KR20140142136A - 유지 실링재, 유지 실링재의 제조 방법, 배기 가스 정화 장치, 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법 - Google Patents

유지 실링재, 유지 실링재의 제조 방법, 배기 가스 정화 장치, 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입할 때에, 유지 실링재가 배기 가스 처리체로부터 어긋나, 금속 케이싱의 단부로부터 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있는 유지 실링재를 제공한다.
무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트로 이루어지는 유지 실링재로서, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측과는 반대측의 주면, 및 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에는 필름이 접착됨과 함께, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에는, 당해 주면의 일부를 노출시킨 상태로 상기 필름이 접착되는 것을 특징으로 하는 유지 실링재.

Description

유지 실링재, 유지 실링재의 제조 방법, 배기 가스 정화 장치, 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법{HOLDING SEAL MATERIAL, MANUFACTURING METHOD FOR HOLDING SEAL MATERIAL, EXHAUST GAS PURIFICATION APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD FOR EXHAUST GAS PURIFICATION APPARATUS}
본 발명은, 유지 실링재, 유지 실링재의 제조 방법, 배기 가스 정화 장치, 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
디젤 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스 중에는, 파티큘레이트 매터(이하, PM이라고도 함)가 포함되어 있고, 최근, 이 PM이 환경이나 인체에 해를 미치는 것이 문제가 되고 있다. 또, 배기 가스 중에는, CO나 HC, NOx 등의 유해한 가스 성분도 포함되어 있기 때문에, 이 유해한 가스 성분이 환경이나 인체에 미치는 영향에 대해서도 우려되고 있다.
따라서, 배기 가스 중의 PM을 포집하거나, 유해한 가스 성분을 정화하거나 하는 배기 가스 정화 장치로서, 탄화 규소나 코디어라이트 등의 다공질 세라믹으로 이루어지는 배기 가스 처리체와, 배기 가스 처리체를 수용하는 금속 케이싱과, 배기 가스 처리체와 금속 케이싱과의 사이에 배치되는 무기 섬유로 이루어지는 유지 실링재로 구성되는 배기 가스 정화 장치가 다양하게 제안되고 있다. 이 유지 실링재는, 자동차의 주행 등에 의하여 발생하는 진동이나 충격에 의하여, 배기 가스 처리체가 그 외주를 덮는 금속 케이싱과 접촉하여 파손되는 것을 방지하는 것이나, 배기 가스 처리체와 금속 케이싱과의 사이로부터 배기 가스가 누출되는 것을 방지하는 것 등을 주된 목적으로 하여 배치되어 있다.
여기에서, 내연 기관에 대해서는, 연비의 향상을 목적으로 하여 이론 공연비에 가까운 조건으로 운전하기 때문에, 배기 가스가 고온화, 고압화되어 있는 경향이 있다. 이러한 배기 가스에 유지 실링재가 노출됨으로써, 유지 실링재를 구성하는 무기 섬유가 열에 의하여 열화되는 경우가 있다. 이로 인하여, 유지 실링재에는 우수한 내열성이 요구되고 있다. 또, 배기 가스 정화 장치에 고온, 고압의 배기 가스가 도달하면, 배기 가스 처리체와 금속 케이싱과의 열팽창률의 차에 의하여 이들 사이의 간격이 변동되는 경우도 있다. 이로 인하여, 유지 실링재에는, 이러한 간격의 변동이 있었다고 해도 충분히 배기 가스 처리체를 유지할 수 있는 유지력(팽창 압력)이 요구되고 있다. 또한, 배기 가스가 배기 가스 처리체와 금속 케이싱과의 사이로부터 누출되는 것을 방지하기 위하여, 유지 실링재에는 충분한 실링성이 요구되고 있다.
또, 유지 실링재는, 무기 섬유로 이루어지므로, 자극성이 있는 미세한 무기 섬유(예를 들면, 직경 약 3~8㎛ 정도의 섬유)를 다량으로 포함하고 있다. 이러한 유지 실링재를 이용하여 배기 가스 처리체를 제작하고자 하면, 작업자가 유지 실링재를 취급할 때에, 유지 실링재로부터 주위에 무기 섬유가 비산하여, 작업 환경이 악화된다는 문제가 있다.
또한, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때에, 유지 실링재의 외면에 균열 등이 발생하는 경우가 있다. 미세한 무기 섬유는, 이러한 균열로부터도 비산하는 경우가 있다.
특허문헌 1에는, 배기 가스 처리체측에 배치되는 세라믹 섬유로 이루어지는 매트와, 금속 케이싱측에 배치되는 세라믹 섬유로 이루어지는 매트에 의하여 구성되는 2층 구조의 유지 실링재가 개시되어 있다.
특허문헌 1에 개시된 유지 실링재에서는, 고온이 되는 배기 가스 처리체측에는 내열성이 우수한 매트를 배치하고, 금속 케이싱측에는 유연성이 우수한 매트를 배치함으로써 유지 실링재의 변형, 품질의 열화를 방지하여, 배기 가스 처리체나 금속 케이싱과의 밀착성을 향상시키고 있다.
또, 특허문헌 1에 개시된 유지 실링재에서는, 곡률 반경이 작은 배기 가스 처리체측에 배치되는 매트의 종방향의 길이를, 곡률 반경이 큰 금속 케이싱측에 배치되는 매트의 종방향의 길이보다 짧게 함으로써, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감았을 때의 걸어 맞춤부에 있어서의 간극을 없애, 실링성을 향상시키고 있다.
또한, 특허문헌 1의 유지 실링재에서는, 유지 실링재가 기밀 시트에 의하여 밀폐됨으로써, 세라믹 섬유가 손상되는 것을 방지하여, 금속 케이싱으로의 장착을 용이하게 하고 있다.
특허문헌 2에는, 유지 실링재로부터의 무기 섬유의 비산을 저감시키기 위하여, 포장재의 내부 공간에 수용된 유지 실링재가 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 장착할 때에 유지 실링재의 외면에 균열이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 유지 실링재의 외면에 가요성 시트 또는 코팅이 장착된 유지 실링재가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2003-129832호 특허문헌 2: 일본 특허공개공보 2010-101308호 특허문헌 3: 일본 특허공개공보 2001-521847호
특허문헌 1에 기재된 구성의 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감으면, 유지 실링재와, 배기 가스 처리체와의 사이에는 기밀 시트가 존재하기 때문에, 유지 실링재와, 배기 가스 처리체와의 밀착성이 낮아진다. 즉, 유지 실링재와, 배기 가스 처리체가 어긋나기 쉬워진다. 특허문헌 1에서는, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감고, 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를, 2개로 분리된 금속 케이싱으로 상하로부터 끼우고, 상하로부터 가압하여, 분리된 금속 케이싱을 밀착시켜, 금속 케이싱의 외주부를 클린치 가공 등으로 고정함으로써 배기 가스 정화 장치를 제작하고 있다. 이러한 방법으로 배기 가스 정화 장치를 제작하는 경우에는, 유지 실링재와, 배기 가스 처리체와의 밀착성은 거의 문제가 되지 않지만, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 구성의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입하려고 하면, 유지 실링재가 배기 가스 처리체로부터 어긋나, 금속 케이싱의 단부로부터 돌출된다는 문제가 있었다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 구성의 유지 실링재는, 압입법에 적합하지 않다는 문제가 있었다. 특허문헌 2에 기재된 구성의 유지 실링재에서도 동일한 문제가 있었다.
특허문헌 3에 기재된 구성의 유지 실링재에서는, 가요성 시트나 코팅이 부착된 유지 실링재의 외면으로부터의 무기 섬유의 비산은 저감시킬 수 있지만, 유지 실링재의 측면으로부터의 무기 섬유의 비산을 충분히 저감시킬 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입할 때에, 유지 실링재가 배기 가스 처리체로부터 어긋나, 금속 케이싱의 단부로부터 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있는 유지 실링재, 유지 실링재의 제조 방법, 상기 유지 실링재가 이용된 배기 가스 정화 장치, 및 상기 유지 실링재를 이용한 배기 가스 정화 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유지 실링재는, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 볼 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라서 순차 길어지도록 구성된 적층 매트로 이루어지는 유지 실링재로서, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측과는 반대측의 주면, 및 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에는 필름이 접착됨과 함께, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에는, 당해 주면의 일부를 노출시킨 상태로 상기 필름이 접착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유지 실링재는, 통상, 배기 가스 처리체와, 배기 가스 처리체를 수용하는 금속 케이싱과, 배기 가스 처리체와 금속 케이싱과의 사이에 배치되는 유지 실링재로 구성되는 배기 가스 정화 장치에 이용된다. 본 발명의 유지 실링재는, 배기 가스 처리체에 감기고, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체는, 금속 케이싱에 수용된다.
본 발명의 유지 실링재는, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 볼 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트로 이루어진다.
본 발명의 유지 실링재는, 통상, 상기 종방향의 길이가 가장 짧은 매트가, 배기 가스 처리체에 접하도록 감긴다. 이로 인하여, 배기 가스 처리체에 감긴 유지 실링재를 형성하는 각 매트의 종방향의 길이는, 배기 가스 처리체와 접하고 있는 매트로부터 외측을 향할수록 길어진다. 따라서, 본 발명의 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때에, 본 발명의 유지 실링재의 단면끼리가 접합되는 부분에는, 내외주 차에 의한 간극이 발생하기 어려워진다. 따라서, 본 발명의 유지 실링재가 이용된 배기 가스 정화 장치는, 배기 가스가 누출되는 것에 대해 충분한 실링성을 가진다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측과는 반대측의 주면에는 필름이 접착되어 있다.
무기 섬유는, 매트의 표면으로부터 비산한다. 특히, 적층 매트의 최외층에 위치하는 매트는, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때, 곡률 반경이 가장 커지므로, 인장 응력도 최대가 된다. 이 인장 응력에 의하여 무기 섬유가 찢어지기 쉬워진다. 그 결과, 매트 표면에 균열 등이 발생하여, 무기 섬유가 비산하기 쉬워진다.
그러나, 본 발명의 유지 실링재와 같이 필름이 접착되어 있으면, 이러한 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
유지 실링재로부터의 무기 섬유의 비산은, 유지 실링재의 주면으로부터 뿐만 아니라, 유지 실링재의 종방향의 측면으로부터도 발생한다. 종방향의 측면이란, 상기 매트를 평면에서 보았을 때에, 직사각형의 장변을 형성하는 부분에 위치하는 면이다. 특히, 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입할 때, 유지 실링재는, 두께 방향으로 압축된다. 이로 인하여, 유지 실링재의 종방향의 측면으로부터 공기가 빠지기 쉬워진다. 이 공기가 빠짐에 따라, 무기 섬유도 비산하기 쉬워진다. 이와 같이 유지 실링재의 종방향의 측면으로부터 비산하는 무기 섬유는, 작업 환경의 개선에 있어서 무시할 수 없다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에 필름이 접착되어 있다. 이로 인하여, 필름이 접착된 부분으로부터 무기 섬유가 비산하는 것을 저감시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 유지 실링재를 취급할 때에 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면이, 필름에 의하여 완전히 덮여 있으면, 종방향의 길이가 가장 긴 매트와, 당해 매트와 접하는 다른 매트와의 밀착성이 낮아진다. 이로 인하여, 이러한 구성의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입하려고 하면, 종방향의 길이가 가장 긴 매트와, 당해 매트와 접하는 다른 매트가 어긋나기 쉬워진다. 따라서, 금속 케이싱의 단부로부터 어긋난 매트가 돌출되기 쉬워진다. 그러나, 본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에는, 당해 주면의 일부를 노출시킨 상태로 상기 필름이 접착되어 있다. 이 노출 부분에서는, 종방향의 길이가 가장 긴 매트가, 다른 매트와 직접 접하게 된다. 즉, 이 부분에서는, 각 매트에 포함되는 무기 섬유끼리가 직접 접하여 서로 얽힘으로써, 이들 매트끼리의 밀착성이 향상된다. 또한, 무기 섬유끼리의 마찰에 기인하여, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입할 때에, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트와, 당해 매트와 접하는 다른 매트가 어긋나기 어려워진다. 따라서, 금속 케이싱의 단부로부터 매트가 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 표면에, 당해 매트의 종방향과 수직인 방향으로 상기 필름이 연속적으로 한 바퀴 권회되어 접착되고, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에 상기 필름의 권회 개시부, 및 권회 종료부가 존재하고, 또한, 상기 권회 개시부, 및 상기 권회 종료부가 이간되어 있는 것이 바람직하다.
한 바퀴란, 권회 개시부 및 권회 종료부가 동일 주면 상에 존재하고, 권회 개시부로부터, 권회 개시부에 가까운 측의 측면, 권회 개시부 및 권회 종료부가 존재하는 주면과 반대측의 주면, 권회 종료부에 가까운 측의 측면, 권회 종료부까지 차례로 통과하여, 최초로 권회 종료부를 통과할 때에 그 부분에서 권회가 종료되는 것을 의미한다.
이간이란, 권회 개시부와, 권회 종료부가 떨어져 있는 것을 의미하며, 그 결과, 이들 사이에는 필름이 존재하지 않는다.
상기 구성의 유지 실링재에서는, 접착되는 필름에는 이음매가 없다. 이로 인하여, 필름의 이음매로부터 무기 섬유가 비산하는 일이 없다. 따라서, 유지 실링재로부터의 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
또, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에 접착되는 상기 필름의 부분은, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트와, 다른 매트와의 사이에 끼워지게 된다. 이로 인하여, 필름이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 적층 매트는 2개의 매트로 이루어지는 것이 바람직하다.
적층 매트가 3개 이상이면, 유지 실링재를 제작할 때나 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때 등에 유지 실링재가 커져, 작업이 증가하여 효율적으로 유지 실링재를 취급하는 것이 어려워진다. 그러나, 유지 실링재가, 2개의 매트가 적층된 적층 매트이면, 용이하게 유지 실링재를 제작할 수 있다. 또, 유지 실링재를 반송할 때나 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때에, 유지 실링재를 용이하게 취급할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 필름의 구성 재료는, 폴리에스테르, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명의 유지 실링재는, 통상, 배기 가스 처리체에 감겨, 금속 케이싱에 압입된다. 이 때, 상기 적층 매트의 최외층에 위치하고 종방향의 길이가 가장 긴 매트가, 필름을 통하여 금속 케이싱과 접하게 된다.
필름의 구성 재료가, 폴리에스테르, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어져 있으면, 이 매트와 금속 케이싱과의 사이의 마찰 계수가 작아진다. 이로 인하여, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 원활하게 금속 케이싱에 압입할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 필름은, 접착재 또는 열압착에 의하여 상기 적층 매트에 고정되어 있는 것이 바람직하다.
접착재나 열압착을 이용하면, 필름을 유지 실링재에 확실히 고정할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 적층 매트를 구성하는 복수의 매트는, 고착력을 가지고 있지 않은, 적어도 1개의 띠 형상체에 의하여 결속되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성의 유지 실링재에서는, 매트끼리가 고정되어 있지 않기 때문에, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때, 매트를 종방향으로 어긋나게 할 수 있다. 이로 인하여, 매트의 위치가 어긋나 있는 경우이더라도, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때에, 매트간의 상대적인 위치의 미세 조정을 행할 수 있다. 그 결과, 유지 실링재의 단면끼리가 접합되는 부분에는, 간극이 발생하기 어려워진다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 띠 형상체는, 종이 또는 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
종이 또는 수지는, 매트 표면과 띠 형상체와의 사이에서 고착력이 없는 띠 형상체로서 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 적층 매트를 구성하는 복수의 매트는, 적어도 1개소의 고정부에서 서로 고정되어 있는 것이 바람직하다.
복수의 매트가, 적어도 1개소의 고정부에서 서로 고정되어 있으면, 각 매트가 분리되는 일이 없기 때문에, 유지 실링재를 취급하기 쉬워진다. 또, 각 매트를 개별적으로 위치 맞춤하는 일 없이, 용이하게 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 수 있다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 고정부는, 상기 적층 매트의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있는 것이 바람직하다.
상기 고정부가, 유지 실링재의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있으면, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때에, 각 매트가 유지 실링재의 종방향에 수직인 방향으로 위치 어긋나게 되는 것을 방지할 수 있다.
또, 고정부가, 유지 실링재의 종방향에 평행한 방향으로 뻗어 있으면, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때에, 유지 실링재의 외주 부분에 인장 응력이 발생하기 쉬워져, 유지 실링재의 내주 부분에 주름이 발생하기 쉬워진다. 이로 인하여, 유지 실링재와 배기 가스 처리체와의 사이에 간극이 발생하는 원인이 된다. 그러나, 상기 고정부가, 유지 실링재의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있으면, 이러한 인장 응력의 발생이나 주름의 발생을 방지할 수 있으므로, 유지 실링재와 배기 가스 처리체와의 사이에 간극이 발생하기 어려워진다.
본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 고정부는, 실, 점착 테이프 또는 접착재로 이루어지는 것이 바람직하다.
실, 점착 테이프, 또는, 접착재는 복수의 매트를 고정하는 고정부로서 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치는, 배기 가스 처리체와, 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 금속 케이싱과, 상기 배기 가스 처리체와 상기 금속 케이싱과의 사이에 배치되는 유지 실링재로 구성되는 배기 가스 정화 장치로서, 상기 유지 실링재는, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트이며, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 상기 금속 케이싱측이 되고, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 짧은 매트가 상기 배기 가스 처리체측이 되도록 상기 유지 실링재가 배치되어 있으며, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측과는 반대측의 주면, 및 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에는 필름이 접착됨과 함께, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에는, 당해 주면의 일부를 노출시킨 상태로 상기 필름이 접착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 본 발명의 유지 실링재가 이용되고 있으므로, 상기 효과를 나타낸다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 표면에, 당해 매트의 종방향과 수직인 방향으로 필름이 연속적으로 한 바퀴 권회되어 접착되며, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에 상기 필름의 권회 개시부, 및 권회 종료부가 존재하고, 또한, 상기 권회 개시부, 및 상기 권회 종료부가 이간되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성의 배기 가스 정화 장치에서는, 유지 실링재에 접착되는 필름에 이음매가 없다. 이로 인하여, 필름의 이음매로부터 무기 섬유가 비산하는 일이 없다. 따라서, 배기 가스 정화 장치를 제조할 때에 유지 실링재로부터의 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치의 제조 방법은, 배기 가스 처리체와, 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 금속 케이싱과, 상기 배기 가스 처리체와 상기 금속 케이싱과의 사이에 배치되는 유지 실링재로 이루어지고, 상기 유지 실링재는, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트이며, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 상기 금속 케이싱측이 되고, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 짧은 매트가 상기 배기 가스 처리체측이 되도록 상기 유지 실링재가 배치된 배기 가스 정화 장치를 제조하는 방법으로서, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 일방의 주면의 일부가 노출되도록, 당해 매트의 양 주면 및 종방향의 측면에 필름을 접착하는 공정과, 각 매트의 종방향의 길이가 적층됨에 따라 순차 길어지도록 상기 각 매트를 적층하고, 최상층에 배치되는 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 주면의 일부가 노출되어 있는 측의 주면이 다른 매트와 접하도록, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트를 배치하여 상기 적층 매트를 얻는 공정과, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 상기 금속 케이싱측이 되고, 상기 종방향의 길이가 가장 짧은 매트가 상기 배기 가스 처리체측이 되도록, 상기 적층 매트를 상기 배기 가스 처리체에 감는 공정과, 상기 적층 매트가 감긴 상기 배기 가스 처리체를 상기 금속 케이싱의 내부에 압입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에서는, 상기 본 발명의 유지 실링재를 이용하므로, 상기 효과를 나타낸다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에서는, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 표면에, 당해 매트의 종방향과 수직인 방향으로 상기 필름을 연속적으로 한 바퀴 권회하여 접착시킴과 함께, 상기 주면의 일부가 노출되어 있는 측의 주면에 상기 필름의 권회 개시부, 및 권회 종료부를 존재시키고, 또한, 상기 권회 개시부, 및 상기 권회 종료부를 서로 이간시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 필름을 접착하면, 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 일방의 주면의 일부가 노출되도록, 당해 매트의 주면 및 종방향의 측면에, 한 번의 동작으로 필름을 접착할 수 있다. 이로 인하여, 효율적으로 필름을 접착할 수 있다. 또, 이와 같이 필름을 접착하면, 이음매 없이 필름을 접착할 수 있다. 필름에 이음매가 없으면, 이음매로부터 무기 섬유가 비산하는 일이 없다. 따라서, 적층 매트를 배기 가스 처리체에 감는 공정이나, 적층 매트가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 내부에 압입하는 공정에 있어서, 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 배기 가스 정화 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2에 있어서, 도 2(a)는, 본 발명의 유지 실링재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 2(b)는, 본 발명의 유지 실링재를 구성하는 상층 매트의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 2(c)는, 본 발명의 유지 실링재를 구성하는 하층 매트의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3에 있어서, 도 3(a)는, 상층 매트의 전체 길이와, 하층 매트의 전체 길이가 대략 동일한 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 종방향에 수직인 방향으로 절단한 단면을 모식적으로 나타낸 도이며, 유지 실링재의 단면끼리가 접합되는 부분을 확대한 확대도이다. 도 3(b)는, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 종방향에 수직인 방향으로 절단한 단면을 모식적으로 나타낸 도이며, 본 발명의 유지 실링재의 단면끼리가 접합되는 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는, 도 2(a)의 A-A선 단면도이다.
도 5에 있어서, 도 5(a)~(c)는, 본 발명의 유지 실링재에 접착되는 필름의 형상의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 6은, 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 금속 케이싱에, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 수용하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 8에 있어서, 도 8(a)~(c)는, 본 발명의 비교예에 관한 유지 실링재를 종방향에 수직인 방향으로 절단한 단면의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9에 있어서, 도 9(a)는, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체가 정상적으로 금속 케이싱에 압입된 상태를 나타내는 사진이다. 도 9(b)는, 적층 매트로 이루어지는 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입할 때에, 유지 실링재를 형성하는 매트가 어긋나, 어긋난 매트가 금속 케이싱의 단부로부터 돌출된 상태를 나타내는 사진이다.
이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명은, 이하의 기재에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경하여 적용할 수 있다. 또한, 이하에 있어서 기재하는 본 발명의 개개의 바람직한 구성을 2개 이상 조합한 것도 또한 본 발명이다.
도 1은, 본 발명의 배기 가스 정화 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 배기 가스 정화 장치의 일례인 배기 가스 정화 장치(1)는, 배기 가스 처리체(10)와, 배기 가스 처리체(10)의 외방을 덮는 금속 케이싱(20)과, 배기 가스 처리체(10)와 금속 케이싱(20)과의 사이에 배치된 유지 실링재(30)로 구성되어 있으며, 금속 케이싱(20)의 배기 가스가 도입되는 측의 단부에는, 엔진 등의 내연 기관에 연결된 도입관(21)이 접속되어 있으며, 금속 케이싱(20)의 타단부에는, 외부에 연결된 배출관(22)이 접속되어 있다.
또한, 도 1에 나타내는 배기 가스 정화 장치(1)에서는, 배기 가스 처리체(10)로서, 각각의 셀에 있어서의 어느 일방이 밀봉재(13)에 의하여 밀봉된 배기 가스 필터(허니콤 필터)를 이용하고 있다.
상기의 구성을 가지는 배기 가스 정화 장치(1)를 배기 가스가 통과하는 경우에 대해, 도 1을 참조하여 이하에 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 내연 기관으로부터 배출되어, 배기 가스 정화 장치(1)에 유입된 배기 가스(도 1 중, 배기 가스를 G로 나타내고, 배기 가스의 흐름을 화살표로 나타냄)는, 배기 가스 처리체(10)의 배기 가스 유입측 단면(10a)에 개구된 하나의 셀(11)에 유입되고, 셀(11)을 떼어놓는 셀벽(12)을 통과한다. 이 때, 배기 가스 중의 PM이 셀벽(12)에서 포집되어, 배기 가스가 정화되게 된다. 정화된 배기 가스는, 배기 가스 유출측 단면(10b)에 개구된 다른 셀(11)로부터 유출되어, 외부로 배출된다.
다음으로, 본 발명의 유지 실링재(30)에 대해 설명한다.
도 2(a)는, 본 발명의 유지 실링재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 2(b)는, 본 발명의 유지 실링재를 구성하는 상층 매트의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 2(c)는, 본 발명의 유지 실링재를 구성하는 하층 매트의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2(a)에 나타내는 본 발명의 유지 실링재(30)는, 소정의 종방향의 길이(이하, 단지 전체 길이라고도 한다. 도 2(a) 중, 화살표 L로 나타냄), 폭(도 2(a) 중, 화살표 W로 나타냄) 및 두께(도 2(a) 중, 화살표 T로 나타냄)를 가지고, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형인 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 2개가 적층되어 있다.
상층 매트(40)는, 하층 매트(50)와 접하지 않는 제1 주면(41)과, 제1 주면(41)의 반대측의 주면이며 하층 매트(50)와 접하는 제2 주면(42)을 구비하고 있다. 또, 상층 매트(40)는, 볼록부(43a)가 형성된 단면(43)과, 오목부(44a)가 형성된 단면(44)과, 종방향의 측면인 제1 측면(45)과, 제1 측면(45)의 반대측의 측면인 제2 측면(46)을 구비하고 있다. 종방향의 측면이란, 상층 매트(40)를 평면에서 보았을 때에, 직사각형의 장변을 형성하는 부분에 위치하는 면이다. 볼록부(43a) 및 오목부(44a)는, 배기 가스 정화 장치(1)를 제조하기 위하여 유지 실링재(30)를 배기 가스 처리체(10)에 감았을 때에, 정확히 서로 끼워 맞춰지는 형상이다.
하층 매트(50)는, 상층 매트(40)와 접하는 제1 주면(51)과, 제1 주면(51)의 반대측의 주면이며 상층 매트(40)와 접하지 않는 제2 주면(52)을 구비하고 있다. 또, 하층 매트(50)는, 볼록부(53a)가 형성된 단면(53)과, 오목부(54a)가 형성된 단면(54)과, 종방향의 측면인 제1 측면(55)과, 제1 측면(55)의 반대측의 측면인 제2 측면(56)을 구비하고 있다. 종방향의 측면이란, 하층 매트(50)를 평면에서 보았을 때에, 직사각형의 장변을 형성하는 부분에 위치하는 면이다. 볼록부(53a) 및 오목부(54a)는, 배기 가스 정화 장치(1)를 제조하기 위하여 유지 실링재(30)를 배기 가스 처리체(10)에 감았을 때에, 정확히 서로 끼워 맞춰지는 형상이다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치(1)에 있어서, 상층 매트(40)는, 금속 케이싱(20)측에 배치되는 매트이며, 하층 매트(50)는, 배기 가스 처리체(10)측에 배치되는 매트이다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 유지 실링재(30)를 배기 가스 처리체(10)에 감았을 때에 유지 실링재의 단면에 간극이 발생하지 않도록 상층 매트(40)의 전체 길이는, 하층 매트(50)의 전체 길이보다 길게 되어 있다. 이것을, 도 3(a) 및 (b)를 이용하여 설명한다.
도 3(a)는, 상층 매트의 전체 길이와, 하층 매트의 전체 길이가 대략 동일한 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 종방향에 수직인 방향으로 절단한 단면을 모식적으로 나타낸 도이며, 유지 실링재의 단면끼리가 접합되는 부분을 확대한 확대도이다. 도 3(b)은, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 종방향에 수직인 방향으로 절단한 단면을 모식적으로 나타낸 도이며, 본 발명의 유지 실링재의 단면끼리가 접합되는 부분을 확대한 확대도이다.
도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 유지 실링재(30')를 구성하는 상층 매트(40')의 전체 길이와, 하층 매트(50')의 전체 길이가 대략 동일하면, 유지 실링재(30')를 배기 가스 처리체(10')에 감았을 때에, 내외주 차에 의한 간극이 발생한다. 즉, 하층 매트(50')의 단면(53')과 단면(54')은, 대략 간극 없이 끼워 맞춰지지만, 상층 매트(40')의 단면(43')과 단면(44')과의 사이에는 내외주 차에 의한 간극이 발생하게 된다.
한편, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 상기의 내외주 차에 의한 간극을 메우도록, 유지 실링재(30)를 구성하는 상층 매트(40)의 전체 길이가, 하층 매트(50)의 전체 길이보다 길게 되어 있다. 이로 인하여, 유지 실링재(30)를 배기 가스 처리체(10)에 감았을 때에, 상층 매트(40)의 단면(43)과 단면(44)은 대략 간극 없이 끼워 맞춰진다.
따라서, 본 발명의 유지 실링재(30)가 이용된 배기 가스 정화 장치(1)는, 배기 가스가 누출되는 것에 대해 충분한 실링성을 가진다. 상층 매트(40)의 전체 길이는, 하층 매트(50)의 전체 길이의 1.05~1.10배인 것이 바람직하다.
상층 매트(40) 및 하층 매트(50)는, 무기 섬유로 이루어지는 베이스 매트에 대해서 니들링 처리를 실시하여 얻어지는 니들 매트이다. 또한, 니들링 처리란, 니들 등의 섬유 교락 수단을 베이스 매트에 꽂았다 뺐다 하는 것을 말한다. 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)에서는, 비교적 평균 섬유 길이가 긴 무기 섬유가 니들링 처리에 의하여 3차원적으로 교락되어 있다. 이 매트는, 종방향에 수직인 폭방향에서 니들링 처리되어 있다.
또한, 교락구조를 나타내기 위하여, 무기 섬유는 소정 정도의 평균 섬유 길이를 가지고 있으며, 예를 들면, 무기 섬유의 평균 섬유 길이는, 50㎛~100mm 정도이면 된다.
상층 매트(40) 및 하층 매트(50)를 구성하는 무기 섬유의 평균 섬유 직경은, 1~20㎛인 것이 바람직하고, 3~10㎛인 것이 보다 바람직하다.
무기 섬유의 평균 섬유 직경이 1~20㎛이면, 무기 섬유의 강도 및 유연성이 충분히 높아져, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 전단 강도를 향상시킬 수 있다.
무기 섬유의 평균 섬유 직경이 1㎛ 미만이면, 무기 섬유가 가늘어 끊어지기 쉽기 때문에, 무기 섬유의 인장 강도가 불충분해진다. 한편, 무기 섬유의 평균 섬유 직경이 20㎛를 넘으면, 무기 섬유가 구부러지기 어렵기 때문에, 유연성이 불충분해진다.
상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 단위 중량(단위면적당 중량)은, 특별히 한정되지 않지만, 200~4000g/m2인 것이 바람직하고, 1000~3000g/m2인 것이 보다 바람직하다. 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 단위 중량이 200g/m2 미만이면, 유지력이 충분하지 않고, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 단위 중량이 4000g/m2를 넘으면, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 부피가 낮아지기 어렵다. 이로 인하여, 이러한 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)를 이용하여 배기 가스 정화 장치(1)를 제조하는 경우, 배기 가스 처리체(10)가 탈락하기 쉬워진다.
또, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 부피 밀도(감기 전의 유지 실링재의 부피 밀도)에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 0.10~0.30g/cm3인 것이 바람직하다. 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 부피 밀도가 0.10g/cm3 미만이면, 무기 섬유의 얽힘이 약하여, 무기 섬유가 박리되기 쉽기 때문에, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 형상을 소정의 형상으로 유지하기 어려워진다.
또, 각 매트의 부피 밀도가 0.30g/cm3를 넘으면, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)가 단단해져 배기 가스 처리체(10)로의 감김성이 저하되어, 각 매트가 갈라지기 쉬워진다.
상층 매트(40) 및 하층 매트(50)에는, 부피의 증가를 억제하거나, 배기 가스 처리 장치(1)의 조립 전의 작업성을 높이거나 하기 위하여, 더욱 유기 바인더 등의 바인더가 포함되어 있어도 된다.
또, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 두께는 1.5~15mm인 것이 바람직하다.
도 4는, 도 2(a)의 A-A선 단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이 유지 실링재(30)에는, 필름(60)이 접착되어 있다. 필름(60)은 1개의 시트이며, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 권회 개시부(47)로부터 권회 종료부(48)까지 상층 매트(40)의 종방향과 수직인 방향으로 연속적으로 한 바퀴 권회하여 접착되어 있다. 즉, 필름(60)은, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 권회 개시부(47)를 권회의 개시부로 하여, 상층 매트(40)의 제2 주면(42), 제1 측면(45), 제1 주면(41), 제2 측면(46), 및 제2 주면(42)을 따라, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 권회 종료부(48)까지 연속적으로 권회되어 있다. 또, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 일부가 노출되도록 권회 개시부(47) 및 권회 개시부(48)는 이간되어 있다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)에는, 제2 주면(42)의 일부를 노출시킨 상태로 필름(60)이 접착되어 있으므로, 이 노출 부분에서는 상층 매트(40)의 제2 주면(42)과, 하층 매트(50)의 제1 주면(51)이 직접 접하여, 각 매트에 포함되는 무기 섬유끼리가 직접 서로 얽히게 된다. 이로 인하여, 상층 매트(40)와 하층 매트(50)와의 밀착성이 향상된다. 또한, 각 매트에 포함되는 무기 섬유끼리의 마찰에 기인하여, 본 발명의 유지 실링재(30)가 감긴 배기 가스 처리체(10)를 금속 케이싱(20)에 압입할 때에, 각 매트가 어긋나기 어려워진다. 따라서, 금속 케이싱(20)의 단부로부터 상층 매트(40)가 어긋나 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
상층 매트(40)의 제2 주면(42)과 직접 접하는 하층 매트(50)의 제1 주면(51)의 면적은, 하층 매트(50)의 제1 주면(51)의 면적의 40~90%인 것이 바람직하고, 80~90%인 것이 보다 바람직하다. 이 범위이면, 각 매트끼리가 어긋나는 것을 충분히 억제할 수 있다.
상층 매트(40)의 제1 주면(41)에는 필름(60)이 접착되어 있다.
유지 실링재(30)를 배기 가스 처리체(10)에 감을 때, 상층 매트(40)가 하층 매트(50)보다 외측에 위치하게 된다. 이로 인하여, 상층 매트(40)의 곡률 반경이, 하층 매트(50)의 곡률 반경보다 커지므로, 인장 응력도 커진다.
이 인장 응력에 의하여 무기 섬유가 끊어지기 쉬워진다. 그 결과, 상층 매트(40)의 제1 주면(41)에 균열 등이 발생하여, 무기 섬유가 비산하기 쉬워진다.
그러나, 본 발명의 유지 실링재(30)에는 필름(60)이 접착되어 있다. 이로 인하여, 제1 주면(41)으로부터의 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 상층 매트(40)의 제1 측면(45) 및 제2 측면(46)에는, 필름(60)이 접착되어 있다.
유지 실링재(30)로부터의 무기 섬유의 비산은, 상층 매트(40)의 제1 주면(41)으로부터 뿐만 아니라, 상층 매트(40)의 제1 측면(45) 및 제2 측면(46)으로부터도 발생한다.
특히, 유지 실링재(30)가 감긴 배기 가스 처리체(10)를 금속 케이싱(20)에 압입할 때, 유지 실링재(30)는, 두께 방향으로 압축된다. 이로 인하여, 상층 매트(40)의 제1 측면(45) 및 제2 측면(46)으로부터 공기가 빠지기 쉬워진다. 이 공기가 빠짐에 따라, 무기 섬유도 비산하기 쉬워진다.
본 발명의 유지 실링재(30)와 같이, 상층 매트(40)의 제1 측면(45) 및 제2 측면(46)에 필름(60)이 접착되어 있으면, 필름(60)이 접착된 부분으로부터 무기 섬유가 비산하는 것을 저감시킬 수 있다. 이로 인하여, 유지 실링재(30)를 취급할 때에 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
상기와 같이, 필름(60)은 1개의 시트이며, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 권회 개시부(47)로부터 권회 종료부(48)까지 상층 매트(40)의 종방향과 수직인 방향으로 연속적으로 한 바퀴 권회하여 접착되어 있다. 이로 인하여, 접착되는 필름(60)에는 이음매가 없다. 따라서, 이음매로부터 무기 섬유가 비산하는 일이 없다. 그 결과, 유지 실링재(30)로부터의 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
또, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)에 접착되는 필름(60)의 부분은, 상층 매트(40)와, 하층 매트(50)와의 사이에 끼워지게 된다. 이로 인하여, 필름(60)이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
도 5(a)~(c)는, 본 발명의 유지 실링재에 접착되는 필름의 형상의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다. 도 5(a)~(c)에서는, 각 필름을 유지 실링재에 접착시킨 상태를 비스듬하게 나타내고 있다.
필름(60)의 형상으로서는, 도 5(a)~(c)에 나타내는 임의의 형상을 채용할 수 있다.
도 5(a)에 나타내는 필름(60a)은 대략 직사각형이며, 장변(61a)과 단변(62a)을 가진다. 필름(60a)의 일방의 단변(62a)에는, 볼록부(63a)가 형성되어 있다.
필름(60a)을 상층 매트(40)에 접착할 때에는, 필름(60a)의 볼록부(63a)가 상층 매트(40)의 볼록부(43a)를 덮도록, 필름(60a)이, 상층 매트(40)에 접착되게 된다.
도 5(b)에 나타내는 필름(60b)은 대략 직사각형이며, 장변(61b)과 단변(62b)을 가진다. 필름(60b)의 일방의 단변(62b)에는, 오목부(64b)가 형성되어 있다.
필름(60b)을 상층 매트(40)에 접착할 때에는, 필름(60b)의 오목부(64b)가 상층 매트(40)의 오목부(44a)를 덮도록, 필름(60b)이, 상층 매트(40)에 접착되게 된다.
도 5(c)에 나타내는 필름(60c)은 대략 직사각형이며, 장변(61c)과 단변(62c)을 가진다. 필름(60c)의 일방의 단변(62c)에는, 볼록부(63c)가 형성되어 있으며, 다른 일방의 단변(62c)에는, 오목부(64c)가 형성되어 있다.
필름(60c)을 상층 매트(40)에 접착할 때에는, 필름(60c)의 볼록부(63c)가 상층 매트(40)의 볼록부(43a)를 덮도록, 또한, 필름(60c)의 오목부(64c)가 상층 매트(40)의 오목부(44a)를 덮도록, 필름(60c)이, 상층 매트(40)에 접착된다.
이와 같이, 필름(60)에 덮여 있지 않은 상층 매트(40)의 면적을 감소시킴으로써, 상층 매트(40)로부터 무기 섬유가 비산하는 것을 보다 저감시킬 수 있다. 이로 인하여, 이들 중에서는 필름(60c)의 형상이 가장 바람직하다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 하층 매트(50)의 제2 주면(52)에는, 필름(60)이 존재하고 있지 않다.
이로 인하여, 하층 매트(50)에 포함되는 무기 섬유가 배기 가스 처리체(10)와 직접 접하여, 무기 섬유가 배기 가스 처리체(10)의 표면에 얽히게 된다. 따라서, 이 하층 매트(50)와, 배기 가스 처리체(10)와의 사이의 밀착성이 향상된다. 그 결과, 무기 섬유와 배기 가스 처리체(10)와의 마찰에 기인하여, 유지 실링재(30)가 감긴 배기 가스 처리체(10)를 금속 케이싱(20)에 압입할 때에, 하층 매트(50)와, 배기 가스 처리체(10)가 어긋나기 어려워져, 금속 케이싱(20)의 단부로부터 하층 매트(50)가 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 필름(60)의 구성 재료는, 폴리에스테르, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명의 유지 실링재(30)는, 배기 가스 처리체(10)에 감겨, 금속 케이싱(20)에 압입된다. 이 때, 상층 매트(40)가, 필름(60)을 통하여, 금속 케이싱(20)과 접하게 된다.
필름(60)의 구성 재료가, 폴리에스테르, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어져 있으면, 이 상층 매트(40)와 금속 케이싱(20)과의 사이의 마찰 계수가 작아진다. 이로 인하여, 유지 실링재(30)가 감긴 배기 가스 처리체(10)를 원활하게 금속 케이싱(20)에 압입할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 필름(60)의 두께는 30~60㎛인 것이 바람직하다.
필름(60)의 두께가, 30㎛ 미만이면, 필름(60)이 너무 얇기 때문에 찢어지기 쉬워진다.
필름(60)의 두께가, 60㎛를 넘으면, 무기 섬유 단위 중량당 접착량이 너무 많아져, 케이싱으로의 압입은 문제 없이 행할 수 있지만, 분해에 의하여 발생하는 탄화수소 가스 등의 양이 너무 많아진다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 필름(60)은, 접착재 또는 열압착에 의하여 유지 실링재(30)에 고정되는 것이 바람직하다.
접착재나 열압착을 이용하면, 필름(60)을 유지 실링재(30)에 확실히 고정할 수 있다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 상층 매트(40)와 하층 매트(50)는, 2개소의 고정부(32)에서 서로 고정되어 있으며, 2개소의 고정부(32)는, 유지 실링재(30)의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있다.
상층 매트(40)와 하층 매트(50)가, 2개소의 고정부(32)에서 서로 고정되어 있으면, 각 매트가 분리되는 일은 없어, 각 매트의 위치 어긋남이 방지되게 된다. 이로 인하여, 유지 실링재(30)의 취급이 용이해진다. 또, 각 매트를 개별적으로 위치 맞춤하는 일 없이, 용이하게 유지 실링재(30)를 배기 가스 처리체(10)에 감을 수 있다.
또한, 2개소의 고정부(32)가, 유지 실링재(30)의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있으면, 유지 실링재(30)를 배기 가스 처리체(10)에 감았을 때에, 각 매트가 유지 실링재(30)의 종방향에 수직인 방향으로 위치 어긋나는 것을 방지할 수 있다. 또, 고정부가, 유지 실링재의 종방향에 평행한 방향으로 뻗어 있으면, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감았을 때에, 유지 실링재의 외주 부분에 인장 응력이 발생하기 쉬워져, 유지 실링재의 내주 부분에 주름이 발생하기 쉬워진다. 그러나, 고정부가, 유지 실링재(30)의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있으면, 이러한 인장 응력의 발생이나 주름의 발생을 방지할 수 있으므로, 유지 실링재(30)와 배기 가스 처리체(10)와의 사이에 간극이 발생하기 어려워진다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 2개소의 고정부(32)의 사이의 거리는, 전체 길이가 가장 짧은 매트, 즉, 하층 매트(50)의 전체 길이의 1/20~3/4인 것이 바람직하다.
2개소의 고정부(32)의 사이의 거리가, 하층 매트(50)의 전체 길이의 1/20 미만인 경우, 매트 전체의 넓이에 대해서 2개의 고정부가 1개소에 집중하도록 존재하고 있기 때문에, 각 매트의 폭방향에서의 위치 어긋남을 방지하기 어려워지는 경우가 있다.
2개소의 고정부(32)간의 거리가 하층 매트(50)의 전체 길이의 3/4을 넘으면, 2개소의 고정부(32)의 사이의 영역이 넓어져 버린다. 이 영역은, 양단이 2개소의 고정부(32)에 의하여 고정되어 있으므로, 배기 가스 처리체(10)에 유지 실링재(30)를 감았을 때에, 내외주 차에 의한 변형이 발생하기 쉬워진다. 이로 인하여, 상층 매트(40)측에서 인장 응력이 발생하기 쉬워져, 하층 매트(50)측에서 주름이 발생하기 쉬워진다.
본 발명의 유지 실링재(30)에서는, 고정부(32)는, 실, 점착 테이프, 또는, 접착재로 이루어지는 것이 바람직하다.
실, 점착 테이프, 또는, 접착재는 복수의 매트를 고정하는 고정부(32)로서 적합하게 이용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 배기 가스 정화 장치(1)를 구성하는 배기 가스 처리체(10)에 대해 설명한다.
도 6은, 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 배기 가스 처리체(10)는, 주로 다공질 세라믹으로 이루어지고, 그 형상은 대략 원기둥 형상이다. 또, 배기 가스 처리체(10)의 외주에는, 배기 가스 처리체(10)의 외주부를 보강하거나, 형상을 정돈하거나, 배기 가스 처리체(10)의 단열성을 향상시키거나 할 목적으로, 외주 코트층(14)이 형성되어 있다.
또한, 배기 가스 처리체(10)의 내부의 구성에 대해서는, 본 발명의 배기 가스 정화 장치(1)의 설명에서 이미 서술한 것과 같다(도 1 참조).
배기 가스 처리체(10)는, 탄화 규소나 질화 규소 등의 비산화 다공질 세라믹이어도 되고, 사이알론, 알루미나, 코디어라이트, 멀라이트 등의 산화 다공질 세라믹이어도 된다. 이들 중에서는, 탄화 규소인 것이 바람직하다.
배기 가스 처리체(10)가 탄화 규소질의 다공질 세라믹인 경우, 다공질 세라믹의 기공율은 특별히 한정되지 않지만, 35~60%인 것이 바람직하다.
기공율이 35% 미만이면, 배기 가스 처리체가 곧바로 막힘을 일으키는 경우가 있고, 한편, 기공율이 60%를 넘으면, 배기 가스 처리체의 강도가 저하되어 쉽게 파괴되는 경우가 있기 때문이다.
또, 상기 다공질 세라믹의 평균 기공 직경은 5~30㎛인 것이 바람직하다.
평균 기공 직경이 5㎛ 미만이면, PM이 쉽게 막힘을 일으키는 경우가 있고, 한편, 평균 기공 직경이 30㎛를 넘으면, PM이 기공을 빠져나가 버려, PM을 포집할 수 없어, 필터로서 기능할 수 없는 경우가 있기 때문이다.
또한, 상기 기공율 및 기공 직경은, 주사형 전자현미경(SEM)에 의한 측정의 종래 공지의 방법에 의하여 측정할 수 있다.
배기 가스 처리체(10)의 단면에 있어서의 셀 밀도는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 하한은, 31.0개/cm2(200개/inch2), 바람직한 상한은, 93.0개/cm2(600개/inch2), 보다 바람직한 하한은, 38.8개/cm2(250개/inch2), 보다 바람직한 상한은, 77.5개/cm2(500개/inch2)이다.
배기 가스 처리체(10)에는, 배기 가스를 정화하기 위한 촉매를 담지시켜도 되고, 담지시키는 촉매로서는, 예를 들면, 백금, 팔라듐, 로듐 등의 귀금속이 바람직하고, 이 중에서는, 백금이 보다 바람직하다. 또, 그 외의 촉매로서, 예를 들면, 칼륨, 나트륨 등의 알칼리 금속, 바륨 등의 알칼리 토류 금속을 이용할 수도 있다. 이들 촉매는, 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상 병용해도 된다.
이들 촉매가 담지되어 있으면, PM을 연소 제거하기 쉬워져, 유독한 배기 가스의 정화도 가능하게 된다.
다음으로, 본 발명의 배기 가스 정화 장치(1)를 구성하는 금속 케이싱(20)에 대해 설명한다.
도 7은, 금속 케이싱에, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 수용하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7에서는, 상층 매트(40)가 금속 케이싱(20)측이 되고, 하층 매트(50)가 배기 가스 처리체(10)측이 되도록, 본 발명의 유지 실링재(30)는, 배기 가스 처리체(10)에 감겨져 있다.
본 발명의 유지 실링재(30)가 감긴 배기 가스 처리체(10)는, 금속 케이싱(20)에 압입되게 된다.
금속 케이싱(20)은, 주로 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 그 형상은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 양단부의 내경이 중앙부의 내경보다 작은 대략 원통 형상이어도 되고, 또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 내경이 일정한 대략 원통 형상이어도 된다.
금속 케이싱(20)의 내경(배기 가스 처리체를 수용하는 부분의 내경)은, 배기 가스 처리체(10)의 단면의 직경과 배기 가스 처리체(10)에 감긴 상태의 유지 실링재(30)의 두께를 합한 길이보다 약간 짧게 되어 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 유지 실링재(30), 및 본 발명의 배기 가스 정화 장치(1)의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.
(a) 매트 준비 공정
먼저, 니들 펀칭 처리가 실시된 무기 섬유로 이루어지는 매트를 준비하는 공정을 행한다.
매트는, 다양한 방법에 의하여 얻을 수 있지만, 예를 들면, 이하의 방법에 의하여 제조할 수 있다. 즉, 먼저, 예를 들면, 염기성 염화 알루미늄 수용액과 실리카졸 등을 원료로 하는 방사용 혼합물을 브로잉법에 의하여 방사하여 3~10㎛의 평균 섬유 직경을 가지는 무기 섬유 전구체를 제작한다. 계속해서, 상기 무기 섬유 전구체를 압축하여 소정의 크기의 연속한 시트 형상물을 제작하고, 이것에 니들 펀칭 처리를 실시하여, 그 후, 소성 처리를 실시한다. 이러한 공정을 거쳐 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)의 준비가 완료된다.
(b) 필름 접착 공정
다음으로, 상층 매트(40)에 필름(60)을 접착하는 공정을 행한다.
먼저, 필름(60)을 소정의 형상이 되도록 재단한다. 계속해서, 필름(60)을, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 권회 개시부(47)로부터 권회 종료부(48)까지 상층 매트(40)의 종방향과 수직인 방향으로 연속적으로 한 바퀴 권회하여 접착한다. 이 때, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 일부가 노출하도록 권회 개시부(47) 및 권회 종료부(48)를 이간시킨다. 필름(60)의 접착에 대해서는, 미리 필름(60)에 접착재를 도포하여, 상층 매트(40)를 필름(60)이 덮는 것과 동시에 접착시켜도 되고, 상층 매트(40)를 필름(60)으로 덮은 후에 열압착에 의하여 접착해도 된다.
(c) 적층 공정
이 공정에서는, 먼저, 하층 매트(50)의 제1 주면(51)과, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)이 접하도록, 하층 매트(50) 위에 상층 매트(40)를 적층한다. 다음으로, 재봉에 의하여 2개소의 고정부(32)를 형성하고, 적층된 각 매트를 서로 고정한다. 고정부(32)를 형성하는 위치는, 이미 설명하였으므로 생략한다.
지금까지의 공정을 거친 적층 매트는, 본 발명의 유지 실링재의 일례인 유지 실링재(30)가 된다.
상기 (a) 매트 준비 공정에는, 유기 바인더 및 무기 바인더를 무기 섬유에 부착시키는 공정이 포함되어 있어도 된다.
유기 바인더 및 무기 바인더를 무기 섬유에 부착시키는 방법 및 순서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 소성 처리 후에, 매트를 바인더 함유 용액에 침지함으로써, 매트에 바인더를 함침시켜도 되고, 커텐 코트법 등의 방법으로 바인더를 매트 상에 낙하시킴으로써, 매트에 바인더를 함침시켜도 된다. 그 후, 바인더가 부착된 매트를 흡인 탈수함으로써, 바인더의 부착량을 조정할 수 있다.
다음으로, 상기 유지 실링재(30)를 이용하여, 본 발명의 배기 가스 정화 장치의 일례인 배기 가스 정화 장치(1)를 제조하는 방법의 일례를 설명한다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치(1)의 제조 방법은, 배기 가스 처리체(10)와, 배기 가스 처리체(10)를 수용하는 금속 케이싱(20)과, 상기 배기 가스 처리체(10)와 금속 케이싱(20)과의 사이에 배치되는 유지 실링재(30)로 구성되는 배기 가스 정화 장치(1)를 제조하는 방법으로서, 유지 실링재(30)는, 상기 본 발명의 유지 실링재의 제조 방법에 의하여 제조된 유지 실링재이며, 상층 매트(40)가 금속 케이싱(20)측이 되고, 하층 매트(50)가 배기 가스 처리체(10)측이 되도록, 적층 매트(유지 실링재(30))를 배기 가스 처리체(10)에 감는 공정과, 적층 매트(유지 실링재(30))가 감긴 배기 가스 처리체(10)를 금속 케이싱(20)의 내부에 압입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(d) 감기 공정
본 발명의 유지 실링재(30)를, 배기 가스 처리체(10)의 주위에 감는 공정을 행한다.
이 공정에서는, 종래 공지의 방법에 의하여 제작한 대략 원기둥 형상의 배기 가스 처리체(10)의 외주에, 본 발명의 유지 실링재(30)를 구성하는 하층 매트(50)의 제2 주면(52)이 접하도록, 유지 실링재(30)를 감는다. 이 때, 하층 매트(50)의 볼록부(53a)와, 오목부(54a)를 끼워 맞추고, 상층 매트(40)의 볼록부(43a)와, 오목부(44a)를 끼워 맞춘다.
(e) 압입 공정
다음으로, 도 7에 나타내는 바와 같이, 유지 실링재(30)가 감긴 배기 가스 처리체(10)를, 소정의 크기를 가지는 대략 원통 형상으로서, 주로 금속 등으로 이루어지는 금속 케이싱(20)의 내부에 압입 방식(스터핑 방식)에 의하여 압입하는 공정을 행한다.
지금까지의 공정을 거쳐, 본 발명의 배기 가스 정화 장치의 일례인 배기 가스 정화 장치(1)가 제조된다.
또한, 본 발명의 유지 실링재, 및 본 발명의 배기 가스 정화 장치는, 이하의 구성을 가지고 있어도 된다.
지금까지의 본 발명의 유지 실링재의 설명에서는, 유지 실링재는, 2개의 매트가 적층된 적층 매트였지만, 본 발명의 유지 실링재는, 2개 이상의 매트가 적층된 적층 매트여도 된다.
이러한 경우에 있어서, 복수 개의 매트 중 전체 길이가 가장 짧은 매트가 배기 가스 처리체와 접하는 매트이며, 복수 개의 매트 중 전체 길이가 가장 긴 매트가 금속 케이싱과 접하는 매트이다.
지금까지의 본 발명의 유지 실링재의 설명에서는, 유지 실링재를 구성하는 매트는, 2개소의 고정부에서 고정되어 있었지만, 1개소의 고정부에서 고정되어 있어도 되고, 3개소 이상의 고정부에서 고정되어 있어도 된다.
지금까지의 본 발명의 유지 실링재의 설명에서는, 유지 실링재를 구성하는 매트는, 고정부에 의하여 고정되어 있었지만, 본 발명의 유지 실링재에서는, 고착력을 가지고 있지 않은, 적어도 1개의 띠 형상체에 의하여 결속되어 있어도 된다. 상기 구성의 유지 실링재에서는, 매트끼리가 고정되어 있지 않기 때문에, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때, 매트를 종방향으로 어긋나게 할 수 있다. 이로 인하여, 매트의 위치가 어긋나 있는 경우이더라도, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때에, 매트간의 상대적인 위치의 미세 조정을 행할 수 있다. 그 결과, 유지 실링재의 단면끼리가 접합되는 부분에는, 간극이 발생하기 어려워진다.
또, 상기 띠 형상체는, 종이 또는 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 종이 또는 수지는, 매트 표면과 띠 형상체와의 사이에서 고착력이 없는 띠 형상체로서 적합하게 이용할 수 있다.
지금까지의 본 발명의 배기 가스 정화 장치의 설명에서는, 배기 가스 처리체는, 일체형의 배기 가스 처리체였지만, 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체는, 복수의 유닛이 접착재층을 통하여 결속되는 집합형의 배기 가스 처리체여도 된다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체의 형상은, 원기둥 형상에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 타원기둥 형상, 각기둥 형상 등의 임의의 형상이어도 된다.
지금까지, 배기 가스 처리체로서는, 셀의 어느 일방의 단부가 밀봉되어 있는 필터에 대해 설명을 행했지만, 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체는, 셀의 단부가 밀봉되어 있지 않아도 된다. 이러한 배기 가스 처리체는, 촉매 담체로서 적합하게 사용하는 것이 가능해진다.
이하에, 본 발명의 유지 실링재, 유지 실링재의 제조 방법, 배기 가스 정화 장치, 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법의 작용 효과에 대해 열거한다.
(1) 본 발명의 유지 실링재는, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트로 이루어진다. 따라서, 본 발명의 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감았을 때에, 본 발명의 유지 실링재의 단면끼리가 접합되는 부분에는, 내외주 차에 의한 간극이 발생하기 어려워진다. 따라서, 본 발명의 유지 실링재가 이용된 배기 가스 정화 장치는, 배기 가스가 누출되는 것에 대해 충분한 실링성을 가진다.
(2) 본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측과는 반대측의 주면에는 필름이 접착되어 있다.
무기 섬유는, 매트의 표면으로부터 비산한다. 특히, 적층 매트의 최외층에 위치하는 매트는, 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때, 곡률 반경이 가장 커지므로, 인장 응력도 최대가 된다. 이 인장 응력에 의하여 무기 섬유가 끊어지기 쉬워진다. 그 결과, 매트 표면에 균열 등이 생겨, 무기 섬유가 비산하기 쉬워진다.
그러나, 본 발명의 유지 실링재와 같이 필름이 접착되어 있으면, 이러한 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
(3) 본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에는 필름이 접착되어 있다.
유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입할 때, 유지 실링재는, 두께 방향으로 압축된다. 이로 인하여, 유지 실링재의 측면으로부터 공기가 빠지기 쉬워진다. 이 공기가 빠짐에 따라, 무기 섬유도 비산하기 쉬워진다. 본 발명의 유지 실링재와 같이, 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에 필름이 접착되어 있으면, 필름이 접착된 부분으로부터 무기 섬유가 비산하는 것을 저감시킬 수 있다. 이로 인하여, 본 발명의 유지 실링재를 취급할 때에 무기 섬유의 비산을 저감시킬 수 있다.
(4) 본 발명의 유지 실링재에서는, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에는, 당해 주면의 일부를 노출시킨 상태로 상기 필름이 접착되어 있다. 이 노출 부분에서는, 종방향의 길이가 가장 긴 매트가, 다른 매트와 직접 접하게 된다. 즉, 이 부분에서는, 각 매트에 포함되는 무기 섬유끼리가 직접 접하여 서로 얽힘으로써, 이들 매트끼리의 밀착성이 향상된다. 또한, 무기 섬유끼리의 마찰에 기인하여, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입할 때에, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트와, 당해 매트와 접하는 다른 매트가 어긋나기 어려워진다. 따라서, 금속 케이싱의 단부로부터 매트가 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 개시한 실시예를 나타낸다. 다만, 본 발명은 이 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
(a) 매트 준비 공정
(a-1) 방사 공정
Al 함유량이 70g/l이며, Al：Cl=1：1.8(원자비)이 되도록 조제한 염기성 염화 알루미늄 수용액에 대해서, 소성 후의 무기 섬유에 있어서의 조성비가, Al2O3：SiO2=72：28(중량비)이 되도록 실리카졸을 배합하고, 또한, 유기 중합체(폴리비닐알코올)를 적량 첨가하여 혼합액을 조제했다.
얻어진 혼합액을 농축하여 방사용 혼합물로 하고, 이 방사용 혼합물을 브로잉법에 의하여 방사하여 평균 섬유 직경이 100mm, 평균 섬유 길이가 5.1㎛인 무기 섬유 전구체를 제작했다.
(a-2) 압축 공정
상기 공정 (a-1)에서 얻어진 무기 섬유 전구체를 압축하여, 연속한 시트 형상물을 제작했다.
(a-3) 니들 펀칭 처리 공정
상기 공정 (a-2)에서 얻어진 시트 형상물에 대해서, 이하에 나타내는 조건을 이용하여 연속적으로 니들 펀칭 처리를 행하여 니들 펀칭 처리체를 제작했다.
먼저, 니들이 21개/cm2의 밀도로 장착된 니들 보드를 준비했다. 다음으로, 이 니들 보드를 시트 형상물의 일방의 표면의 상방에 배치하고, 니들 보드를 시트 형상물의 두께 방향을 따라 1회 상하 이동시킴으로써 니들 펀칭 처리를 행하여, 니들 펀칭 처리체를 제작했다. 이 때, 니들의 선단 부분에 형성된 미늘이 시트 형상물의 반대측의 표면으로 완전히 뚫고 나올 때까지 니들을 관통시켰다.
(a-4) 소성 공정
상기 공정 (a-3)에서 얻어진 니들 펀칭 처리체를 최고 온도 1250℃에서 연속으로 소성하여, 알루미나와 실리카를 포함하는 무기 섬유로 이루어지는 소성 시트 형상물을 제작했다. 무기 섬유의 평균 섬유 직경은, 5.1㎛이며, 무기 섬유 직경의 최소치는, 3.2㎛였다. 이와 같이 하여 얻어진 알루미나 섬유제 유지 실링재는, 부피 밀도가 0.15g/cm3이며, 단위 중량이 1400g/m2이다.
(a-5) 절단 공정
상기 공정 (a-4)에서 얻어진 소성 시트 형상물을 절단하여, 절단 시트 형상물을 제작했다.
(a-6) 함침 공정
상기 공정 (a-5)에서 얻어진 절단 시트 형상물에, 유기 바인더로서 아크릴계 수지를 포함하는 유기 바인더 용액(아크릴계 라텍스)을 플로우 코팅하여, 절단 시트 형상물에 유기 바인더를 함침시킴으로서, 함침 시트 형상물을 제작했다.
(a-7) 건조 공정
상기 공정 (a-6)에서 얻어진 함침 시트 형상물로부터 과잉의 유기 바인더 용액을 흡인 제거한 후에, 압축 건조시켜 그 두께를 얇게 하여, 그 두께가 6.8mm인 니들 펀칭 처리 매트를 제작했다.
(a-8) 재단 공정
상기 공정 (a-7)에서 얻어진 매트를, 평면에서 보았을 때 치수가 전체 길이 1089mm×폭 371mm로서, 일단에, 길이가 24.5mm, 폭이 100mm인 볼록부(43a)가 형성되고, 타단에 이 볼록부(43a)와 끼워 맞추는 오목부(44a)가 성형되도록 재단함으로써, 상층 매트(40)를 성형했다. 마찬가지로, (a-7) 공정을 거쳐 얻어진 매트를, 평면에서 보았을 때 치수가 전체 길이 1023mm×폭 371mm가 되도록 재단함으로써 하층 매트(50)를 성형했다.
(b) 필름 접착 공정
폴리에스테르 점착재 부착 필름(두께 40㎛；카토세이코사 제조)을, 전체 길이 1050mm×폭 422mm의 대략 직사각형이 되도록 재단했다.
계속해서, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 권회 개시부(47)를 권회의 개시부로 하여, 필름을 상층 매트(40)의 제2 주면(42), 제1 측면(45), 제1 주면(41), 제2 측면(46), 및 제2 주면(42)을 따라, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)의 권회 종료부(48)까지 연속적으로 권회하여 접착했다. 또, 권회 개시부(47)는, 상층 매트(40)의 제1 측면(45)으로부터 제2 측면(46)의 방향으로 25mm인 곳에 위치시키고, 권회 종료부(48)는, 상층 매트(40)의 제2 측면(46)으로부터 제1 측면(45)의 방향으로 25mm인 곳에 위치시켰다.
(c) 적층 공정
하층 매트(50)의 제1 주면(51)과, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)이 접하도록, 하층 매트(50) 위에 상층 매트(40)를 적층했다.
다음으로, 재봉에 의하여 2개소의 고정부를 형성하여 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)를 고정했다.
또한, 2개소의 고정부는, 적층 매트의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있고, 각 고정부간의 거리가 70mm가 되도록 했다.
이와 같이 하여 제작된 유지 실링재는, 실시예 1에 관한 유지 실링재(30)가 된다. 실시예 1에 관한 유지 실링재(30)의 종방향에 수직인 방향으로 절단하면, 도 4에 나타내는 단면이 된다.
(d) 감기 공정
(d-1) 배기 가스 처리체의 성형체의 제작
평균 입자 직경 22㎛를 가지는 탄화 규소의 조분말 52.8중량%와, 평균 입자 직경 0.5㎛의 탄화 규소의 미분말 22.6중량%를 혼합하여, 얻어진 혼합물에 대해서, 아크릴 수지 2.1중량%, 유기 바인더(메틸셀룰로오스) 4.6중량%, 윤활제(니치유(주) 제작 유니루브) 2.8중량%, 글리세린 1.3중량%, 및 물 13.8중량%를 첨가하고 혼련하여 습윤 혼합물을 얻은 후, 압출 성형하여, 도 6에 나타내는 배기 가스 처리체(10)의 성형체를 제작했다.
(d-2) 건조 공정
상기 공정 (d-1)에서 얻어진 배기 가스 처리체(10)의 성형체를, 마이크로파 건조기를 이용하여 상기 배기 가스 처리체(10)의 성형체를 건조시켜, 배기 가스 처리체(10)의 건조체로 했다.
(d-3) 탈지 공정
상기 공정 (d-2)에서 얻어진 배기 가스 처리체(10)의 건조체를 400℃에서 탈지하여, 배기 가스 처리체(10)의 탈지체로 했다.
(d-4) 소성 공정
상기 공정 (d-3)에서 얻어진 배기 가스 처리체(10)의 탈지체를 상압의 아르곤 분위기 하 2200℃, 3시간의 조건으로 소성 공정을 행하여, 기공율이 45%, 평균 기공 직경이 15㎛, 셀의 수(셀 밀도)가 300개/inch2, 셀벽의 두께가 0.25mm(10mil)인 배기 가스 처리체(10)의 탄화 규소 소결체를 제조했다.
(d-5) 촉매 담지 공정
상기 공정 (d-4)에서 얻어진 배기 가스 처리체(10)의 탄화 규소 소결체를, 질산 백금 용액에 침지한 후, 600℃에서 1시간 유지함으로써, 배기 가스 처리체(10)의 탄화 규소 소결체의 셀벽(12)에 백금 촉매를 담지시켰다.
이와 같이 하여 제작된 탄화 규소 소결체는, 실시예 1의 유지 실링재(30)가 감긴 배기 가스 처리체(10)가 된다. 배기 가스 처리체(10)는 전체 길이 350mm의 대략 원기둥 형상이며, 외경은 326mm였다.
(d-6) 유지 실링재 감기 공정
상기 공정 (d-5)에서 얻어진 배기 가스 처리체(10)의 주위에, 본 실시예의 유지 실링재(30)를 감는다. 이 때, 본 실시예의 유지 실링재(30)를 구성하는 하층 매트(50)의 제2 주면(52)이, 배기 가스 처리체(10)와 접하도록 유지 실링재(30)를 감았다. 또한, 하층 매트(50)의 볼록부(53a)와, 오목부(54a)를 끼워 맞추고, 상층 매트(40)의 볼록부(43a)와, 오목부(44a)를 끼워 맞췄다.
(e) 압입 공정
압입 방식(스터핑 방식)에 의하여, 유지 실링재(30)가 감긴 배기 가스 처리체(10)를 금속 케이싱(20)에 압입했다. 유지 실링재(30)의 간극 부피 밀도(GBH)는 0.4g/cm3로 했다.
이와 같이 하여 제작된 배기 가스 정화 장치는, 실시예 1에 관한 배기 가스 정화 장치가 된다.
(비교예)
도 8(a)~(c)는, 본 발명의 비교예에 관한 유지 실링재를 종방향에 수직인 방향에서 절단한 단면의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
(비교예 1)
유지 실링재의 종방향에 수직인 방향에서 절단하면, 도 8(a)에 나타내는 단면으로 하기 위하여, 실시예 1에 있어서의 (b) 필름 접착 공정을 이하와 같이 변경한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 1에 관한 배기 가스 정화 장치를 제작했다.
(b) 필름 접착 공정
폴리에스테르 점착재 부착 필름을, 전체 길이 1050mm×폭 780mm의 대략 직사각형이 되도록 재단했다.
계속해서, 필름이 상층 매트(40)의 제2 주면(42), 제1 측면(45), 제1 주면(41), 및 제2 측면(46)을 모두 덮도록, 상층 매트(40)에 필름을 연속적으로 권회하여 접착했다.
비교예 1에 관한 유지 실링재에서는, 필름(60)이 상층 매트(40)와, 하층 매트(50)를 완전히 차단하고 있다.
(비교예 2)
유지 실링재의 종방향에 수직인 방향으로 절단하면, 도 8(b)에 나타내는 단면으로 하기 위하여, 실시예 1에 있어서의 (b) 필름 접착 공정, 및 (c) 적층 공정의 순번 및 처리를 이하와 같이 변경한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 2에 관한 배기 가스 정화 장치를 제작했다.
(b) 적층 공정
하층 매트(50)의 제1 주면(51)과, 상층 매트(40)의 제2 주면(42)이 접하도록, 하층 매트(50) 위에 상층 매트(40)를 적층했다.
(c) 필름 접착 공정
폴리에스테르 점착재 부착 필름을, 전체 길이 1000mm×폭 780mm의 대략 직사각형이 되도록 재단했다.
계속해서, 필름이 상층 매트(40)의 제2 주면(42), 제1 측면(45) 및 제2 측면(46), 및 하층 매트(50)의 제1 측면(55), 제1 주면(51) 및 제2 측면(56)을 모두 덮도록, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)에 필름을 연속적으로 권회하여 접착했다.
다음으로, 재봉에 의하여 2개소의 고정부를 형성하여 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)를 고정했다.
또한, 2개소의 고정부는, 적층 매트의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있고, 각 고정부간의 거리가 70mm가 되도록 했다.
비교예 2에 관한 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때, 필름(60)이 배기 가스 처리체와 하층 매트(50)를 완전히 차단하게 된다.
(비교예 3)
유지 실링재의 종방향에 수직인 방향으로 절단하면, 도 8(c)에 나타내는 단면으로 하기 위하여, 실시예 1에 있어서의 (b) 필름 접착 공정을 이하와 같이 변경한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 3에 관한 배기 가스 정화 장치를 제작했다.
(b) 필름 접착 공정
폴리에스테르 점착재 부착 필름을, 전체 길이 1050mm×폭 780mm의 대략 직사각형이 되도록 재단했다.
계속해서, 이 필름이 상층 매트(40)의 제2 주면(42), 제1 측면(45), 제1 주면(41), 및 제2 측면(46)을 모두 덮도록, 상층 매트(40)에 필름을 연속적으로 권회하여 접착했다.
다음으로, 다른 폴리에스테르 점착재 부착 필름을, 전체 길이 1000mm×폭 780mm의 대략 직사각형이 되도록 재단했다.
계속해서, 이 필름이, 하층 매트(50)의 제2 주면(52), 제1 측면(55), 제1 주면(51), 및 제2 측면(56)을 모두 덮도록, 하층 매트(50)에 필름을 연속적으로 권회하여 접착했다.
비교예 3에 관한 유지 실링재에서는, 필름(60), 상층 매트(40)와 하층 매트(50)를 완전히 차단하고 있다. 또, 비교예 3에 관한 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감을 때, 필름(60)이 배기 가스 처리체와 하층 매트(50)를 완전히 차단하게 된다.
실시예 1 및 각 비교예에 관한 유지 실링재를 배기 가스 처리체에 감고, 금속 케이싱에 압입하여, 유지 실링재가 금속 케이싱의 단부로부터 돌출되어 있는지 아닌지를 육안으로 확인하고, 이하의 평가방법으로 유지 실링재의 수용 평가를 행했다.
(평가방법)
도 9(a)는, 본 발명의 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체가 정상적으로 금속 케이싱에 압입된 상태를 나타내는 사진이다. 도 9(b)는, 적층 매트로 이루어지는 유지 실링재가 감긴 배기 가스 처리체를 금속 케이싱에 압입할 때에, 유지 실링재를 형성하는 매트가 어긋나, 어긋난 매트가 금속 케이싱의 단부로부터 돌출된 상태를 나타내는 사진이다.
도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 금속 케이싱의 단부로부터 매트가 돌출되지 않은 상태를 "합격"으로 평가했다. 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 금속 케이싱의 단부로부터 어긋난 매트가 돌출된 상태를 "불합격"으로 평가했다.
실시예 1에 관한 유지 실링재의 수용 평가의 결과는 "합격"이며, 유지 실링재가 금속 케이싱의 단부로부터 돌출되어 있지 않았다.
비교예 1에 관한 유지 실링재의 수용 평가의 결과는 "불합격"이며, 상층 매트(40)와, 하층 매트(50)와의 사이에 어긋남이 발생하고 있어, 상층 매트(40)가 금속 케이싱의 단부로부터 돌출되어 있었다. 이것은, 필름(60)이 상층 매트(40)와, 하층 매트(50)를 완전히 차단하므로, 이들 사이의 밀착성이 충분해지지 않아, 상층 매트(40)와 하층 매트(50)가 어긋났기 때문이라고 생각된다.
비교예 2에 관한 유지 실링재의 수용 평가의 결과는 "불합격"이며, 상층 매트(40)와, 하층 매트(50)와의 사이에 어긋남은 발생하지 않았지만, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)가 금속 케이싱의 단부로부터 돌출되어 있었다. 이것은, 필름(60)이 배기 가스 처리체와, 하층 매트(50)를 완전히 차단하므로, 이들 사이의 밀착성이 충분해지지 않아, 배기 가스 처리체와 하층 매트(50)가 어긋났기 때문이라고 생각된다.
비교예 3에 관한 유지 실링재의 수용 평가의 결과는 "불합격"이며, 상층 매트(40)와, 하층 매트(50)와의 사이에 어긋남이 발생하고 있으며, 또한, 상층 매트(40) 및 하층 매트(50)가 금속 케이싱의 단부로부터 돌출되어 있었다. 이것은, 필름(60)이 배기 가스 처리체와, 상층 매트(40)와, 하층 매트(50)를 완전히 차단하므로, 이들 사이의 밀착성이 충분해지지 않아, 배기 가스 처리체와, 상층 매트(40)와, 하층 매트(50)가 어긋났기 때문이라고 생각된다.
본 발명의 유지 실링재는, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트로 이루어지며, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측과는 반대측의 주면, 및 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에는 필름이 접착됨과 함께, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에는, 주면의 일부를 노출시킨 상태로 상기 필름이 접착되는 것을 필수의 구성요소로 하고 있다.
이러한 필수의 구성요소에, 본 발명의 상세한 설명에서 상술한 각종 구성(예를 들면, 필름의 형상, 필름의 배치 위치, 필름의 구성 재료, 적층 매트의 고정 방법 등)을 적절히 조합함으로써 원하는 효과를 얻을 수 있다.
1 배기 가스 정화 장치
10 배기 가스 처리체
11 셀
12 셀벽
13 밀봉재
14 외주 코트층
20 금속 케이싱
30 유지 실링재
40 상층 매트
41, 51 제1 주면
42, 52 제2 주면
43, 44, 53, 54 단면
43a, 53a 볼록부
44a, 54a 오목부
45, 55 제1 측면
46, 56 제2 측면
50 하층 매트
60 필름

Claims (14)

  1. 무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트로 이루어지는 유지 실링재로서,
    상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측과는 반대측의 주면, 및 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에는 필름이 접착됨과 함께,
    상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에는, 당해 주면의 일부를 노출시킨 상태로 상기 필름이 접착되는 것을 특징으로 하는 유지 실링재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 표면에, 당해 매트의 종방향과 수직인 방향으로 상기 필름이 연속적으로 한 바퀴 권회하여 접착되고, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에 상기 필름의 권회 개시부, 및 권회 종료부가 존재하고, 또한, 상기 권회 개시부, 및 상기 권회 종료부가 이간되어 있는 유지 실링재.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적층 매트는 2개의 매트로 이루어지는 유지 실링재.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 필름의 구성 재료는, 폴리에스테르, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 유지 실링재.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 필름은, 접착재 또는 열압착에 의하여 상기 적층 매트에 고정되어 있는 유지 실링재.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적층 매트를 구성하는 복수의 매트는, 고착력을 가지고 있지 않은, 적어도 1개의 띠 형상체에 의하여 결속되어 있는 유지 실링재.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 띠 형상체는, 종이 또는 수지로 이루어지는 유지 실링재.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적층 매트를 구성하는 복수의 매트는, 적어도 1개소의 고정부에서 서로 고정되어 있는 유지 실링재.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 적층 매트의 종방향에 수직인 방향으로 뻗어 있는 유지 실링재.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 고정부는, 실, 점착 테이프 또는 접착재인 유지 실링재.
  11. 배기 가스 처리체와, 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 금속 케이싱과, 상기 배기 가스 처리체와 상기 금속 케이싱과의 사이에 배치되는 유지 실링재로 구성되는 배기 가스 정화 장치로서,
    상기 유지 실링재는, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트이며, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 상기 금속 케이싱측이 되고, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 짧은 매트가 상기 배기 가스 처리체측이 되도록 상기 유지 실링재가 배치되어 있으며,
    상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측과는 반대측의 주면, 및 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 종방향의 측면에는 필름이 접착됨과 함께,
    상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에는, 당해 주면의 일부를 노출시킨 상태로 상기 필름이 접착되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 표면에, 당해 매트의 종방향과 수직인 방향으로 상기 필름이 연속적으로 한 바퀴 권회하여 접착되며, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 다른 매트와 접하는 측의 주면에 상기 필름의 권회 개시부, 및 권회 종료부가 존재하고, 또한, 상기 권회 개시부, 및 상기 권회 종료부가 이간되어 있는 배기 가스 처리 장치.
  13. 배기 가스 처리체와, 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 금속 케이싱과, 상기 배기 가스 처리체와 상기 금속 케이싱과의 사이에 배치되는 유지 실링재로 이루어지며, 상기 유지 실링재는, 무기 섬유를 포함하는 평면에서 보았을 때 직사각형의 매트가 복수 개 적층되고, 각 매트의 종방향의 길이가, 적층됨에 따라 순차 길어지도록 구성된 적층 매트이며, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 상기 금속 케이싱측이 되고, 상기 적층 매트를 구성하는 종방향의 길이가 가장 짧은 매트가 상기 배기 가스 처리체측이 되도록 상기 유지 실링재가 배치된 배기 가스 정화 장치를 제조하는 방법으로서,
    상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중, 일방의 주면의 일부가 노출하도록, 당해 매트의 양 주면 및 종방향의 측면에 필름을 접착하는 공정과,
    각 매트의 종방향의 길이가 적층됨에 따라 순차 길어지도록 상기 각 매트를 적층하여, 최상 층에 배치되는 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 주면 중 주면의 일부가 노출되어 있는 측의 주면이 다른 매트와 접하도록, 상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트를 배치하여 상기 적층 매트를 얻는 공정과,
    상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트가 상기 금속 케이싱측이 되고, 상기 종방향의 길이가 가장 짧은 매트가 상기 배기 가스 처리체측이 되도록, 상기 적층 매트를 상기 배기 가스 처리체에 감는 공정과,
    상기 적층 매트가 감긴 상기 배기 가스 처리체를 상기 금속 케이싱의 내부에 압입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치의 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 종방향의 길이가 가장 긴 매트의 표면에, 당해 매트의 종방향과 수직인 방향으로 상기 필름을 연속적으로 한 바퀴 권회하여 접착시킴과 함께, 상기 주면의 일부가 노출되어 있는 측의 주면에 상기 필름의 권회 개시부, 및 권회 종료부를 존재시키고, 또한, 상기 권회 개시부, 및 상기 권회 종료부를 서로 이간시키는 배기 가스 정화 장치의 제조 방법.
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