KR100842195B1 - 유지 시일러 및 배기 가스 처리 장치 - Google Patents

유지 시일러 및 배기 가스 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은, 미처리 배기 가스의 누설을 억제할 수 있는 유지 시일러, 및 그러한 유지 시일러를 사용하는 배기 가스 처리 장치를 제공하는 것이다.
무기 섬유를 포함하는 매트 기재 및 이 매트 기재의 표면에 제공된 보호 시트를 구비하며, 직사각형 형상으로 형성되는 유지 시일러로서,
상기 보호 시트는 보호 시트의 표면 내에서 신장 이방성을 가지며,
상기 보호 시트는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 유지 시일러의 장변 방향에 대해 0 이외의 각도가 되도록, 매트 기재의 표면에 설치되는 유기 시일러가 제공된다.

Description

유지 시일러 및 배기 가스 처리 장치{HOLDING SEALER AND EXHAUST GAS PROCESSING DEVICE}
도 1 은 본 발명의 유지 시일러의 구성예이다.
도 2 는 본 발명의 유지 시일러 및 배기 가스 처리체를 케이스에 결합한 상태를 도시하는 개략도이다.
도 3 은 종래의 유지 시일러를 구비하는 코팅된 배기 가스 처리체를 케이스에 강제 맞춤시킨 상태를 개략적으로 도시하는 사시도 및 A-A 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 유지 시일러를 구비하는 코팅된 배기 가스 처리체를 케이스에 강제 맞춤시킨 상태를 개략적으로 도시하는 사시도 및 B-B 단면도이다.
도 5 는 코팅된 배기 가스 처리체를 강제 맞춤법으로 케이스에 배치하는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 배기 가스 처리 장치의 일 구성예를 도시하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 배기 가스 처리체
24 유지 시일러
26 매트 기재
28 보호 시트
44, 440 코팅된 배기 가스 처리체
50 맞춤 볼록부
60 맞춤 오목부
61 볼록부
65 간극
67 밀집 주름
70, 71 단변
본 발명은 무기 섬유를 포함하는 매트 기재 및 매트 기재의 표면에 설치되는 보호 시트를 구비하는 유지 시일러 및 그러한 유지 시일러를 포함하는 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다.
금세기에 들어서 자동차의 수가 크게 증가하고 있으며, 자동차 수의 증가와 함께 자동차 엔진에서 나오는 배기 가스량도 급격하게 증가하고 있다. 특히, 디젤 엔진에서 나오는 배기 가스의 여러 가지 물질은 환경 오염을 일으켜, 현재, 이 물질들은 세계 환경에 심각한 영향을 주고 있다.
이러한 상황에서, 다양한 배기 가스 처리 장치가 제안되었고, 이들이 실용화되고 있다. 일반적인 배기 가스 처리 장치는 엔진의 배기 메니폴드에 연결된 배기관상에 케이스 (예컨대, 금속 등으로 이루어짐) 를 구비하며, 이 케이스에는, 셀 벽에 의해 나뉘는 수많은 셀을 구비하는 배기 가스 처리체가 배치된다. 일반적으로, 이 셀들은 벌집 구조이며, 이 경우, 배기 가스 처리체를 벌집 구조체라고 부른다. 배기 가스 처리체의 예로서, 촉매 캐리어 및 디젤 파티큘레이트 필터 (DPF) 등과 같은 배기 가스 필터가 있다. 예컨대, DPF 의 경우, 상기 구조에 기초하여, 배기 가스가 각각의 셀을 통해 배기 가스 처리체를 통과하는 동안 미립자가 셀 벽에 트랩되어, 미립자가 배기 가스에서 제거될 수 있다. 배기 가스 처리체의 구성 재료는 금속, 합금, 세라믹 등이다. 세라믹을 포함하는 배기 가스 처리체의 일반적인 예로서, 코디어라이트 (cordierite) 로 구성된 벌집 필터가 공지되어 있다. 최근, 내열성, 기계적 강도, 화학적 안정성 등의 관점에서, 배기 가스 처리체로서 다공성 탄화규소 소결체가 사용되고 있다.
보통, 상기 배기 가스 처리체와 케이스 사이에 유지 시일러를 배치한다. 차량 운행중의 케이스의 내벽과 배기 가스 처리체의 접촉으로 인한 파손을 방지하고, 케이스와 배기 가스 처리체 사이의 간극에서 배기 가스가 누설되는 것을 방지하기 위해 유지 시일러를 사용한다. 또한, 유지 시일러는 배기 가스의 배기 압력에 의해 배기 가스 처리체가 탈락하는 것을 방지하는 중요한 역할을 한다. 게다가, 반응성을 안정화시키기 위해 배기 가스 처리체는 고온으로 유지될 필요가 있고, 또한 유지 시일러는 내열성을 가질 필요가 있다. 이러한 요건을 충족하는 구조재로서, 알루미나계 섬유 등과 같은 무기 섬유를 포함하는 시트재가 있다.
유지 시일러는 배기 가스 처리체의 개방 면을 제외한 외면 중 적어도 일부에 권회되며, 예컨대, 유지 시일러의 양 모서리는 결합되고, 유지 시일러는 테이핑에 의해 배기 가스 처리체와 일체로 고정되어 사용된다. 그 후, 이 일체의 것을 케이스에 압입하여 배기 가스 처리 장치에 조립한다.
여기서, 이 유지 시일러가 배기 가스 처리체의 외주면에 권회될 때, 유지 시일러에는 권회 방향을 따라 장력이 발생한다. 이 장력은, 상이한 원주 길이 (외주 길이와 내주 길이의 차이) 로 인해, 유지 시일러의 외측면에서 현저하게 발생한다. 이 때문에, 유지 시일러의 강도가 충분하지 않을 경우, 특히, 유지 시일러를 배기 가스 처리체에 권회할 때에, 유지 시일러의 외면에 균열이 발생할 수 있다. 이러한 균열은 유지 시일러의 밀봉 능력을 감소시켜, 미처리 배기 가스의 누설을 발생시킨다.
이 때문에, 이러한 균열의 발생으로 인한 미처리 배기 가스의 누설을 방지하기 위해서, 유지 시일러의 케이스 내벽과 접촉하는 측 (즉, 외주 측) 표면에 가요성을 갖는 보호 시트를 제공하는 것이 제안되었다 (예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이 방법에서, 가요성을 가지며 유지 시일러에 제공되는 보호 시트로 인해, 유지 시일러의 외주측에서의 균열의 발생이 억제되어, 미처리 배기 가스의 누설을 방지할 수 있고 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 특표 2001-521847 호 공보
그러나, 특허 문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 보호 시트가 가요성을 가지며 유지 시일러에 배치되는 유지 시일러를 사용할 경우, 유지 시일러를 케이스에 강제 맞춤시킬 때의 케이스의 내벽과의 마찰에 의해 유지 시일러에는 큰 전단력이 가해진다. 이 때문에, 케이스에 강제 맞춤한 이후, 유지 시일러에는 부분적인 위치 어긋남 및 밀집 주름이 발생한다. 이 때문에, 간극이 형성되는 경우가 있다. 일단 이러한 간극이 형성되면, 유지 시일러의 권회 단계에서의 균열이 없더라도, 배기 가스 처리 장치의 사용시에, 유지 시일러에서 미처리 배기 가스가 누설될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명의 일반적인 목적은, 매트 기재에 보호 시트가 제공되는 유지 시일러에 대해 미처리 배기 가스의 누설을 더 억제할 수 있는 유지 시일러를 제공하는 것이며, 또한 그러한 유지 시일러를 사용하는 배기 가스 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 무기 섬유를 포함하는 매트 기재 및 이 매트 기재의 표면에 제공된 보호 시트를 구비하며, 직사각형 형상으로 형성되는 유지 시일러로서,
상기 보호 시트는 보호 시트의 면 내에서 신장 이방성을 가지며,
상기 보호 시트는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 유지 시일러의 장변 방향에 대해 0 이외의 각도가 되도록, 상기 매트 기재의 표면에 설치되는 유기 시일러가 제공된다. 유지 시일러의 장변 방향이 권회 방향이 되고, 보호 시트가 외주측이 되도록 본 발명의 유지 시일러를 배기 가스 처리체 등의 부품의 외주면에 권회하고, 이 유지시일러를 케이스내에 압입할 경우, 보호 시트의 변형 완화 효과에 의해, 부분적인 위치 어긋남 및/또는 유지 시일러의 밀집 주름으로 인한 간극의 발생이 바람직하게 억제될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유지 시일러에 있어서, 보호 시트의 최대 신장 방향이 실질적으로 유지 시일러의 장변 방향에 직교하도록, 매트 기재의 표면에 보호 시트를 제공하는 것이 바람직하다. 이 경우, 더 뛰어난 변형 완화 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유지 시일러에 있어서, 보호 시트는 폴리프로필렌으로 만들어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유지 시일러에 있어서, 매트 기재는 무기 바인더 및/또는 유기 바인더를 포함할 수 있다. 매트 기재에 상기 바인더를 첨가함으로써, 섬유들 사이의 결합력이 증가되고, 구성된 유지 시일러는 다루기가 쉬워진다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 다른 양태에 따라,
배기 가스 처리체;
무기 섬유를 포함하는 매트 기재 및 이 매트 기재의 표면에 제공되는 보호 시트를 구비하는 유지 시일러로서, 배기 가스 처리체의 외주면 중 적어도 일부에 보호 시트가 외주측을 향하도록 권회되어 사용되며, 상기 보호 시트는 보호 시트의 표면 내에서 신장 이방성을 가지고, 상기 보호 시트는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 유지 시일러의 장변 방향에 대해 0 이외의 각도가 되도록, 매트 기재의 표면에 설치되는 유지 시일러; 및
상기 배기 가스 처리체 및 상기 유지 시일러를 수용하는 케이스를 구비하는 배기 가스 처리 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치의 보호 시트의 상기 효과에 의해, 유지 시일러로부터의 미처리 배기 가스의 누설이 억제될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치에 있어서, 배기 가스 처리체는 촉매 캐리어 또는 배기 가스 필터일 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따라, 배기 가스 처리 장치를 위한 본 발명의 유지 시일러를 사용하여, 유지 시일러로부터의 미처리 배기 가스의 누설을 바람직하게 억제할 수 있다.
이어서, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이하의 설명에서, 매트 기재는 유지 시일러의 기본 부분을 구성하는 무기 섬유를 포함하는 매트재를 의미한다. 보호 시트는 매트 기재의 1 이상의 표면을 덮도록 놓여지는 시트재를 의미한다. 그러므로, 본 발명의 유지 시일러는 매트 기재 및 보호 시트를 포함한다. 또한, 시트재의 재질에 특히 제한은 없고, 시트재에는, 종이, 플라스틱, 부직포, 및 박엽지 (silk paper) 를 포함하는 시트의 표면 내부에서 신장 이방성을 나타내는 모든 시트재가 포함될 수 있다.
도 1 에, 본 발명의 유지 시일러의 구성예가 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 유지 시일러를 포함하는 배기 가스 처리 장치의 분해도가 도 2 에 도시되어 있다.
도 1 에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 유지 시일러는 장변 (X 방향에 평행한 변) 및 단변 (Y 방향에 평행한 변) 을 구비하며, 유지 시일러는 실질적으로 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 맞춤 볼록부 (50) 및 맞춤 오목부 (60) 가 단변 (70, 71) 에 각각 설치되어 있다. 또한, 단변 (71) 의 맞춤 오목부 (60) 옆에는 2 개의 볼록부 (61) 가 형성되어 있다. 그러나, 본 발명의 유지 시일러의 단변 (70, 71) 은, 도 1 의 형태로 한정되지 않고, 예컨대, 도 1 에 도시되어 있는 맞춤부를 구비하지 않는 변의 형태로 사용될 수 있으며, 단변 모두 또는 각각은 복수의 맞춤 볼록부 (50) 및 맞춤 오목부 (60) 를 구비하는 형태로 사용될 수 있다. 또한, 본 원에 있어서, "실질적으로 직사각형 형상" 은 도 1 에 도시되어 있는 바와 같이 단변에 한 쌍의 맞춤 볼록부 (50) 및 맞춤 오목부 (60) 를 구비하는 직사각형 형상을 포함하는 일반적인 개념을 의미한다. 또한, "실질적으로 직사각형 형상" 에는 장변과 단변 사이의 각이 90°이외의 형상 (예컨대, 곡률을 갖는 형상) 을 포함한다.
이 유지 시일러 (24) 는, 장변 방향이 권회 방향 (X 방향) 이 되도록 사용된다. 유지 시일러 (24) 가 촉매 캐리어 등의 배기 가스 처리체 (20) 주위에 권회되어 있을 때는, 맞춤 볼록부 (50) 및 맞춤 오목부 (60) 가 서로 맞춰지고, 유지 시일러 (24) 는 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이 배기 가스 처리체 (20) 에 고정된다. 그 후, 유지 시일러 (24) 가 권회되어 있는 배기 가스 처리체 (20) (이하, 코팅된 배기 가스 처리체 (210) 라 함) 는 금속 등으로 이루어진 원통형 케이스 (12) 에 압입방식에 의해 설치된다.
여기서, 본 발명에서는, 유지 시일러 (24) 는, 유지 시일러의 기부인 매트 기재 (26) 및 매트 기재 (26) 에 적층되어 있는 보호 시트 (28) 로 구성되어 있다. 보호 시트 (28) 는, 배경 기술에서 설명한 바와 같이, 유지 시일러 (24) 가 배 기 가스 처리체 (20) 에 권회되어 있을 때, 유지 시일러 (24) 의 외주측에 발생할 수 있는 균열의 발생을 억제하기 위해서 배치된다. 따라서, 유지 시일러 (24) 는, 유지 시일러 (24) 가 배기 가스 처리체 (20) 에 권회될 때, 보호 시트 (28) 가 외측을 향하도록, 배기 가스 처리체 (20) 에 권회된다. 도 1 의 예에 있어서, 보호 시트 (28) 는, 최대 신장 방향 (30) 이 유지 시일러 (24) 의 단변 방향 (Y 방향) 이 되도록, 즉 권회 방향에 실질적으로 직교하는 방향이 되도록, 배치된다.
본 발명의 유지 시일러 (24) 에서 획득된 효과를 종래의 보호 시트를 구비하는 유지 시일러와 비교하여 이하에서 설명할 것이다.
도 3 및 도 4 는, 종래의 보호 시트를 구비하는 유지 시일러 (240) 및 본 발명의 보호 시트를 구비하는 유지 시일러 (24) 를 포함하는 코팅된 배기 가스 처리체 (440, 44) 가 압입방식 의해 케이스 (12) 에 각각 설치되어 있는 코팅된 배기 가스 처리체 (440, 44) 의 개략적인 사시도를 도시한다. 또한, 도 3 및 도 4 의 아래쪽에는, 각각 도 3 및 도 4 의 맞춤부 (50) ((60)) 를 통과하는 A-A 단면도 (도 3) 및 B-B 단면도 (도 4) 가 도시되어 있다. 이 도면에서는, 명확화를 위해 케이스 (12) 를 생략하였다.
일반적으로, 보호 시트 (28) 는 신장과 관련하여 면 내에서 이방성을 갖는다. 보통의 경우에, 보호 시트 (28) 는, 최대 신장을 나타내는 방향 (30) 이 유지 시일러 (240) 의 장변 방향 (도 1 의 X 방향) 에 실질적으로 평행하도록 배치된다. 이는, 권회시에 유지 시일러 (240) 를 쉽게 다룰 수 있기 때문이다. 이 경우, 보호 시트 (28) 의 최대 신장이 나타나는 방향 (30) 은, 도 3 에 도시되 어 있는 바와 같이, 코팅된 배기 가스 처리체 (440) 의 원주방향에 일치한다. 이러한 상태로, 코팅된 배기 가스 처리체 (440) 가 케이스 (12) 에 압입될 경우, 압입시에 케이스의 내벽으로부터 받는 마찰력으로 인해, 유지 시일러 (240) 에는 부분적인 위치 어긋남 및/또는 밀집 주름 (67) 이 생길 가능성이 높다. 특히, 이러한 부분적인 위치 어긋남 및/또는 밀집 주름 (67) 이 맞춤부에 생기면, 도 3 에서 보는 바와 같이 맞춤 볼록부 (50) 와 맞춤 오목부 (60) 는 맞춰지지 않게 되고, 맞춤 볼록부 (50) 와 맞춤 볼록부 (50) 옆의 볼록부 (61) 사이에는 일방 (또는 양방) 으로 간극 (65) 이 형성된다. 이러한 간극은 미처리 배기 가스의 누설 원인이 된다.
이에 반하여, 본 발명은, 최대 신장이 나타나는 방향 (30) 이 유지 시일러 (24) 의 장변 방향 (도 1 의 X 방향) 에 실질적으로 평행하지 않도록 (예컨대, 도 4 에 도시되어 있는 바와 같이, 실질적으로 직교하도록) 보호 시트 (28) 가 배치되는 특징을 갖는다. 이 경우, 유지 시일러 (24) 에는, 케이스의 내벽으로부터 받는 상기 마찰력으로 인한 부분적인 위치 어긋남 및/또는 밀집 주름 (67) 이 잘 발생하지 않는다. 본 발명의 보호 시트 (28) 에 있어서는, 압입 방향을 따라 신축이 일어날 수 있어, 유지 시일러 (24) 의 전체 변형이 완화되기 때문이다. 특히, 도 4 에 도시되어 있는 바와 같이, 보호 시트 (28) 의 최대 신장이 나타나는 방향 (30) 이 실질적으로 유지 시일러 (24) 의 단변 방향이 되도록 배치될 때, 이 방향 (30) 은 코팅된 배기 가스 처리체 (44) 의 압입 방향에 실질적으로 평행하다. 이 때문에, 방향 (30) 은 보호 시트 (28) 의 압입 방향으로의 최대 신축성을 가 지게 되고, 매우 뛰어난 변형 완화 효과를 제공한다. 그러므로, 코팅된 배기 가스 처리체 (44) 를 케이스 (12) 에 압입하여도, 본 발명의 유지 시일러 (24) 에는, 도 3 에 도시되어 있는 바와 같은 부분적인 위치 어긋남 및/또는 밀집 주름 (67) 및 맞춤부의 간극 (65) 이 잘 형성되지 않는다.
따라서, 본 발명의 유지 시일러 (24) 의 외주부에서는, 유지 시일러 (24) 가 배기 가스 처리체 (20) 에 권회될 때에, 보호 시트에 의해, 균열의 발생이 억제될 뿐만 아니라, 유지 시일러 (24) 의 부분적인 위치 어긋남 및/또는 밀집 주름 및 맞춤부의 간극의 발생도 억제된다. 그러므로, 본 발명의 유지 시일러를 사용하는 배기 가스 처리 장치에서는, 두 효과에 의해, 미처리 배기 가스의 누설이 바람직하게 억제될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 보호 시트 (28) 의 재질은 특히 제한되지 않지만, 예컨대, 폴리프로필렌 등과 같은 가요성을 갖는 플라스틱 재료 등이 바람직하다.
보호 시트 (28) 의 두께는 특정 두께로 한정되지 않는다. 그러나, 보호 시트가 너무 얇으면, 상기 병형 완화 효과는 약해진다. 한편, 보호 시트가 너무 두꺼우면, 보호 시트를 다루기가 어려워진다. 이 때문에, 보호 시트의 두께는 1 ㎛ 와 1 ㎜ 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 보호 시트 (28) 의 두께와 기부인 매트 기재 (26) 의 두께의 비는 특정 비로 한정되지 않지만, 약 1:10 과 약 1:1000 사이의 범위인 것이 바람직하고, 약 1:50 과 약 1:200 사이의 범위에 있는 것이 더 바람직하다.
또한, 보호 시트 (28) 와 매트 기재 (26) 의 접착 방법은 특정 방법으로 한 정되지 않는다. 특히, 유기 바인더 등을 포함하는 접착제를 통해 양자를 접착하는 것이 바람직하다.
이 유지 시일러 (24) 는, 상술한 바와 같이, 보호 시트 (28) 가 외측을 향하도록 (즉, 보호 시트 (28) 가 케이스 (12) 를 향하도록) 배기 가스 처리체 (20) 의 외주부에 권회되고, 유지 시일러의 단부 (70, 71) 가 함께 맞춰지고 고정되어, 유지 시일러가 사용된다. 그 후, 유지 시일러 (24) 가 권회되어 있는 배기 가스 처리체 (20) 는 압입방식에 의해 케이스 (12) 에 장착되어, 배기 가스 처리 장치가 구성된다.
압입방식이란, 케이스 (12) 의 개구부 중 일측에서 코팅된 배기 가스 처리체 (44) 를 케이스 (12) 에 밀어넣어, 코팅된 배기 가스 처리체 (44) 를 소정의 위치에 배치하는 배기 가스 처리 장치 (10) 를 구성하는 방법이다. 코팅된 배기 가스 처리체 (44) 를 케이스 (12) 에 삽입하는 것을 용이하게 하기 위해서, 도 5 에 도시되어 있는 바와 같이, 일단부에서 타단부로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하며, 케이스 (12) 의 내경과 거의 같아지도록 최소 내경이 조정되는 압입 공구 (15) 를 사용할 수 있는 경우가 있다. 이 경우, 코팅된 배기 가스 처리체 (44) 는 압입 공구 (15) 의 넓은 내경측에서 삽입되어, 최소 내경측을 통해 케이스 (12) 에 배치된다.
이와 같은 방법으로 구성되는 배기 가스 처리 장치 (10) 의 일 구성예가 도 6 에 도시되어 있다. 도 6 의 예에 있어서, 배기 가스 처리체 (20) 는 가스 유동에 평행한 방향으로 다수의 관통공을 구비하는 촉매 캐리어이다. 예컨대, 촉 매 캐리어는 벌집 형상의 다공성 탄화규소 등으로 구성된다. 또한, 본 실시예의 배기 가스 처리 장치 (10) 는 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예컨대, 배기 가스 처리체 (20) 는, 관통공의 단부가 체크무늬형태로 밀봉되는 DPF 일 수 있다. 이러한 배기 가스 처리 장치에 있어서, 상기 유지 시일러 (더 정확하게는, 보호 시트) 의 효과 때문에, 이 장치로 유입되는 배기 가스는 처리되지 않은 채로 유지 시일러를 통과하여 배출되지 않는다.
본 발명의 유지 시일러를 제조하는 방법의 일례를 이하에서 설명한다.
본 발명의 유지 시일러의 매트 기재는 초지법에 의해 제조될 수 있다. 초지법은 보통 습식처리라고도 불리며, 초지법 (papermaking method) 은, 초지에서와 마찬가지로 각각 섬유의 혼합, 교반, 개섬, 슬러리화, 종이 성형, 및 압축 건조 공정을 통해 유지 시일러를 제조하는 처리 방법이다.
우선, 소정량의 무기 섬유 원료, 무기 바인더, 및 유기 바인더를 물에 혼합한다. 예컨대, 무기 섬유 원료로서, 알루미나 및 실리카의 혼합 섬유의 원면 벌크가 사용될 수 있다. 그러나, 무기 섬유 원료는 상기의 재료로 한정되지 않으며, 예컨대, 무기 섬유 원료는 알루미나 및 실리카만으로 구성될 수 있다. 예컨대, 무기 바인더로는 알루미나 졸 (sol) 및 실리카 졸 등이 사용된다. 또한, 유기 바인더로는 라텍스 등이 사용된다.
다음으로, 획득된 혼합물을 초지기 등으로, 교반하여, 개섬(開纖)된 섬유 슬러리를 조제한다. 일반적으로, 교반 및 개섬 처리는 약 20 ~ 120 초 동안 실행된다. 그 다음, 획득된 슬러리를 성형기에서 원하는 형상으로 성형하고, 탈수 하여 매트 기재의 원료 매트를 획득한다.
또한, 이 원료 매트를 가압기 등으로 압축한 다음, 소정의 온도에서 가열하고 건조시킨다. 압축 처리는, 통상의 압축을 끝낸 후에 획득되는 매트 기재의 밀도가 약 0.10 g/cm3 ~ 0.40 g/cm3 가 되도록 실행된다. 가열 및 건조 처리는, 원료 매트를 오븐 등의 가열 처리기 내에 배치하여, 약 5 ~ 60 분 동안 약 90 ~ 150 ℃ 에서 실행된다. 이러한 처리를 통해 매트 기재를 제조한다.
획득된 매트 기재는 다루기 쉽게 절단되고, 소정의 최종 형상으로 더 절단된다.
다음으로, 절단된 매트 기재의 한쪽 면에 바인더를 코팅하고, 소정의 형상 (보통은, 매트 기재의 한쪽 면과 동일한 치수의 형상) 을 갖는 보호 시트를 그 위에 붙인다. 이 경우, 최대 신장 방향이, 완성 후의 유지 시일러의 장변 방향 (도 1 에서 X 방향) 에 실질적으로 직교하도록, 보호 시트를 붙이는 것이 바람직하다. 그러나, 보호 시트의 최대 신장 방향은 상기의 방향으로 한정되지 않는다. 유지 시일러에서 상기의 효과를 얻는 경우라면, 보호 시트의 최대 신장 방향은, 유지 시일러의 장변 방향을 제외한 어떤 방향이라도 된다.
바인더는 특정 바인더로 한정되지 않지만, 유기 수지가 바인더로서 바람직하다. 유기 바인더로서, 아크릴 수지 (ACM), 아크릴니트릴-부타디엔 고무 (NBR), 및 스티렌-부타디엔 고무 (SBR) 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 바인더의 양은 매트 기재에 대해서 1.0 wt% 와 10.0 wt% 범위인 것이 바람직 하다. 유기 바인더의 양이 1.0 wt% 미만이면, 보호 시트의 접착 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한, 유기 바인더의 양이 10.0 wt% 를 초과하면, 배기 가스 처리 장치의 사용시 배출되는 유기 성분의 양이 증가한다.
다음 단계에서, 가열 압축 건조법으로, 바인더를 건조시키고 응고시킨다. 이 때문에, 보호 시트가 매트 기재에 접착된다. 건조 처리는 95 ~ 155 ℃ 정도의 온도에서 실행된다. 온도가 95 ℃ 미만이면, 건조 시간이 더 길어지고, 제조 효율이 감소된다. 또한, 유기 바인더를 사용하는 경우에 건조 온도가 155 ℃ 를 넘으면, 유기 바인더가 자체적으로 분해되기 시작되고, 유기 바인더에 의한 접착성이 손상된다.
따라서, 최대 신장을 나타내는 보호 시트가 원하는 배열 방향으로 매트 기재의 표면에 배치되는 유지 시일러를 획득할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 따른 유지 시일러를 사용하여, 미처리된 배기 가스의 누설이 바람직하게 억제되는 배기 가스 처리 장치를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 효과를 예를 이용하여 설명한다.
실시예
본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 본 발명의 유지 시일러를 사용하여 각종 시험을 실행하였다. 이하의 순서로 유지 시일러를 제조하였다.
유지 시일러의 제조 1
알루미나 섬유의 원면 벌크 1200 g, 유기 바인더 (라텍스) 60 g, 무기 바인더 (알루미나 졸) 12 g, 및 물을 첨가하였고, 원료 용액의 섬유 밀도가 0.5 wt% 가 되도록 혼합물을 혼합하였다. 그 다음, 초지기에서 60 초 동안 원료 용액을 교반하였다. 이와 같이 하여, 교반되고 개섬된 원료 용액을 930 ㎜ × 515 ㎜ × 400 ㎜ 의 치수를 갖는 성형기로 옮겼다. 그 다음, 성형기의 저면에 배치한 메쉬를 통해 수분을 제거함으로써, 알루미나 섬유의 원료 매트를 얻었다. 다음에는, 원료 매트를 120 ℃ 의 온도에서 30 분 동안 프레스 건조시켰고, 14 ㎜ 의 두께 및 0.19 g/cm3 의 밀도를 갖는 매트 기재를 획득하였다.
매트 기재의 한쪽 면에 매트 기재의 중량에 대해 약 5 wt% 농도의 약 30 ml 의 라텍스를 코팅하였고, 그 위에 PP (폴리프로필렌) 부직포 A (제품명: ELTAS, PO3015, 아사히 카세이 센이 (Asahi-Kasei Seni)) 를 제공하였다. 최대 신장 방향이 완성 후의 유지 시일러 샘플의 단변 방향에 실질적으로 평행하게 되도록, PP 부직포 A 를 매트 기재에 설치하였다. 다음으로, 120 ℃ 의 온도 및 30 kPa 의 압력에서 라텍스를 건조하고 경화시킨 다음, 매트 기재 및 PP 부직포 A 를 접착시켰다. 이 매트 기재를, 200 ㎜ 의 수직변 (Y 방향) 및 440 ㎜ (맞춤 볼록부 및 맞춤 오목부를 제외함) 의 수평변 (X 방향) 을 갖는 도 1 에 도시되어 있는 형상의 치수로 절단하여, 유지 시일러 샘플을 획득하였다. 상기와 같이 획득한 유지 시일러 샘플을 실시예 1 과 같이 절단하였다. 또한, 실시예 1 에서와 동일한 방법으로, PP 부직포 A 의 최대 신장 방향이 실질적으로 유지 시일러 샘플의 장변 방향에 평행하게 되도록, 매트 기재에 보호 시트를 배치하는 방법으로 유지 시일러 샘플을 제조하였다. 이 샘플을 비교예 1 로 정한다.
다음으로, 실시예 1 에서와 동일한 방법으로, 신축 특성이 다른 PP 부직포 B (제품명: ELTAS, PO3020, 아사이 카세이 센이 (주)) 를 보호 시트로 사용한 실시예 2 및 비교예 2 의 유지 시일러를 제조하였다. 실시예 2 에서는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 실질적으로 유지 시일러 샘플의 단변에 평행하게 되도록 보호 시트를 배치하였다. 비교예 2 에서는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 실질적으로 유지 시일러 샘플의 장변에 평행하게 되도록 보호 시트를 배치하였다.
또한, 실시예 1 에서와 동일한 방법으로, 신축 특성이 다른 PP 부직포 C (제품명: ELTAS, PO3030, 아사히-카세이 센이) 를 보호 시트로 사용한 실시예 3 및 비교예 3 의 유지 시일러를 제조하였다. 실시예 3 에서는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 실질적으로 유지 시일러 샘플의 단변에 평행하게 되도록 보호 시트를 배치하였다. 비교예 3 에서는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 실질적으로 유지 시일러 샘플의 장변에 평행하게 되도록 보호 시트를 배치하였다.
또한, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 신축 특성이 다른 PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 PE (폴리에틸렌) 부직포 D (제품명: ELTAS, EW5015, 아사히 카세이 세니) 를 보호 시트로 사용한 비교예 4 의 유지 시일러를 제조하였다. 비교예 4 에서는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 실질적으로 유지 시일러 샘플의 장변에 평행하게 되도록 보호 시트를 배치하였다.
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4 와 관련되는 평가용 샘플의 두께, 인장 강도, 신장량, 및 다른 특징 등의 데이터를 표 1 에 도시하였다.
Figure 112007048012231-pat00001
표 1 에서, 원주 차이 비 (P) 는, 유지 시일러가 권회될 때 나타나는 유지 시일러의 외주 (LO) 와 내주 (LI) 사이의 차이를 나타내는 지표이다. 원주 차이 비를 다음의 식으로 나타낸다.
P = (LO - LI) / LI × 100 (1)
또한, JIS-L1906 (일반 장섬유 - 부직포 시험법) 의 "표준시 시험" 의 설명서에 따라 각각의 보호 시트에 대한 인장 강도 및 신장량을 측정하였다.
평가 시험
다음으로, 상기 방법으로 제조된 각각의 유지 시일러 샘플을 사용하여 누설 시험 및 권회 시험을 실행하였다.
누설 시험을 다음과 같이 실행하였다. 우선, 각각의 유지 시일러를 외경이 5 인치인 원통 (비중공체) 에 권회하고, 원통에서 유지 시일러 샘플의 양 단부를 맞추어 고정하였다. 다음으로, 이 단일화된 부재를 압입방식으로 금속 케이스에 장착하여, 이 부재를 시험체로 한다. 장착 이후 유지 시일러의 밀도 (즉, 장착전 유지 시일러의 측정 무게/케이스에 장착후 유지 시일러의 두께) 는 0.45 g/cm3 였다. 그 다음, 이 시험체를 케이스의 외형과 거의 동일한 내경을 갖는 공구에 배치한다. 이 상태로, 공지된 압력 및 속도의 공기를, 시험체의 일측으로부터 시험체의 타측으로 시험체의 축선 방향을 따라 시험체에 유입한다. 시험체의 축선 방향의 타측에 도달하는 공기량을 측정하는 측정기를 사용하여 시험체에서 배출되는 공기량을 측정한다. 상기 시험에 따라, 다음과 같이 누설량을 계산한다.
누설량 (m·cm/kPa/sec) = 배출되는 공기의 속도 (m/sec)/[유입 압력 (kPa)/유입 방향의 샘플 길이 (cm)]
또한, 권회 시험에서는, 각각의 유지 시일러 샘플을 외경 5 인치인 원통에 권회하고, 상기와 같이, 유지 시일러 샘플의 양 단부가 맞춰져 원통에 고정될 때, 샘플에 균열이 생겼는지를 육안으로 관찰하여 평가하였다.
시험 결과
각각의 샘플에 대한 누설 시험 및 권회 시험의 결과를 표 1 에 도시하였다. 누설 시험의 결과로부터, 실시예 1 ~ 3 의 유지 시일러에 대한 배기 가스의 누설량은 비교예 1 ~ 4 의 유지 시일러에 비해 바람직하게 감소해 있는 것을 알 수 있다. 이는, 보호 시트의 최대 신장 방향이 실질적으로 실시예 1 ~ 3 의 유지 시일러에 대한 권회 방향에 직교하기 때문이며, 이에 따라 뛰어난 변형 완화 효과가 제공된다.
한편, 권회 시험의 결과로부터, 유지 시일러의 권회성은 보호 시트의 재료 및 최대 신장 방향에 따라 크게 달라지지 않으며, 보호 시트의 최대 신장 방향이 유지 홀더의 단변 방향 또는 장변 방향 중 어느 하나이어도, 보호 시트에는 균열이 발생하지 않음을 알 수 있다. 그러나, 비교예 4 의 유지 시일러에서는 시험후에 보호 시트에 균열이 발생함을 알 수 있다. 이는, 보호 시트의 권회 방향으로의 신장량이 원주 차이 비 (P) 보다 작기 때문이다. 그러므로, 보호 시트의 권회 방향으로의 신장량은 적어도 원주 차이 비 (P) 보다 클 필요가 있다.
본 발명의 보호 시트의 변형 완화 효과에 의해, 부분적인 위치 어긋남 및/또는 유지 시일러의 밀집 주름으로 인한 간극의 발생이 바람직하게 억제될 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치의 보호 시트의 효과에 의해, 유지 시일러로부터의 미처리 배기 가스의 누설이 억제될 수 있다.

Claims (6)

  1. 무기 섬유를 포함하는 매트 기재 및 이 매트 기재의 표면에 설치되는 보호 시트를 포함하며, 실질적으로 직사각형 형상으로 형성되는 유지 시일러로서,
    상기 보호 시트는 이 보호 시트의 면 내에서 신장 이방성을 가지고,
    상기 보호 시트는, 이 보호 시트의 최대 신장 방향이 유지 시일러의 장변 방향에 대해 0 이외의 각도가 되도록, 상기 매트 기재의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 유지 시일러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 시트는, 이 보호 시트의 최대 신장 방향이 유지 시일러의 장변 방향에 실질적으로 직교하도록 매트 기재의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 유지 시일러.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보호 시트는 폴리프로필렌으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 유지 시일러.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 매트 기재는 무기 바인더 및/또는 유기 바인더를 포함하는 것을 특징으 로 하는 유지 시일러.
  5. 배기 가스 처리체;
    무기 섬유를 포함하는 매트 기재 및 이 매트 기재의 표면에 설치된 보호 시트를 구비하고, 상기 배기 가스 처리체의 외주면 중 적어도 일부가 외주측을 향하도록 권회되어 사용되는 유지 시일러이고, 상기 보호 시트는 이 보호 시트의 면 내에서 신장 이방성을 가지고, 상기 보호 시트는, 이 보호 시트의 최대 신장 방향이 유지 시일러의 권취 방향에 대해 0 이외의 각도가 되도록, 매트 기재의 표면에 설치되는 유지 시일러; 및
    상기 배기 가스 처리체 및 상기 유지 시일러를 내부에 수용하는 케이스를 구비하는 배기 가스 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배기 가스 처리체는 촉매 캐리어 또는 배가 가스 필터인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
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