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KR100762116B1 - 유지 밀봉제 및 이의 제조방법 - Google Patents

유지 밀봉제 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR100762116B1
KR100762116B1 KR1020060052067A KR20060052067A KR100762116B1 KR 100762116 B1 KR100762116 B1 KR 100762116B1 KR 1020060052067 A KR1020060052067 A KR 1020060052067A KR 20060052067 A KR20060052067 A KR 20060052067A KR 100762116 B1 KR100762116 B1 KR 100762116B1
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oil
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마사유키 에구치
Original Assignee
이비덴 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

유기 결합제의 양을 증가시키지 않고 표면에서 무기 섬유의 비산을 억제할 수 있는 배기 가스 정화용 촉매 컨버터의 유지 밀봉제 및 이의 제조방법을 제공한다.
배기 가스 정화용 촉매 컨버터에서 촉매 담체(1)와 이의 외부쪽을 피복하는 쉘(95) 사이에 배치되는 유지 밀봉제(2) 및 이의 제조방법이다. 유지 밀봉제(2)에서는 무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물(21)에 유리전이온도 Tg가 5℃ 이하의 유기 결합제(22)가 첨착되어 있다. 또한, 이의 제조에 있어서는 함침공정과 건조공정을 실시한다. 함침공정에서는 매트상물에 유기 결합제를 함유하는 에멀젼을 함침시킨다. 건조공정에서는 에멀젼을 함유하는 매트상물을 건조시킨다.
촉매 컨버터, 유지 밀봉제, 촉매 담체, 쉘, 매트상물, 유리전이온도, 유기 결합제, 함침 공정, 에멀젼.

Description

유지 밀봉제 및 이의 제조방법{A supporting sealant and a method for the preparation thereof}
도 1은 실시예 1에 따른 유지 밀봉제를 촉매 담체 및 쉘에 맞붙인 상태를 도시하는 사시도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 유지 밀봉제를 맞붙인 배기 가스 정화용 촉매 컨버터를 엔진의 배기관의 내부에 배치한 상태를 도시하는 설명도이다.
도 3은 실시예 1에 따른 유지 밀봉제를 촉매 담체에 감아붙이기 전의 상태(A) 및 유지 밀봉제를 촉매 담체에 감아붙이고 있는 상태(B)를 도시하는 설명도이다.
도 4는 실시예 1에 따른 유지 밀봉제를 촉매 담체에 감아붙여 형성한 일체품을 쉘에 배치하는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 5는 종래의 배기 가스 정화용의 촉매 컨버터를 엔진의 배기관의 내부에 배치한 상태를 나타내는 설명도이다.
[부호의 설명]
1: 촉매 담체,
2: 유지 밀봉제,
21: 매트상물 및
95: 쉘.
본 발명은 내연기관 등으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하는 촉매 컨버터의 유지 밀봉제에 관한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이 종래 배기 가스 정화용 촉매 컨버터(90)는 내연기관(92) 등으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하기 위해 사용되고 있다. 촉매 컨버터(90)는 촉매 담체(1)와 이의 외부쪽을 피복하는 금속제의 쉘(95)과, 양자 사이에 배치된 유지 밀봉제(91)를 포함하고 있다. 이러한 유지 밀봉제(91)은 촉매 담체(1)와 쉘(95) 사이에서 배기 가스가 누출되는 것을 방지하는 동시에 촉매 담체(1)가 쉘(95)과 접촉하여 손상되는 것을 방지하는 역할을 모두 할 수 있다.
촉매 컨버터(90)를 제작할 때에는 촉매 담체(1)에 유지 밀봉제(91)를 감아붙여, 이를 감아붙인 일체품을 쉘(95)의 내부로 배치한다. 그리고, 당해 쉘(95)의 양쪽 말단에 각각 입구 접속부(97), 출구 접속부(98)를 용접으로 결합시킨다. 이와 같이 제작한 촉매 컨버터(90)는 엔진(92)으로부터 배출되는 배기 가스의 배관(99)의 도중에 배치된다.
유지 밀봉제(91)로서는 알루미나-실리카계 등의 세라믹 섬유(무기 섬유)로 이루어진 매트상물(911)에 유기 결합제(912)를 함침시킨 것 등이 사용되고 있다. 유지 밀봉제(91)는 사상(絲狀)체로 비중이 가벼우므로 유지 밀봉제(91)를 촉매 담체(1) 및 쉘(95)에 맞붙여서 촉매 컨버터(90)를 제작할 때에 유지 밀봉제(91)의 표면에서 무기 섬유가 공중에 비산될 우려가 있다. 따라서 맞붙이는 작업을 하는 작업장의 작업환경을 악화시킬 가능성이 있으며 작업자는 방진 마스크 등을 착용하고 작업할 것이 요구된다.
지금까지, 무기 섬유의 비산 방지를 위해 평균 섬유 직경 및 최저 섬유 직경을 특정한 범위로 제어한 알루미나 섬유 집합체가 개발되어 있다[참조: 일본 공개특허공보 2003-105658호]. 이러한 알루미나 섬유 집합체를 유지 밀봉제(91)로서, 촉매 담체(1) 및 쉘(91)에 맞붙으면 무기 섬유(알루미나)의 비산량을 감소시킬 수 있다.
그러나, 섬유 직경을 제어한 종래의 유지 밀봉제(91)도, 무기 섬유의 비산량을 충분하게 감소시킬 수 없다. 따라서 작업할 때에 무기 섬유가 비산하여, 작업환경이 악화될 우려가 있다.
또한, 유지 밀봉제(91)에 함유시킨 유기 결합제(912)의 양을 증가시킴으로써 무기 섬유의 비산을 억제할 수 있는 것이 공지되어 있지만, 최근의 환경 문제에 대한 의식이 높아짐에 따라 유기 결합제(912)의 함유량의 감소가 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 유기 결합제의 양을 증가시키지 않고 표면에서 무기 섬유의 비산을 억제할 수 있는 배기 가스 정화용 촉매 컨버터의 유지 밀봉제 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
제1 발명은 배기 가스 정화용 촉매 컨버터에서 촉매 담체와 이의 외부쪽을 피복하는 쉘 사이에 배치되는 유지 밀봉제의 제조방법으로서, 무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물에 유리전이온도 Tg(℃)가 5℃ 이하인 유기 결합제를 물에 분산시켜 이루어진 에멀젼을 함침시키는 함침공정 및 상기 에멀젼을 포함하는 매트상물을 건조시킴으로써 유기 결합제를 매트상물에 첨착(添着)시켜 유지 밀봉제를 제작하는 건조공정을 포함함을 특징으로 하는 유지 밀봉제의 제조방법이다(청구항 1).
제1 발명의 유지 밀봉제의 제조방법에서는 상기와 같이 함침공정과 건조공정을 실시한다.
함침공정에서는 무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물에 유기 결합제를 물에 분산시켜 이루어진 에멀젼을 함침시킨다. 또한, 건조공정에서는 에멀젼을 포함하는 매트상물을 건조시킴으로써 에멀젼 중의 액체 성분을 증발시킨다. 그 결과, 매트상물의 표면이나 내부 등에 유기 결합제가 첨착되며, 유지 밀봉제를 수득할 수 있다.
또한, 제1 발명의 제조방법에서는 유기 결합제로서, 5℃ 이하로 유리전이온도 Tg(℃)가 낮은 것을 사용하고 있다. 따라서 유지 밀봉제에 첨착된 유기 결합제는 상온(예: 유기 결합제의 유리전이온도 이상의 온도)에서 운동성이 높은 고무상 태를 나타낼 수 있다. 따라서 유지 밀봉제를 촉매 담체 및 쉘에 맞붙일 때에는 유기 결합제가 매트상물의 무기 섬유끼리 결합시키는 동시에 우수한 신장성을 나타내며, 유지 밀봉제에 가해지는 충격 등의 손상을 흡수할 수 있다. 따라서, 유지 밀봉제의 무기 섬유의 파손을 억제하며, 유지 밀봉제로부터 무기 섬유가 비산하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 작업자는 방진 마스크 등을 착용하지 않아도, 쾌적하게 작업을 할 수 있으며 맞붙이는 작업을 하는 작업장의 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
이와 같이 제1 발명의 제조방법에 따라 수득되는 유지 밀봉제는 유기 결합제가 매트상물의 무기 섬유의 파손을 억제할 수 있는 동시에 무기 섬유를 유지할 수 있다. 따라서, 유지 밀봉제는 유기 결합제의 양을 증가시키지 않고 무기 섬유의 비산을 억제할 수 있다.
제2 발명은 배기 가스 정화용 촉매 컨버터에서 촉매 담체와 이의 외부쪽을 피복하는 쉘 사이에 배치되는 유지 밀봉제로서, 무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물에 유리전이온도 Tg가 5℃ 이하인 유기 결합제가 첨착되어 있는 것을 특징으로 하는 유지 밀봉제가다(청구항 6).
제2 발명의 유지 밀봉제는 매트상물에 유리전이온도 Tg가 5℃ 이하인 유기 결합제가 첨착되어 있다.
따라서, 유지 밀봉제에 첨착된 유기 결합제는 상온에서는 운동성이 높은 고무상태를 나타낼 수 있다. 따라서, 유지 밀봉제를 촉매 담체 및 쉘에 맞붙일 때에 유기 결합제가 우수한 신장성을 나타내며, 유지 밀봉제의 무기 섬유에 가해지는 충 격 등의 손상을 흡수할 수 있다. 따라서, 무기 섬유의 파손을 억제하며, 유지 밀봉제로부터 무기 섬유가 비산하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 작업자는 방진 마스크 등을 착용하지 않아도, 쾌적하게 작업을 할 수 있으며 맞붙이는 작업을 하는 작업장의 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
다음에 본 발명의 바람직한 실시 형태에 관해서 설명한다.
제1 발명에서는 함침공정과 건조공정을 실시함으로써 유지 밀봉제를 제작할 수 있다. 함침공정에서는 무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물에 유기 결합제를 물에 분산시켜 이루어진 에멀젼을 함침시킨다.
유기 결합제로서는 유리전이온도 Tg(℃)가 5℃ 이하인 것을 채용한다. 유리전이온도 Tg(℃)가 5℃를 초과하는 경우에는 유지 밀봉제를 맞붙일 때에 유기 결합제가 매트상물의 무기 섬유의 파손을 충분하게 억제할 수 없으며, 맞붙이는 작업중에 무기 섬유의 비산을 충분하게 억제할 수 없을 우려가 있다.
또한, 유기 결합제의 유리전이온도 Tg(℃)는 -20℃ 이상이 양호하다. 유리전이온도 Tg가 -20℃ 미만의 경우에는 맞붙이는 작업중에 유지 밀봉제로부터 유기 결합제가 외부로 스며나오기 쉬워지며 맞붙이는 지그(jig) 등의 주위의 작업환경이 유기 결합제에 의해 오염될 우려가 있다.
또한, 함침공정에서의 유기 결합제로서는 가교처리를 하지 않은 고무를 채용하는 것이 바람직하다(청구항 2).
이 경우에는 함침공정에서, 유기 결합제가 매트상물의 표면에 스며들기 쉬워 지며, 에멀젼을 매트상물의 무기 섬유 표면에 균일하게 함침시킬 수 있다. 따라서, 건조공정에서는 매트상물의 표면이나 내부 등에 유기 결합제가 대략 균일하게 첨착되며, 유지 밀봉제의 무기 섬유의 비산율을 보다 억제할 수 있다.
유기 결합제로서는, 예를 들면, 아크릴계 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 아크릴레이트계 고무, 메타크릴레이트계 고무 등을 사용할 수 있다.
바람직하게는 유기 결합제는 아크릴레이트계 고무 또는 메타크릴레이트계 고무인 것이 바람직하다(청구항 3).
이 경우에는 매트상물의 무기 섬유 표면 등에 유기 결합제를 보다 균일하게 첨착시킬 수 있다. 또한, 건조 공정후의 유기 결합제의 신장이 양호해지며, 섬유를 무리하게 구속하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 촉매 담체 및 쉘에 대한 맞붙이는 작업을 할 때 등에 무기 섬유가 접히는 것을 방지하며, 무기 섬유의 공중으로의 비산을 보다 한층 억제할 수 있다.
에멀젼의 표면장력은 상온에서 60mN/m 이하인 것이 바람직하다(청구항 4).
에멀젼의 표면장력이 60mN/m를 초과하는 경우에는 에멀젼이 매트상물의 표면에 스며들기 어려워지며, 유기 결합제를 매트상물에 균일하게 첨착시키는 것이 곤란해질 우려가 있다. 또한, 표면장력이 너무 낮으면, 에멀젼을 함침할 때에 매트상물에 에멀젼을 유지시키는 것이 곤란해지므로, 에멀젼의 표면장력은 20mN/m 이상이 양호하다.
60mN/m 이하의 표면장력의 에멀젼은, 예를 들면, 상기와 같이 가교처리를 하 지 않은 고무를 사용하여 제작할 수 있다.
에멀젼의 표면장력은, 예를 들면, 조환법(吊環法)으로 측정할 수 있다.
조환법은 용수철에 매달은 금속판 링을 에멀젼의 액면으로부터 끌어올림으로써 표면장력을 측정하는 방법이다. 링을 에멀젼에 침지시키고 조용히 끌어올리면 링에 에멀젼의 막이 흡착된다. 그리고 링을 어느 높이까지 끌어올리면 에멀젼의 막이 견딜 수 없게 되어 절단된다. 이때의 용수철의 신장, 에멀젼의 중량, 막의 길이 등으로부터 표면장력을 구할 수 있다.
에멀젼은 에멀젼 입자 직경이 300nm 이하인 것이 바람직하다(청구항 5).
에멀젼 입자 직경이 300nm를 초과하는 경우에는 함침공정에서, 매트상물의 표면에 에멀젼을 충분하고 균일하게 함침시키는 것이 곤란해질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 에멀젼 입자 직경은 150nm 이하가 양호하며, 보다 바람직하게는 100nm 이하가 양호하다.
에멀젼 입자 직경은 투과형 전자현미경을 사용하여, 예를 들면, 100개의 에멀젼에 관해서 이의 입자 직경을 측정하며 이의 평균치를 구하는 것 등으로 측정할 수 있다.
다음에 건조공정에서는 에멀젼을 포함하는 매트상물을 건조시킴으로써 유기 결합제를 매트상물에 첨착시켜 유지 밀봉제를 제작한다.
건조공정에서는 에멀젼을 포함하는 매트상물을 가열 및 압축하면서 건조시키는 것이 바람직하다.
이 경우에는 매트상물로부터 여분인 수분을 용이하게 제거할 수 있다. 또 한, 이 경우에는 유기 결합제의 접착력을 이용하여 압축상태의 유지 밀봉제를 수득할 수 있다. 이와 같이 압축상태로 함으로써 유지 밀봉제의 촉매 담체 및 쉘에 대한 맞붙이는 작업을 용이하게 할 수 있다.
또한, 압축상태의 유지 밀봉제를 사용하는 배기 가스 정화용 촉매 컨버터로 배기 가스를 공급하면 열에 의해 유지 밀봉제에 포함되는 유기 결합제를 소실시킬 수 있다. 그 결과, 압축된 유지 밀봉제가 복원되므로 당해 유지 밀봉제를 촉매 담체와 쉘 사이에 보다 견고하게 유지시킬 수 있다.
건조공정은 온도 95 내지 155℃에서 실시하는 것이 바람직하다.
건조 온도가 95℃ 미만의 경우에는 건조시간이 길어지며 생산효율이 나빠질 염려가 있다. 한편 155℃를 초과하는 경우에는 유기 결합제의 분해가 시작되며, 유기 결합제의 점착 능력이 손상될 우려가 있다. 또한, 건조시간은 100초 이상이 바람직하다. 100초 미만의 경우에는 충분하게 건조할 수 없을 우려가 있다.
또한, 압축은 압축 간격 4 내지 15mm의 조건에서 실시하는 것이 바람직하다.
압축 간격이 4mm 미만의 경우에는 무기 섬유의 손상을 일으킬 우려가 있다. 한편, 15mm를 초과할 경우에는 상기한 압축에 의한 효과가 충분하게 얻어지지 않게 될 우려가 있다.
또한, 상기와 같이 유기 결합제로서 가교처리를 하지 않은 자가 가교성의 고무를 사용하는 경우에는 건조공정에서 가열에 의해 유기 결합제의 가교반응을 진행시킬 수 있다. 단, 가교반응이 과도하게 진행되면 유기 결합제의 신장성이 손상될 우려가 있다. 따라서 건조공정에서는 유기 결합제의 가교도를 70% 이하로 하는 것 이 바람직하다. 유기 결합제의 가교도는, 예를 들면, 유기 결합제의 조성 등에 따라 상이하므로, 건조 공정후의 최종적인 가교도가 70% 이하로 되도록 하는 유기 결합제를 선택할 수 있다.
유기 결합제의 가교도는, 예를 들면, 겔 함량 측정법에 따라 측정할 수 있다.
즉, 고형의 유기 결합제를 톨루엔, 테트라하이드로푸란 및 메틸에틸케톤 등의 유기용제에 용해시키면 유기 결합제의 일부가 용해되지 않고 유기용제 중에 고형분이 생긴다. 이 때, 유기용제에 투입되기 전의 유기 결합제의 중량을 Wa, 용해후에 유기용제 중에 생긴 고형분의 중량을 Wb로 하면 가교도 L은 L = Wb/Wa ×100이라는 수학식으로 산출할 수 있다.
또한, 유지 밀봉제에서 유기 결합제의 첨착율은 0.5 내지 1.5중량%인 것이 바람직하다.
첨착율이 0.5중량% 미만의 경우에는 유지 밀봉제의 표면에서 무기 섬유의 비산을 충분하게 억제할 수 없을 우려가 있다. 한편, 1.5중량%를 초과하는 경우에는 유기 결합제량이 많아지며 유지 밀봉제로부터 비메탄계 탄화수소, 질소 산화물 등의 유해 가스가 발생될 우려가 있다.
또한, 함침공정과 건조공정 사이에 매트상물에 첨착된 유기 결합제의 여분 고형분을 제거하는 고형분 제거공정을 할 수 있다. 이에 따라 함침공정에서 매트상물에 필요량 이상으로 첨착한 유기 결합제의 여분 고형분을 제거할 수 있다. 고형분 제거공정은, 예를 들면, 흡인 등에 의해 실시할 수 있다.
다음으로 제2 발명에 관해서 설명한다.
제2 발명에서 유지 밀봉제는 무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물에 유기 결합제를 첨착하여 이루어진다.
매트상물로서는 제1 발명과 동일한 것을 사용할 수 있다.
유기 결합제로서는 유리전이온도 Tg(℃)가 5℃ 이하인 것을 채용한다. 이의 임계 의의에 관해서는 제1 발명과 동일하며, 유기 결합제의 유리전이온도 Tg는 -20℃ 이상인 것이 바람직하다.
유기 결합제로서는 제1 발명과 동일하게, 예를 들면, 아크릴계 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 아크릴레이트계 고무 또는 메타크릴레이트계 고무 등을 사용할 수 있다.
바람직하게는 유기 결합제는 아크릴레이트계 고무 또는 메타크릴레이트계 고무인 것이 양호하다(청구항 7).
이 경우에는 유기 결합제의 신장이 양호해지며, 섬유를 무리하게 구속하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 촉매 담체 및 쉘에 대해 맞붙이는 작업을 할 때 등에 무기 섬유가 접히는 것을 방지하며, 무기 섬유의 공중으로의 비산을 보다 한층 억제할 수 있다.
또한, 유지 밀봉제는 무기 섬유의 비산율이 0.15중량% 이하인 것이 바람직하다(청구항 8).
이 경우에는 유지 밀봉제로부터 무기 섬유의 비산을 보다 확실히 억제하고, 유지 밀봉제를 맞붙이는 작업을 쾌적하게 할 수 있다. 보다 바람직하게는 비산율 은 O.1O중량% 이하가 양호하다.
비산율은 JIS K6830-1996·26 내저온성 시험·26.2 시험기구(4) 충격 시험기에 준하는 장치를 사용할 때에 중량 감소율로 규정할 수 있다.
이러한 중량 감소율 α[중량%]는 충격 시험 전의 유지 밀봉제(샘플 형상: 100mm ×100mm)의 중량을 Wo, 충격 시험후의 중량을 W라 할 때, α= ((Wo-W)/Wo) ×100[중량%]로 나타내는 양이다.
또한, 유지 밀봉제에 첨착되어 있는 유기 결합제의 가교도는 70% 이하인 것이 바람직하다.
가교도가 70%를 초과하는 경우에는 유기 결합제의 신장성이 저하되며, 유지 밀봉제로부터 무기 섬유의 비산 억제효과가 저하될 우려가 있다.
[실시예]
(실시예 1)
다음에 본 발명의 실시예에 따른 유지 밀봉제에 관해 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서 유지 밀봉제(2)는 배기 가스 정화용 촉매 컨버터(10)에서 촉매 담체(1)와 이의 외부쪽을 피복하는 쉘(95) 사이에 배치되어 사용된다. 유지 밀봉제(2)에서는 무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물(21)[도 3(A), 도 3(B) 참조]에 유리전이온도 Tg가 5℃ 이하인 유기 결합제(22)가 첨착되어 있다.
다음으로 이것을 상세하게 설명한다.
촉매 담체(1)에는 이의 횡단면을 하니콤상으로 성형한 코디에라이트 담체를 사용한다. 이러한 촉매 담체(1)에는 이의 축방향에 따라 다수의 뿔 모양 구멍(11)이 설치되어 있다. 그리고, 이러한 뿔 모양 구멍(11) 사이에는 이의 격벽인 다수의 하니콤 벽(12)이 형성되어 있다(도 1 참조). 또한, 촉매 담체(1)에는 백금 또는 팔라듐을 주성분으로 하는 촉매가 담지되어 있다. 또한, 매트상물(21)을 구성하는 무기 섬유에는 열에 의해 너무 팽창되지 않도록 고려되어 있는 무팽창성의 섬유인 결정질 알루미나 섬유를 사용한다.
다음으로 본 발명의 실시예의 유지 밀봉제의 제조방법에 관해 설명한다.
본 발명의 실시예의 제조방법에서는 함침공정과 건조공정을 실시한다. 함침공정에서는 무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물(21)에 유기 결합제(22)를 물에 분산시켜 이루어진 에멀젼을 함침시킨다. 또한 건조공정에서는 에멀젼을 포함하는 매트상물(21)을 건조시킴으로써 유기 결합제(22)를 매트상물(21)에 첨착시켜 유지 밀봉제(2)를 제작한다. 유기 결합제로서는 유리전이온도 Tg(℃)가 5℃ 이하인 것을 사용한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 함침공정과 건조공정 사이에 매트상물21에 첨착된 유기 결합제(22)의 여분 고형분을 제거하는 고형분 제거공정을 실시한다.
이하, 본 발명의 실시예의 보호 밀봉제의 제조방법에 관해 상세하게 설명한다.
우선, 치수가 세로 500 내지 1400mm ×가로 51000 내지 52500mm, 두께 1.5 내지 12mm인 매트상물(21)을 준비한다.
다음에 유기 결합제를 함유하는 에멀젼을 매트상물(21)에 함침시킨다.
에멀젼으로서는 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 고무를 물에 분산하여 이루어진 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스(에멀젼 입자 직경 50nm, 유기 결합제의 유리전이온도 -21℃, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 준비한다. 이러한 에멀젼을 컨베이어 위에 배치한 매트상물(21)에 한번 쓰고 버리는 방식으로 함침시킨다.
이어서, 매트상물(21)에 부착된 과잉의 유기 결합제(22)의 고형분을 제거하기 위해 1초 이상의 흡인을 실시한다. 흡인 후, 칭량계에 의해 에멀젼(22)의 함침율을 측정한 바, 에멀젼(22)은 100중량부의 매트상물(21)에 대하여 100중량부 함침되어 있다.
다음에 매트상물(21)의 가열 압축 건조를 실시한다. 가열 압축 건조는 온도 95 내지 155℃, 건조시간 100초 이상, 건조시의 가압 협소 설치간격 4 내지 15mm라는 조건으로 실시한다.
이와 같이 유기 결합제의 첨착율 1.0중량%, 두께 3 내지 15mm의 유지 밀봉제(2)를 수득한다. 또한, 본 발명의 실시예에서 제작한 유지 밀봉제(2)는 다음에 천공 등을 실시함으로써 원하는 크기·형상으로 조정할 수 있다.
이어서, 유지 밀봉제(2)의 맞붙이는 방법에 관해서 설명한다.
우선, 촉매 담체(1)에 촉매를 담지시킨다.
다음에 촉매 담체(1)에 유지 밀봉제(2)를 감아붙이고[도 3(A), 도 3(B) 참조], 이와 같이 감아붙인 일체품(20)을 쉘(95)의 내부에 배치한다(도 4 참조). 이 와 같이 유지 밀봉제(2)를 맞붙이고, 쉘(95)의 양쪽 말단에 각각 입구 접속부(97), 출구 접속부(98)를 용접함으로써 결합시킨다(도 2 참조).
또한, 이와 같이 제작한 배기 가스 정화용 촉매 컨버터(10)는 엔진(92)으로부터 배출되는 배기 가스의 배관(99)의 내부에 배치하여 사용할 수 있다.
다음으로 본 발명의 실시예의 작용효과에 관하여 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 유지 밀봉제(2)에 함침시키는 유기 결합제(22)로서, 유리전이온도 Tg(℃)가 5℃ 이하의 것을 사용하고 있다(도 1 참조).
따라서 유지 밀봉제(2)에 첨착 된 유기 결합제(22)는 상온에서는 운동성이 높은 고무상태를 나타낼 수 있다. 따라서 유지 밀봉제(2)를 촉매 담체(1) 및 쉘(95)에 맞붙일 때에 유기 결합제(22)가 우수한 신장성을 나타내며, 유지 밀봉제(2)의 무기 섬유에 가해지는 충격 등의 손상을 흡수할 수 있다.
따라서, 무기 섬유의 파손을 억제하며, 유지 밀봉제(2)로부터 무기 섬유가 비산하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 작업자는 방진 마스크 등을 착용하지 않아도, 쾌적하게 작업을 실시할 수 있으며, 맞붙이는 작업을 하는 작업장의 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
(실시예 2)
본 발명의 실시예에서는 유지 밀봉제에 포함되는 무기 섬유의 공중으로의 비산이 발생하기 어려운 것을 확인하기 위해 하기와 같은 낙하시험을 실시한다.
즉, 유리전이온도(Tg)가 상이한 유기 결합제를 함유하는 에멀젼을 사용하여 실시예 1과 동일하게 하여, 복수의 유지 밀봉제(시료 E1 내지 시료 E4, 시료 C1 내 지 시료 C4)를 제작하며 이들을 소정의 높이로부터 낙하시켜 이 때에 무기 섬유의 공중으로의 비산이 발생하기 어려움을 평가한다.
구체적으로는 우선, 시료 E1 내지 시료 E4 및 시료 C1 내지 시료 C4라는 8종류의 유지 밀봉제를 제작한다.
시료 E1은 실시예 1과 동일한 매트상물에 에멀젼으로서, 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체 고무를 물에 분산하여 이루어진 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스(유기 결합제의 유리전이온도 Tg -21℃, 에멀젼 입자 직경 50nm, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 함침시킨 다음, 실시예 1과 동일하게 흡인 및 가열 압축 건조를 실시하여 제작한 것이다. 즉, 시료 E1은 실시예 1에서 제작한 유지 밀봉제와 동일한 것이다.
시료 E2는 실시예 1과 동일한 매트상물에 에멀젼으로서, 변성 아크릴산 에스테르 공중합체 고무를 물에 분산하여 이루어진 변성 아크릴산 에스테르 공중합체 라텍스(유기 결합제의 유리전이온도 Tg -5℃, 에멀젼 입자 직경 80nm, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 함침시킨 다음, 실시예 1과 동일하게 흡인 및 가열 압축 건조를 실시하여 제작한 것이다.
또한, 시료 E3은 실시예 1과 동일한 매트상물에 변성 아크릴산 에스테르 공중합체 라텍스(유기 결합제의 유리전이온도 Tg 1℃, 에멀젼 입자 직경 110nm, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 함침시킨 다음, 실시예 1과 동일하게 흡인 및 가열 압축 건조를 실시하여 제작한 것이다.
또한, 시료 E4는 실시예 1과 동일한 매트상물에 변성 아크릴산 에스테르 공 중합체 라텍스(유리전이온도 Tg -10℃, 에멀젼 입자 직경 260nm, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 함침시킨 다음, 실시예 1과 동일하게 흡인 및 가열 압축 건조를 실시하여 제작한 것이다.
또한, 시료 C1은 실시예 1과 동일한 매트상물에 에멀젼으로서, 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 3차원 공중합체 고무를 물에 분산하여 이루어진 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 3차원 공중합체 라텍스(유리전이온도 Tg 26℃, 에멀젼 입자 직경 40nm, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 함침시킨 다음, 실시예 1과 동일하게 흡인 및 가열 압축 건조를 실시하여 제작한 것이다.
시료 C2는 실시예 1과 동일한 매트상물에 에멀젼으로서, 변성 스티렌·부타디엔 공중합체 고무를 물에 분산하여 이루어진 변성 스티렌·부타디엔 공중합체 라텍스(유리전이온도 Tg 12℃, 에멀젼 입자 직경 80nm, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 함침시킨 다음, 실시예 1과 동일하게 흡인 및 가열 압축 건조를 실시하여 제작한 것이다.
시료 C3은 실시예 1과 동일한 매트상물에 변성 스티렌·부타디엔 공중합체 라텍스(유리전이온도 Tg 20℃, 에멀젼 입자 직경 160nm, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 함침시킨 다음, 실시예 1과 동일하게 흡인 및 가열 압축 건조를 실시하여 제작한 것이다.
시료 C4는 실시예 1과 동일한 매트상물에 변성 아크릴산 에스테르 공중합체 라텍스(유리전이온도 Tg 25℃, 에멀젼 입자 직경 110nm, 유기 결합제 농도 약 1중량%)를 함침시킨 다음, 실시예 1과 동일하게 흡인 및 가열 압축 건조를 실시하여 제작한 것이다.
시료 E1 내지 시료 E4 및 시료 C1 내지 및 시료 C4의 유지 밀봉제에서는 실시예 1과 동일하게 약 1.0중량%의 유기 결합제가 매트상물에 첨착되어 있다.
다음에 각 시료(시료 E1 내지 시료 E4 및 시료 C1 내지 및 시료 C4)에 관해서 충격 시험을 실시한다.
이러한 충격 시험에서는 각 시료(샘플 형상: 100mm ×100mm)에 JIS K6830-1996·26 내저온성 시험·26. 2시험기구(4) 충격 시험기에 준하는 장치를 사용하여 충격을 가한다. 충격 시험은 충격각도 90o, 충격 회수 1회라는 조건으로 실시한다. 그리고, 각 시료의 유지 밀봉제에 관해서, 충격시험 전후에 중량 감소율(비산율)을 측정한다. 그 결과를 표 1에 기재한다.
또한, 이러한 중량 감소율 α[중량%]는 충격시험 전의 유지 밀봉제(샘플 형상: 100mm ×100mm)의 중량을 Wo, 충격 시험후의 중량을 W라 할 때, α= ((Wo-W)/Wo) ×100[중량%]로 나타내는 양이다.
시료 번호 탄성중합체 에멀젼 입자 직경(㎚) 비산율(중량%)
종류 Tg(℃)
E1 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 고무 -21 50 0.089
E2 변성 아크릴 에스테르 공중합체 고무 -5 80 0.04
E3 변성 아크릴 에스테르 공중합체 고무 1 110 0.079
E4 변성 아크릴 에스테르 공중합체 고무 -10 260 0.116
C1 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 삼원공중합체 고무 26 40 0.261
C2 변성 스티렌·부타디엔 공중합체 고무 12 80 0.205
C3 변성 스티렌·부타디엔 공중합체 고무 20 160 0.265
C4 변성 스티렌·부타디엔 공중합체 고무 25 110 0.167
표 1에서 나타난 바와 같이 유리전이온도 Tg가 낮은 유기 결합제를 함유하는 에멀젼을 사용하여 제작한 시료 E1 내지 시료 E4의 유지 밀봉제는 최대로 0.116중량%라는 대단히 낮은 비산율을 나타낸다. 이에 대해 유리전이온도 Tg가 높은 유기 결합제를 함유하는 에멀젼을 사용하여 제작한 시료 C1 내지 시료 C4의 유지 밀봉제는 비산율이 높은 것을 알았다. 이것은 시료 E1 내지 시료 E4에서는 유기 결합제가 상온에서 운동성이 높은 고무상태를 나타내어 보다 우수한 신장성을 발휘하며 유지 밀봉제의 무기 섬유에 가해지는 충격을 충분하게 흡수할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한, 표 1에서는 명확하게는 기재되어 있지 않지만, 유리전이온도 Tg가 5℃ 이하의 유기 결합제를 함유하는 에멀젼을 사용하여 유지 밀봉제를 제작한 경우에는 유지 밀봉제를 맞붙이는 작업을 쾌적하게 실시할 수 있을 정도의 충분하게 낮은 비산율(예: 0.15중량% 이하)를 발휘할 수 있는 것을 확인하고 있다.
또한, 시료 E1 내지 시료 E4 및 시료 C1 내지 시료 C4에서는 약 1.0중량%라는 소량의 유기 결합제가 첨착되어 있다. 시료 E1 내지 시료 E4는 이와 같이 소량의 유기 결합제라도, 상기와 같이 낮은 비산율을 나타낼 수 있다. 따라서 시료 E1 내지 시료 E4는 환경에 대하여 안전한 동시에 취급할 때에 공중으로의 무기 섬유의 비산을 충분하게 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 배기 가스 정화용 촉매 컨버터에서 유지 밀봉제를 사용하는 경우, 유기 결합제의 양을 증가시키지 않고 표면에서 무기 섬유의 비산을 억제할 수 있다.

Claims (8)

  1. 배기 가스 정화용 촉매 컨버터에서 촉매 담체와 이의 외부쪽을 피복하는 쉘 사이에 배치되는 유지 밀봉제의 제조방법에 있어서,
    무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물에 유리전이온도 Tg(℃)가 5℃ 이하인 유기 결합제를 물에 분산시켜 이루어진 에멀젼을 함침시키는 함침공정 및 에멀젼을 포함하는 매트상물을 건조시킴으로써 유기 결합제를 매트상물에 첨착(添着)시켜 유지 밀봉제를 제조하는 건조공정을 포함함을 특징으로 하는, 유지 밀봉제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 함침공정에서 유기 결합제로서 가교처리를 하지 않은 고무를 사용함을 특징으로 하는, 유지 밀봉제의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 결합제가 아크릴레이트계 고무 또는 메타크릴레이트계 고무인 것을 특징으로 하는, 유지 밀봉제의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 에멀젼의 표면장력이 상온에서 60mN/m 이하인 것을 특징으로 하는, 유지 밀봉제의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 에멀젼의 입자 직경이 300nm 이하인 것을 특징 으로 하는, 유지 밀봉제의 제조방법.
  6. 배기 가스 정화용 촉매 컨버터에서 촉매 담체와 이의 외부쪽을 피복하는 쉘 사이에 배치되는 유지 밀봉제에 있어서,
    무기 섬유를 매트상으로 배열하여 이루어진 매트상물에 유리전이온도 Tg가 5℃ 이하인 유기 결합제가 첨착되어 있는 것을 특징으로 하는 유지 밀봉제.
  7. 제6항에 있어서, 유기 결합제가 아크릴레이트계 고무 또는 메타크릴레이트계 고무인 것을 특징으로 하는 유지 밀봉제.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 무기 섬유의 비산율이 0.15중량% 이하인 것을 특징으로 하는 유지 밀봉제.
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