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Dokumentenidentifikation DE69903139T2 13.03.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1064094
Titel MONOLITH BESCHICHTUNGSVORRICHTUNG UND VERFAHREN
Anmelder Johnson Matthey Public Ltd., Co., London, GB
Erfinder ADERHOLD, Dirk, Royston, Herts SG8 9UG, GB;
HAYNES, George, Alan, Royston, Herts SG8 5NY, GB;
SPENCER, Leonard, Michael, Baldock, Herts SG7 6TP, GB;
WINTERBOURN, John, Duncan, Cambridge CB4 6EF, GB
Vertreter Spott & Weinmiller, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69903139
Vertragsstaaten BE, DE, DK, FR, GB, IE, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.03.1999
EP-Aktenzeichen 999397516
WO-Anmeldetag 05.03.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/GB99/00652
WO-Veröffentlichungsnummer 0099047260
WO-Veröffentlichungsdatum 23.09.1999
EP-Offenlegungsdatum 03.01.2001
EP date of grant 25.09.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.03.2003
IPC-Hauptklasse B01J 37/02

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei einem Herstellungsverfahren und insbesondere betrifft sie Vorrichtungen und Verfahren, die für die Herstellung von Katalysatoren, die auf monolithische Träger aufgebracht sind, und ähnlichen Produkten geeignet sind.

Jedes Jahr wird eine große Anzahl von Katalysatoren hergestellt, die auf monolithische Träger mit großer spezifischer Oberfläche aufgebracht sind. Einer der Haupttypen dieser Katalysatoren ist der Abgas-Katalysator für einen Verbrennungsmotor und die vorliegende Erfindung ist insbesondere dafür anwendbar. Zur Vereinfachung wird in der nachfolgenden Beschreibung insbesondere die Anwendung der Erfindung für Automobil-Katalysatoren beschrieben, es ist jedoch klar, dass die Erfindung auch für alle ähnlichen Katalysator-Typen angewendet werden kann, unabhängig davon, ob sie für Fahrzeuge (der Ausdruck "Automobil-Katalysatoren" umfasst Lastkraftwagen, Utility-Fahrzeuge, Busse, Motorräder und dgl.), Schiffe, stationäre Energie-Quellen oder für die Gasreinigung in anderen industriellen Verfahren bestimmt sind. Die vorliegende Erfindung ist außerdem anwendbar zur Herstellung von ähnlichen Produkten, bei denen ein Überzug auf einen Träger aufgebracht wird und erwähnt seien insbesondere Absorber/Desorber-Überzüge, von denen viele bei der Abgas-Emissions-Kontrolle verwendet werden. Diese Produkte sind im technischen Sinne keine "Katalysatoren". Es seien insbesondere erwähnt NOx-Absorber, Kohlenwasserstoff-Absorber, Absorber für Schwefel-Verbindungen und Wasserdampf-Absorber. Ebenso wie als Absorber für die Gasbehandlung können Absorber auch in Wärmepumpen, z. B. in Klimaanlagen-Kühlern, verwendet werden.

Der Automobilkatalysator (Fahrzeugkatalysator) wird allgemein auf ein extrudiertes, aus Keramik, beispielsweise Cordierit, oder Metall hergestelltes Durchströmungs-Wabenkörper-Substrat aufgebracht. Die Substrate sind im allgemeinen zylindrisch, sie können aber auch oval oder "rennbahnartig" sein oder abgeschrägt oval sein und sie weisen eine wirksame zusammenhängende äußere Hautschicht auf (wenn der Träger oder das Substrat keine durchgehende Hautschicht aufweist, kann die vorliegende Erfindung nur dann angewendet werden, wenn der Träger oder das Substrat innerhalb einer Hülle angeordnet ist). Diese Substrate sind allgemein bekannt und im Handel erhältlich und sie können 7,78 bis 186,00 Zellen/cm² (50 bis 1200 Zellen/inch²) aufweisen. Um die Oberflächengröße für die Katalyse zu erhöhen, ist es üblich, das Substrat mit einem Waschüberzug (washcoat) zu beschichten, der umfasst eine Aufschlämmung aus Teilchen mit einer großen spezifischen Oberfläche wie Aluminiumoxid, die gegebenenfalls weitere (andere) Komponenten, beispielsweise lösliche und/oder auf einen Träger aufgebrachte katalytisch aktive Metalle der Platin-Gruppe ("PGMs"), Promotoren, beispielsweise Cerdioxid, Zirkoniumdioxid, Barium und dgl., sowie andere (weitere) Komponenten oder absorptionsfähige Materialien, wie z. B. Siliciumdioxid, Zeolith und dgl., enthalten können. In einigen Fällen wird (werden), nachdem der Waschüberzug aufgebracht und getrocknet und/oder gebrannt worden ist zur Bildung eines anhaftenden Überzugs, ein oder mehr Katalysatorschichten aufgebracht. Dies kann erfolgen durch Imprägnieren mit Lösungen eines oder mehrerer PGMs, die im allgemeinen ausgewählt werden aus einem oder mehr Vertretern aus der Gruppe Platin, Palladium und Rhodium und/oder löslichen Promotoren und/oder durch Aufbringen mehrerer Schichten des gleichen Typs oder unterschiedlicher Typen von katalytisch aktiven oder absorptionsfähigen Waschüberzügen (washcoats). Die gebräuchlichen Beschichtungs-Verfahren werden in der Regel als vertrauliches Know-how angesehen, sie sind jedoch im allgemeinen Variationen des Eintauchens des Substrats in die Aufschlämmung oder Lösung oder des Hindurchführens des Substrats durch einen Vorhang oder einen Wasserfall aus der Aufschlämmung oder Lösung und die Anwendung von Druckluft, um das Fluid (die Flüssigkeit) in das Substrat hinein und durch dieses hindurch zu blasen, um eine Beschichtung der Zellen zu gewährleisten und auch um sicherzustellen, dass keine oder praktisch keine verstopften (blockierten) Zellen vorliegen.

Es wurde festgestellt, dass diese Verfahren nicht sehr flexibel sind und eine Reihe von weiteren Nachteilen haben. Die Aufschlämmung oder Lösung wird im Kreislauf zurückgeführt (recyclisiert), die Absorptionseigenschaften des Substrats oder des mit dem Waschüberzug versehenen Substrats sind jedoch so, dass bestimmte Komponenten, z. B. feinere Teilchen oder bestimmte gelöste Salze von Metallen der Platingruppe, sich bevorzugt ablagern, wodurch die Zusammensetzung des recyclisierten Fluids (Flüssigkeit) und dementsprechend auch einige der Eigenschaften der anschließend beschichteten Katalysatoren sich ändern. Es wurde daher festgestellt, dass kontinuierliche Verfahren nicht die beste Antwort für die Herstellung von Katalysatoren mit einem identischen Leistungsvermögen und anderen identischen Eigenschaften sind.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Batch- oder Semibatch-Verfahren, das sehr signifikante Verbesserungen in bezug auf die Herstellung von Automobil-Katalysatoren ergibt mit Vorteilen in bezug auf Konsistenz und Kontrolle der Ausgangsmaterialien, und auch Katalysatoraufbau-Optionen bietet, die bisher für die großtechnische Herstellung nicht verfügbar waren. Es wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung insbesondere anwendbar ist zum Beschichten von Substraten mit einer sehr hohen Zelldichte, die unter Anwendung der konventionellen Technologie bisher schwer zu beschichten waren.

Es sind bereits einige Vorschläge bekannt, die einige der Ziele der vorliegenden Erfindung haben. So wird beispielsweise in US-A-5 543 181 eine Katalysatorlösung in die Zellen eines Wabenkörper-Trägers mittels Sonden eingesprüht, die in die Zellen eingeführt werden. Ein solches System ist mechanisch kompliziert und nicht in der Lage, bei Substraten mit sehr hoher Zelldichte eingesetzt zu werden. In US-A-4 931 419 ist ein Verfahren zum Eintauchen eines Endes eines monolithischen Trägers in ein spezifisches Flüssigkeitsvolumen beschrieben, das dem Porenvolumen des Trägers gleich ist und bei dem der monolithische Träger umgedreht wird, um die Flüssigkeit durch den Träger hindurchlaufen zu lassen. Bei einem solchen Verfahren treten jedoch Verluste an wertvollen Edelmetall-Katalysatoren auf. In US-A-5 422 138 ist eine Beschichtungsvorrichtung beschrieben, die das Eintauchen der Basis eines monolithischen Trägers in eine Beschichtungsflüssigkeit und das anschließende Herausblasen von überschüssiger Flüssigkeit aus den Zellen umfasst. In WO 97/48500 ist ein weiteres Katalysator- Beschichtungssystem beschrieben, bei dem ein Substrat teilweise in eine Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht wird, ein Vakuum angelegt wird, um die Flüssigkeit in die Zellen des Substrats bis zu einer Strecke, die geringer ist als die Länge der Zellen, hineinzusaugen. Ein solches System ist nicht sehr flexibel und in ihm wird immer noch Beschichtungsflüssigkeit recyclisiert.

Ein weiterer Vorschlag ist in GB-A-2 012 616 beschrieben, worin Vorrichtungen und Verfahren zum Beschichten von Katalysator-Substraten unter Verwendung einer abgemessenen Menge einer Aufschlämmung beschrieben sind, die in das Substrat hinein und durch dieses hindurch gezogen wird. Es ist klar, dass die Beladung mit der Aufschlämmung so ist, dass sie im Überschuss gegenüber der tatsächlich für die Beschichtung des Substrats erforderlichen Menge vorliegt. Es wird angenommen, dass dieser Vorschlag niemals in das Stadium der kommerziellen Anwendbarkeit gelangt ist. Es wird nämlich angenommen, dass der Umstand, dass überschüssige Aufschlämmung verwendet wird, die für die Wiederverwendung recyclisiert (im Kreislauf geführt) wird, zu einer Veränderung der Zusammensetzung mit dem Ablauf der Zeit führt, wenn verschiedene Komponenten der Aufschlämmung sich bevorzugt auf den Wänden des Substrats ablagern.

In EP-A-0 398 128 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beladen eines monolithischen Trägers mit einer vorgegebenen Menge Material (in der Regel ein Waschüberzug oder ein Katalysatormetall), ausgewählt aus einer Lösung oder Dispersion, beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine Flüssigkeitsbehälter-Einrichtung, die auf der Oberseite des Trägers angeordnet ist. Die Flüssigkeitsbehälter-Einrichtung ist mit Einrichtungen zum Anlegen eines Druckes versehen, um die Flüssigkeit in den Träger hineinzupressen, und er ist mit eine Vakuumabschluss versehen, um eine vorgegebene Menge Material aus einer Quelle für das Material in den Behälter hineinzusaugen. Der Boden des Trägers ist auf einer für die Flüssigkeit durchlässigen Basis angeordnet und diese kann ein Schwamm sein. Um eine dichte Verbindung zwischen dem Träger und der Basis und/oder dem Behälter zu erzielen, können Dichtungen verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine monolitische Trägerbeschichtungsvorrichtung, die umfasst Einrichtungen zur Dosierung einer vorgegebenen Menge einer flüssigen Komponente, wobei diese Menge so groß ist, dass sie praktisch vollständig innerhalb des vorgesehenen Trägers zurückgehalten wird, wobei die Behälter-Einrichtung für die flüssige Komponente auf der Oberseite eines Trägers angeordnet werden kann, um die genannte Menge der flüssigen Komponente aufzunehmen, und eine Vakuum/Druck-Einrichtung, die auf den Boden des Trägers einwirkt, und die Gesamtheit der flüssigen Komponente aus der Behälter-Einrichtung in mindestens einen Teil des Trägers eingesaugt werden kann, ohne Recyclisierung.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Beschichten eines monolithischen Trägers, das die Stufen umfasst (a) Anordnen einer Behälter-Einrichtung auf der Oberseite eines Trägers, (b) Eindosieren einer vorgegebenen Menge einer flüssigen Komponente in die Behälter-Einrichtung entweder in der Reihenfolge (a), dann (b), oder (b), dann (a), und (c) durch Anlegen eines Vakuums, Einsaugen der Gesamtmenge der flüssigen Komponente in mindestens einen Teil des Trägers und Zurückhalten praktisch der gesamten Menge innerhalb des Trägers ohne Recyclisierung.

Zweckmäßig werden nicht mehr als l Gew.-% Flüssigkeit, besonders bevorzugt nicht mehr als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt keine Flüssigkeit durch das Substrat angesaugt und ausgestoßen.

Die flüssige Komponente kann irgendeine Flüssigkeit sein, die zum Beschichten eines monolitischen Trägers verwendet wird, unabhängig davon, ob sie katalytische Komponenten enthält oder nicht. Im allgemeinen handelt es sich dabei um eine Aufschlämmung von Teilchen, beispielsweise um eine Absorber- oder Waschüberzugs- Aufschlämmung oder um eine Lösung von katalytisch aktiven Komponenten, wobei für bestimmte Katalysatoren mit fortgeschrittenem Aufbau eine Waschüberzugs-Aufschlämmung auch katalytisch aktive Teilchen oder Lösungen enthalten kann. Die tatsächliche Zusammensetzung der flüssigen Komponente ist für die vorliegende Erfindung nicht wichtig.

Teil der vorliegenden Erfindung ist eine Behälter-Einrichtung für eine flüssige Komponente, die auf der Oberseite eines zu beschichteten Trägers angeordnet ist. Obgleich der Aufbau und die Funktion derselben aus der nachstehenden spezifischen Beschreibung besser hervorgehen, ist klar, dass sie mindestens eine Wand umfasst, die im allgemeinen der Querschnittsform des Trägers entspricht. Sie kann auch eine durchlässige Basis aufweisen, welche die Wände abschließt unter Bildung eines Behälters. Die Wand kann aus Kunststoff, beispielsweise aus Polypropylen oder vorzugsweise PTFE, aus Metall, insbesondere rostfreiem Stahl, oder aus mit PTFE beschichtetem rostfreiem Stahl oder Keramik hergestellt sein und die Basis kann eine perforierte oder poröse Metallplatte, ein Sintermetallschwamm, ein Gewebe oder ein Vliesstoff oder ein synthetischer offenzelliger Schaum sein. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Basis oder ein Teil derselben in Art einer Guillotine, einer Iris oder eines Verschlusses bewegbar sein oder es kann eine getrennte durchlässige Basis, die beispielsweise auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht wird, verwendet werden. Es können auch Kombinationen von unterschiedlichen Materialien verwendet werden, beispielsweise ist der Schaum nützlich zur gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit über die Oberfläche des Trägers und dadurch kann eine gleichmäßige Beschichtung gewährleistet werden. Für bestimmte Beschichtungskomponenten kann die Rheologie so sein, dass die Komponente erst dann in die Zellen des Trägers einzudringen beginnt, wenn Druck oder Vakuum angelegt wird, und dadurch ist es nicht erforderlich, dass die durchlässige Basis die flüssige Komponente enthält.

Die Behälter-Einrichtung braucht nicht und ist bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen auch nicht dazu bestimmt, die flüssige Komponente auf der gesamten oberen Oberflächengröße des Trägers aufzunehmen und darauf festzuhalten. Die Behälter-Einrichtung kann so geformt sein, dass sie Bereiche des Trägers blindlegt, sodass eine Beschichtung in diesen Bereichen nicht durchgeführt wird. So ist beispielsweise in einem Automobil- Katalysator oder -Absorber, der in einem Gehäuse im Auspuffangeordnet ist, der Träger um seine Ränder herum versiegelt, um zu verhindern, dass der Gasstrom den Träger umgeht. Der Effekt ist der, dass eine große Menge von Umfangszellen abgeschlossen ist, sodass diese Zellen für die Katalyse oder die Absorption/Desorption nicht ausgenutzt werden und deshalb ihr Gehalt an Edelmetallkatalysator oder -absorber als verschwendet zu betrachten ist. Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, diese Umfangszellen nicht zu beschichten. Es ist allgemein klar, dass aus einer Vielzahl von Gründen der Gasstrom im zentralen Abschnitt eines Monolithen konzentriert ist und die vorliegende Erfindung erlaubt die Beschichtung eines solchen zentralen Abschnitts mit einer anderen Zusammensetzung und/oder mit einer anderen Konzentration der Komponenten. Dementsprechend kann die Behälter- Einrichtung im Innern unterteilt sein, um verschiedene Flüssigkeiten zum Beschichten voneinander zu trennen oder es können Teile blindgelegt sein, um eine Beschichtung zu verhindern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Basis der Behälter-Einrichtung zu modifizieren, um das gewünschte Beschichtungsprofil oder das gewünschte Produkt zu erzielen. Die Basis kann beispielsweise unterschiedliche Permeabilitäten (Durchlässigkeiten) aufweisen, um das Durchströmen zu erleichtern, und daher können größere Beschichtungs-Ablagerungen in bestimmten Bereichen entstehen oder die Basis kann selbst als profilierte Behälter-Einrichtung fungieren, beispielsweise durch Bearbeitung eines Wabenkörper-Monolithen in der Weise, dass bestimmte Regionen größere Mengen an flüssiger Komponente enthalten, die direkt in die entsprechenden Teile des unterhalb der Basis angeordneten Trägers übertragen werden.

Es ist klar, dass die Behälter-Einrichtung zweckmäßig mit einer Versiegelungs-Einrichtung versehen ist, um einen Verlust an Beschichtungsflüssigkeit wirksam zu verhindern, wenn ein Druck/Vakuum angelegt wird. Eine solche Versiegelung kann erzielt werden durch Verwendung einer verformbaren permeablen Basis oder einer getrennten Versiegelung. Ein bevorzugter Typ einer Versiegelung ist eine aufblasbare Dichtung, die unter dem Einfluss einer Maschine aufgeblasen und entspannt werden kann. Eine aufblasbare Dichtung erlaubt es der Vorrichtung, für Änderungen des Substrat-Durchmessers oder -Umfangs zu sorgen. Wenn alle Zellen eines Wabenkörper- Trägers oder die gesamte Fläche eines anderen Träger-Typs beschichtet werden müssen, ist es nicht möglich, eine Oberseitenfläche des Trägers abzudichten, und dementsprechend verschafft eine geeignete Dichtung gegenüber der Außenseite des Trägers der Beschichtungsflüssigkeit Zugang zu dem Innern des Trägers.

Es ist möglich, sich die Entwicklung einer genauen Dosier-Einrichtung vorzustellen, die zusammen mit einer gelartigen flüssigen Komponente die Beschichtungskomponenten auf einem Träger ablagert, ohne dass eine Behälter-Einrichtung erforderlich ist. Diese Modifikation der vorliegenden Erfindung kann als eine solche angese hen werden, in der von der Struktur der flüssigen Komponente selbst als Behälter-Einrichtung Gebrauch gemacht wird und die daher innerhalb des Bereiches der Erfindung liegt.

Die Flüssigkeitsdosier-Einrichtung kann unter Anwendung der allgemein bekannten Prinzipien aufgebaut sein. Es gibt beispielsweise im Handel erhältliche Vorrichtungen, die eine höchst genaue Dosierung des Volumens oder des Gewichtes von Flüssigkeiten ermöglichen, die beispielsweise zum Füllen in der Lebensmittel- oder Farbenindustrie verwendet werden. Diese Vorrichtungen sind in der Lage, Flüssigkeiten mit sehr unterschiedlichen Viskositäten und rheologischen Eigenschaften zu handhaben. Es wird angenommen, dass die Genauigkeit der Dosierung bei Anwendung der derzeitigen Technologie ± 0,1 Gew.-% beträgt. Dies erlaubt eine sehr signifikante Verbesserung der Beschichtungsgenauigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Genauigkeit des Beschichtungsverfahrens außerdem von der Genauigkeit der Flüssigkeits(Lösungs- oder Aufschlämmungs)-Analyse abhängt. Die Erfindung bietet jedoch sehr viel mehr Gelegenheiten, alle Aspekte der Beschichtung zu steuern.

Es ist zweckmäßig, die Dosierungseinrichtung mit einer automatischen Handhabungs-Einrichtung zu kombinieren, die einen drehbaren indexierten Tisch aufweisen kann, der Träger an einer Reihe von Werkstückstationen vorbeiführen kann, an denen die verschiedenen Stufen des Verfahrens ablaufen. Es kann eine Roboter- Handhabung vorgesehen sein, um die Träger zu beladen und zu entladen und es ist vorstellbar, dass das Verfahren zur teilweisen Beschichtung des Trägers in axialer Richtung angewendet wird, dann der teilweise beschichtete Träger gedreht wird und der Rest von der anderen Seite her beschichtet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Basis- Vorrichtung extrem flexibel ist und so aufgebaut sein kann, dass sie leicht austauschbare Dosiereinrichtungen und Behälter-Einrichtungen aufweist und eine Reihe von unterschiedlichen Beschichtungsfunktionen in der gleichen Vorrichtung durchgeführt werden können. Natürlich umfasst die Erfindung im wesentlichen eine manuelle Handhabung, die für Anwendungen mit niedrigem Volumen und mit niedrigen Arbeitskosten geeignet sein kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Dosierungskopf und die Behälter-Einrichtung zu einer einheitlichen Struktur kombiniert, die auf der Oberseite des Trägers angeordnet sein kann und die entweder in Fluid-Verbindung mit einer Quelle für die Beschichtungsflüssigkeit gebracht werden kann oder die permanent damit verbunden ist, möglicherweise unter Verwendung von flexiblen Leitungen, um eine Bewegung des Dosierungskopfes und/oder des Trägers zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können einen Massenstrom der in den Träger abgegebenen Flüssigkeitsmenge ergeben. Eine wichtige Charakteristik der Erfindung besteht darin, dass praktisch die gesamte Flüssigkeit innerhalb des Trägers zurückgehalten wird, wodurch eine gleichmäßige Verteilung in dem gewünschten Muster gewährleistet wird und sichergestellt wird, dass kein signifikanter Flüssigkeitsüberschuss eine Recyclisierung erfordert. Eventuelle geringe Flüssigkeitsmengen, die nicht innerhalb des Trägers zurückgehalten werden, werden bei den bevorzugten Ausführungsformen in der nachstehend erläuterten Vakuumhaube gesammelt, wodurch die Gesundheit und Sicherheit der Umwelt verbessert werden.

Obgleich die Erfindung mit dem Anlegen eines Vakuums an die Unterseite (den Boden) des Trägers arbeitet, das bewirkt, dass der normale Luftdruck die Flüssigkeit in die Zellen des Trägers hineinpresst, kann auch ein zusätzlicher Luftdruck angewendet werden, um die Überführung der Flüssigkeit aus der Behälter-Einrichtung in den Träger zu initiieren. Erforderlichenfalls kann ein Luftstromimpuls angelegt werden, um die Zellen des Trägers zu säubern und Blockierungen zu verhindern. Bei fortgeschritteneren Ausführungsformen kann das Vakuum selbst ungleichförmig angelegt werden, entweder zeitlich oder räumlich.

Die Menge der flüssigen Komponente ist vorgegeben entsprechend dem gewünschten Beschichtungsaufbau und dem Verhalten der flüssigen Komponente beim Beschichten des Trägers ohne Überschuss durch Anwendung konventioneller experimenteller Verfahren. Die Flüssigkeit wird zweckmäßig in einem Behälter mit einem großen Volumen gelagert, der gerührt werden kann und der von Zeit zu Zeit nachgefüllt wird. Da die Vorrichtung genau abgemessene Volumina und keine Recyclisierung ergibt, bleibt die Qualität oder Zusammensetzung der flüssigen Komponente konstant und Verluste werden vermindert.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung bei der Herstellung von Katalysatoren besteht darin, dass die Verwendung von Edelmetall sehr gut kontrolliert wird und dass es nicht erforderlich ist, Metallbeladungen überzudosieren, um den Verfahrensvariationen Rechnung zu tragen.

Nach dem Beschichten kann der Träger getrocknet und erforderlichenfalls gebrannt werden, um den Überzug zu fixieren oder umzuwandeln.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht von zwei Aufbauten von Behälter-Einrichtungen; und

Fig. 3 schematische Schnittansichten von unterschiedlichen Produkt-Katalysatoren, die erfindungsgemäß hergestellt werden.

In der Fig. 1 ist ein Flüssigkeitsdosierkopf allgemein mit der Ziffer l bezeichnet. Dieser kann an eine Lebensmittelbehälter-Füllvorrichtung angepasst sein. Der Dosierkopf zieht vorgegebene Volumina Flüssigkeit aus einem vorgemischten Vorrat ab, der in einem Reservoir (nicht dargestellt) aufbewahrt wird. Eine Behälter- Einrichtung 2 besteht aus einer ringförmigen Wand 3 mit einer permeablen Membranbasis 4. Die Behälter- Einrichtung ist auf der Oberseite einer Katalysator-Trägereinheit 5 anbringbar, bei der es sich um einen extrudierten Wabenkörper-Monolithen handeln kann. Der Monolith 5 ist in einer Vertiefung (Ausnehmung) 6 in einem Werkstücktisch 7 angeordnet, wobei die Ausnehmung durch eine luftdurchlässige Basis 8 verschlossen ist. Eine Vakuumhaube 9 ist um die permeable Basis 8 herum abgedichtet und steht mit einer kontrollierten Vakuumquelle in Verbindung. Die Behälter-Einrichtung 2 ist in der Darstellung mit einer weiteren Haube 10 versehen, die optional ist und zum Anlegen eines Druckes an die in der Behälter-Einrichtung festgehaltene Flüssigkeit verwendet werden kann.

Aus der Fig. 1 ist leicht ersichtlich, dass das vorgegebene Volumen Flüssigkeit oberhalb des Monolithen bis zum Anlegen eines Vakuums und gegebenenfalls eines Überdrucks zurückgehalten wird, wobei zu diesem Zeitpunkt die Flüssigkeit in die Zellen des Monolithen eingesaugt und darin zurückgehalten wird. Dabei wurde ein Massenstrom (plug flow) festgestellt.

In der Fig. 2 sind zwei Kopfaufbauten erläutert, die insbesondere geeignet sind für Flüssigkeiten mit einer verhältnismäßig niedrigen Viskosität, wie z. B. Imprägnierungslösungen. In den Zeichnungen werden die gleichen Bezugsziffern wie in der Fig. 1 verwendet. In der Fig. 2a ist eine Dichtung 11 dargestellt, die mit der oberen Oberfläche des Monolithen 5 in Kontakt steht. In der Fig. 2b ist dieser Aufbau insbesondere geeignet für einen Metallmonolithen, der eine hochstehende Lippe 12 aufweist. Die Basis 4 der Behälter-Einrichtung besteht aus einer perforierten Metallplatte 13, die mit einer verformbaren Scheibe aus offenzelligem Schaum 14 kombiniert ist. Daraus ist zu ersehen, dass dann, wenn die Behälter-Einrichtung auf den mit einer Lippe ausgestatteten Monolithen herabgeführt wird, der Schaum sich verformt unter Bildung einer Abdichtung und eine geeignete Flüssigkeitsabgabe erzielt wird, wenn der Flüssigkeitsstrom initiiert wird.

Die Fig. 3 erläutert unterschiedliche Katalysatoraufbauten, die erfindungsgemäß hergestellt werden können. Wenn man die Katalysatoren allgemein als zylindrische Katalysatoren ansieht, können unterschiedliche Konzentrationen und/oder unterschiedliche Waschüberzugs- und/oder Katalysator-Formulierungen und -Profile erzielt werden, wie durch die verschiedenen Buchstaben A, B und C angezeigt. Es ist leicht ersichtlich, dass die Möglichkeiten des Katalysatoraufbaus, spezifischen Anforderungen zu genügen, durch die vorliegende Erfindung stark erweitert werden.

Obgleich die vorstehende Beschreibung konzentriert ist auf die Beschichtung von Automobil- Katalysatoren, kann die Erfindung, wie bereits erwähnt, auch zum Beschichten vieler anderer ähnlicher Produkte verwendet werden und Absorber sind besonders geeignet. Die Erfindung erlaubt nämlich das Aufbringen eines absorptionsfähigen Überzugs auf den gleichen monolithischen Träger als Katalysator-Überzug.


Anspruch[de]

1. Monolithische Träger-Beschichtungsvorrichtung, die umfasst eine Einrichtung (1) zum Dosieren einer vorgegebenen Menge einer flüssigen Komponente, wobei diese Menge so ist, dass sie im wesentlichen vollständig innerhalb des vorgesehenen Trägers zurückgehalten wird, eine Behälter-Einrichtung (2) für eine flüssige Komponente, die auf der Oberseite eines Trägers angeordnet sein kann, um die genannte Menge an flüssiger Komponente aufzunehmen, und eine Vakuumdruckeinrichtung, die auf die Unterseite (den Boden) des Trägers einwirkt und in der Lage ist, die Gesamtmenge der flüssigen Komponente aus der Behälter-Einrichtung (2) in mindestens einen Teil des Trägers ohne eine Recyclisierung abzuziehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Behälter-Einrichtung (2) eine Basis (4) aufweist, die für die flüssige Komponente durchlässig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, in der die Basis (4) einen oder mehr Vertreter aus der Gruppe perforierte oder porösen Metallplatte, Sintermetallschwamm, Gewebe oder Vliesstoff oder synthetischer offenzelliger Schaum umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, in der die Basis (4) oder ein Teil derselben ein bewegliches Element aufweist.

5. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in dem die Behälter-Einrichtung (4) so geformt ist, dass sie eine differentielle Beschichtung von Teilen des Trägers bewirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der eine luftdurchlässige Basis (4) zur Unterstützung der Unterseite des Trägers verwendet wird.

7. Verfahren zum Beschichten eines monolithischen Trägers, das die Stufen umfasst (a) Anordnen einer Behälter- Einrichtung (2) auf der Oberseite eines Trägers (5), (b) Zudosieren einer vorgegebenen Menge einer flüssigen Komponente in die Behälter-Einrichtung (2) entweder in der Reihenfolge (a) und dann (b) oder (b) und dann (a) und (c) durch Anlegen eines Vakuums, wodurch die Gesamtmenge der flüssigen Komponente abgezogen wird in mindestens einen Teil des Trägers (5) und praktisch die Gesamtmenge innerhalb des Trägers ohne Recyclisierung zurückgehalten wird.

8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Beschichten von Katalysator- oder Absorber-Trägern.

9. Verwendung nach Anspruch 8, bei der die flüssige Komponente eine Waschüberzugs-Aufschlämmung oder eine Lösung einer Katalysatorkomponente ist.







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