载体涂料悬浮液的非接触调平制造技术

本发明专利技术涉及用于涂覆机动车辆废气催化剂的载体的方法和设备。本发明专利技术具体地描述了对此类涂覆方法的改进，其中将含有催化材料的悬浮液(载体涂料)从上方施加到此类载体(整体式载体)上(计量式装料方法)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】载体涂料悬浮液的非接触调平具体实施方式本专利技术涉及用于涂覆机动车辆废气催化剂的载体的方法和设备。具体地讲，本专利技术描述了对此类涂覆方法的改进，其中将含有催化活性材料的悬浮液(载体涂料)从上方施加到此类载体(载体整体)上(所谓的“计量式装料”方法)。机动车辆中内燃机的废气通常含有有害气体一氧化碳(CO)和烃类(HC)、氮氧化物(NOx)和可能的硫氧化物(SOx)以及颗粒物，所述颗粒物主要由烟尘残留物和可能附着的有机附聚物组成。这些被称为主要排放物。CO、HC和微粒是发动机燃烧室内的燃料不完全燃烧的产物。当燃烧温度在局部超过1400℃时，氮氧化物在气缸中由吸入空气中的氮和氧气形成。硫氧化物由有机硫化合物的燃烧产生，其中少量的有机硫化合物总是存在于非合成燃料中。为了去除机动车辆废气中这些对健康和环境有害的排放物，已经开发了多种用于净化废气的催化技术，其基本原理通常基于引导需要净化的废气通过由流通式或壁流式蜂窝体或整体，其带有施加于其上的催化活性涂层。这种催化剂促进不同废气组分的化学反应，同时形成无害产物，诸如二氧化碳和水。刚才描述的流通式或壁流式整体因此也被称为催化剂载体、载体或载体整体，因为它们在其表面或形成该表面的孔中携带催化活性涂层。催化活性涂层通常在所谓的涂覆操作中以悬浮液的形式施加到催化剂载体上。许多此类方法在过去已经由汽车废气催化转化器制造商公布(EP1064094B1、EP2521618B1、WO10015573A2、EP1136462B1)。US6478874指出，使用真空将载体涂料悬浮液向上拉过载体整体的通道。US4609563还描述了其中使用计量式装料系统来催化涂覆载体的方法。该系统包括使用真空用精确控制的、预定量的载体涂料悬浮液涂覆陶瓷整体式载体的方法(下文称为“计量式装料”)。将整体式载体浸入定量确定量的载体涂料悬浮液中。然后将载体涂料悬浮液通过真空抽吸到载体整体中。然而，在这种情况下，难以以使得整体式载体中的通道的涂层轮廓均匀的方式涂覆整体式载体。相比之下，还建立了一种方法，其中将特定量的载体涂料悬浮液(计量式装料)施加到直立载体整体的顶侧面上，该量使得它实际上完全保留在所提供的整体内(US6599570)。借助于作用于整体的一端上的真空/压力装置，将载体涂料悬浮液完全吸入/压入到整体中，而不会在整体的下端处逸出过量的悬浮液(WO9947260A1)。在此情况下还可参见Cataler公司的JP5378659B2、EP2415522A1和JP2014205108A2。通常也具有高流动极限的，部分高度粘稠的载体涂料悬浮液在被施加到竖直取向的催化剂载体(载体整体)时常规地形成不平坦且不均匀的表面。在吸入到载体中的过程中，这随后使得非均匀的涂层正面能够形成，并且涂层悬浮液被不同程度地吸入到载体中。具体地讲，就用于生产分区产品的部分涂层而言，均匀分布是特别重要的，以确保在载体的整个长度和横截面上确保可再生的均匀催化活性。对载体整体上的载体涂料悬浮液的调平是已知的。Cataler的EP1900442A1描述了一种方法，其中通过离心力在载体旋转期间或通过振动载体来使所施加的载体涂料平滑。然而，该方法具有以下缺点：由于旋转或振动，催化剂载体上的机械应力导致极敏感的薄壁蜂窝结构的损坏或剥落。此外，通过将剪切力引入所施加的全部量的载体涂料中，其流变特性受到这样一种影响，即在抽吸脉冲之前已经在通道中发生不期望的渗透。DegussaAG的EP0398128A1公开了一种方法，其中在施加载体涂料悬浮液期间旋转载体整体。这确保了将载体涂料均匀施加到载体上；然而，不进行表面的平滑或调平。US2010221449A1描述了通过将空气流吹到载体上来从施加到载体上的漆层除去不期望的结构和缺陷的方法。空气流的有效性可通过使用超声来支撑。在这种情况下，平滑单元是由应用单元(打印机)、平滑单元和干燥单元组成的复杂涂层系统的一部分。用该系统涂覆具有薄的(<1mm)漆层的纸材或纸板。Ampo,K.等人的“Levelingviscousfluidsusingultrasonicwaves”，JJAPS，(2004)，第43卷，第2857-2861页描述了使用超声技术使粘稠液体(在这种情况下为载体上的光致抗蚀剂材料)平滑的方法。此刊物描述了用于在无孔载体上的薄层内使液体(0.01Pa·s)平滑的测试，该液体与载体涂料相比具有非常低的粘度。US2012321816A1要求保护使用超声对高粘度凝胶油墨(0.106Pa·s)的薄层(大约100μm)进行平滑的方法。本专利技术的目的是提供一种改进的方法和相应操作的设备，其用于用载体涂料悬浮液涂覆载体整体以用作机动车辆废气催化剂。该方法应确保，特别地，可生产具有均匀区域边界或最佳均匀区轮廓的，经区域涂覆的催化剂。以这种方式起作用的方法应产生较少的不良品以及在废气净化中具有更好性能的产品。因此，从经济和生态的观点来看，这种方法和这种设备将是优选的。由现有技术以明显的方式产生的这些和其它目标通过具有本权利要求1和权利要求11的特征的方法和设备来实现。从属权利要求针对根据本专利技术的教导的进一步改善的实施方案。在用于用载体涂料悬浮液涂覆流通式或壁流式类型的载体整体的方法的第一步骤中，通过将载体涂料悬浮液施加到直立载体整体的一端，允许在下一步骤中由气体，特别是空气，所传递的压力的形式的剪切力作用在载体涂料悬浮液的表面上，且随后将载体涂料悬浮液吸入或压入到载体整体中，从而有利地达到了所提出的目标，但并不明显。令人惊奇的是，已发现，通过气流的作用，在表面上不仅可使在μm范围内的非常薄的粘稠液体层平滑，而且还可对厚层(0.5至15cm)中的高粘度(例如，高达若干100Pa·s)和非常明显的流动极限(例如，100Pa)的陶瓷悬浮液进行平滑和调平。就已知的，在现有技术中尚未描述使用层状流或湍流以及连续或周期性间歇的气体流来非接触地调平厚的载体涂料层。平滑所需的压力形式的剪切力可优选地由空气流传递。然而，也可能需要将其他气体用于此目的，诸如惰性气体或还原气体。然后可根据本领域技术人员熟悉的知识通过具有此类气体的压力罐或压力缸来提供流。在本专利技术的一个优选实施方案中，压力形式的剪切力通过选自由以下项组成的组的方法产生：连续气体/空气流或脉动气体/空气流，或其混合物。如已经指出的，气体/空气流可具有层状流或湍流特征。本领域的技术人员知道如何产生此类空气流或气流(https://www.ziegener-frick.de/fileadmin/downloads/pdf/lufttechnik/geblaeseluft/mistral/Mistral_SSHD/MISTRAL_185155_Produktinfo.pdf；https://www.conatex.com/catalog/physik_lehrmittel/schulerubungen/energieumwandlung_elektrochemie_energiequellen_dynamot/product-luftstrome本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于用载体涂料悬浮液涂覆流通式或壁流式类型的载体整体的方法，其特征在于：/n-在第一步骤中，将所述载体涂料悬浮液从上方施加到直立载体整体的一端，/n-在后续步骤中，允许由气体传递的压力作用于所述载体涂料悬浮液的表面上，以及/n-随后将所述载体涂料悬浮液吸入和/或压入到所述载体整体中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170706 DE 102017115138.91.用于用载体涂料悬浮液涂覆流通式或壁流式类型的载体整体的方法，其特征在于：
-在第一步骤中，将所述载体涂料悬浮液从上方施加到直立载体整体的一端，
-在后续步骤中，允许由气体传递的压力作用于所述载体涂料悬浮液的表面上，以及
-随后将所述载体涂料悬浮液吸入和/或压入到所述载体整体中。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于：
剪切力通过选自由以下项组成的组的方法产生：连续气流、脉动气流或其混合物。


3.根据权利要求1和/或2所述的方法，
其特征在于：
在所述作用持续期间，连续地或逐步地减小通过气体作用在所述载体涂料悬浮液上的所述压力。


4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，
其特征在于：
由于气体或声音而起作用的所述压力大于所述载体涂料悬浮液的流动极限。


5.根据前述权利要求1至4中的一项所述的方法，
其特征在于：
所述压力由来自声波或压力波发生器的脉动气体/空气流产生。


6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于：
所述压力通过超声在约18,000Hz至约90,00...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·科赫，A·米勒，
申请(专利权)人：优美科股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE