkage) 중 하나인 장착 매트.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 수단을 추가로 포함하며, 고정 수단은 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 평면에 수직한 방향으로의 적어도 제1 시트 및 제2 시트의 움직임이 고정 수단이 위치되는 영역에서 실질적으로 제한되도록 적어도 제1 시트 및 제2 시트를 실질적으로 서로 접촉하여 유지시키도록 구성되는 장착 매트.
제6항에 있어서, 고정 수단은 매트의 중앙 영역에 위치되는 장착 매트.
제7항에 있어서, 고정 수단은 적어도 하나의 접착제 구역을 포함하는 장착 매트.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 유지 수단은 200℃를 초과하는 온도에서 연소되는 재료로 형성되는 장착 매트.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 제1 시트 및 제2 시트 중 하나의 시트의 적어도 하나의 에지는 적어도 제1 시트 및 제2 시트 중 다른 하나의 시트의 대응하는 에지로부터 오프셋되는 장착 매트.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시트 및 제2 시트는 무기 섬유의 부직포 시트를 포함하는 장착 매트.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시트 및/또는 제2 시트는 팽창성 재료를 포함하는 장착 매트.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시트 및/또는 제2 시트는 비-팽창성 재료를 포함하는 장착 매트.
하우징,
하우징 내에 배열되는 오염 제어 요소; 및
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 장착 매트를 포함하고,
장착 매트는 하우징과 오염 제어 요소 사이에 형성되는 간극 내에 배치되는 오염 제어 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 장착 매트를 제공하는 단계;
장착 매트를 오염 제어 요소 주위에서 랩핑하는 단계; 및
장착 매트와 오염 제어 요소를 하우징 내에 배열하는 단계를 포함하는 오염 제어 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 장착 매트는 자동 운반 수단에 의해 보관 영역으로부터 가공 영역으로 전달되는 오염 제어 장치의 제조 방법.
제16항에 있어서, 자동 운반 수단은 로봇인 오염 제어 장치의 제조 방법.