[发明专利]载体涂料悬浮液的非接触调平

说明书

本发明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)。

具体实施方式

本发明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，本发明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(NO_x)和可能的硫氧化物(SO_x)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。Degussa AG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。