DE10000108A1 - Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers unter Verwendung schon mit Wash-Coat beschichteter Blechfolien - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers unter Verwendung schon mit Wash-Coat beschichteter BlechfolienInfo
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Abstract
Um sicherzustellen, daß Endbereiche (7, 8) von wenigstens teilweise strukturierter, schon mit Wash-Coat beschichteter Blechfolien (2, 3) bei der Herstellung eines Wabenkörpers (1) frei von Wash-Coat-Staub bleiben, werden nach der Erfindung die mit Wash-Coat beschichteten Blechfolien (2, 3) wenigstens einseitig, vorzugsweise beidseitig, vor ihrer Schichtung, Wicklung und/oder Faltung zu einer Trägermatrix (4) des Wabenkörpers 1 und/oder nach ihrer Positionierung als Trägermatrix (4) in einem Mantel (6) mit einem Fixiermittel behandelt. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert das Entstehen von Staub und fördert in vorteilhafter Weise eine dauerhafte Anbindung einer Trägermatrix (4) an einem Mantel (6) durch Vermeidung schädlicher Ablagerungen insbesondere von bei der Herstellung entstehenden Wash-Coat-Partikeln.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers, insbe
sondere eines Katalysatorträgerkörpers, mit einer aus zumindest teilweise struktu
rierten Blechfolien geschichteten und/oder gewickelten bzw. gefalteten Träger
matrix mit einer Vielzahl für ein Fluid durchströmbarer Kanäle, wobei die Blech
folien Endbereiche aufweisen, die an einem Mantel fügetechnisch und/oder form
schlüssig angebunden sind, bei dem zunächst eine geeignete Anzahl zumindest
teilweise strukturierter, insgesamt oder bis auf die Endbereiche schon mit Wash-
Coat beschichteter Blechfolien zu der Trägermatrix des Wabenkörpers geschichtet
und/oder gewickelt bzw. gefaltet werden; und zu einem späteren Zeitpunkt die
Trägermatrix im Mantel positioniert und an diesem angebunden wird.
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht nicht nur Wärme sondern auch
Abgas. Da die chemischen Verbindungen dieser Abgase als umweltschädlich er
kannt wurden, ist eine Reduzierung dieser Schadstoffe sinnvoll, insbesondere hin
sichtlich der Schadstoffe Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und
Strickoxid (NOX).
Als wirksamstes System zum Abbau dieser Schadstoffe hat sich die katalytisch
bewirkte chemische Umwandlung der schädlichen Verbindungen in umwelt
freundliche Komponenten durchgesetzt. Dabei verwandeln sich Kohlenmonoxid
(CO) und Kohlenwasserstoff (HC) durch Oxidation in Kohlendioxid und Wasser
dampf, während sich aus den Stickoxiden durch Reduktion Stickstoff ergibt.
Derartige Umwandlungsvorgänge spielen sich permanent auch in der Natur ab,
allerdings auf Umwegen und viel langsamer. In einem modernen Katalysatorträ
gerkörper mit großer Oberfläche dagegen gleicht die Reaktionsgeschwindigkeit
einem Zeitraffer: Nach dem Durchströmen des Katalysatorträgerkörpers sind die
Abgase nahezu vollständig schadstoffgereinigt.
Um die Kontaktchance der im Abgasstrom befindlichen Schadstoffe mit einer
katalytisch wirksamen Beschichtung zu optimieren, muß die Oberfläche der Ka
näle des Wabenkörpers so groß wie irgend möglich sein. Diese Oberflächenver
größerung der Trägermatrix wird mit einer Zwischenschicht, dem sogenannten
Wash-Coat, erreicht, einem Gemisch beispielsweise aus Gamma-Aluminium-Oxid
und anderen Oxiden.
Mit einem einzigen Gramm dieser Zwischenschicht kann eine Fläche bis zu 25 m2
erreicht werden, was einer Vergrößerung der Aufnahmefläche für die katalytisch
aktive Schicht um das Siebentausendfache bedeutet. Auf diese dreidimensionale
zerklüftete Oberfläche wird dann die katalytisch wirksame Schicht aufgetragen.
Sie besteht beispielsweise überwiegend aus Platin, Rhodium oder Paladium sowie
auch aus Oxiden unedler Metalle.
Für die Beschichtung der Blechfolien mit dem Wash-Coat sind grundsätzlich we
nigstens zwei Möglichkeiten gegeben. So kann die Beschichtung der Blechfolien
vor ihrer Schichtung und/oder Wicklung zu einer Trägermatrix erfolgen oder erst
danach.
In der Praxis hat sich für manche Fälle die Beschichtung der Blechfolien mit
Wash-Coat vor ihrer Schichtung und/oder Wicklung zu einer Trägermatrix als
vorteilhaft herausgestellt, wobei dem Vorteil insbesondere der gleichmäßigeren
Verteilung der Beschichtung auf den strukturierten und glatten Blechfolien der
Nachteil gegenüber steht, daß bei der anschließenden Verarbeitung der beschich
teten Blechfolien zu einer Trägermatrix Wash-Coat-Staub entstehen kann. Dieser
gelangt in die Umgebung und setzt sich auch auf die Endbereiche der Blechfolien,
die für eine spätere fügetechnische Verbindung der Blechfolien an einem Mantel
rohr möglichst von Verunreinigungen aller Art freizuhalten sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren
zum Verarbeiten zumindest teilweise strukturierter, schon mit Washcoat be
schichteter Blechfolien zu einer Trägermatrix eines Wabenkörpers, insbesondere
Katalysatorträgerkörper, anzugeben, mit dem sich das Entstehen und uner
wünschte Ablagerungen von Wash-Coat-Staub insbesondere auf die späteren Ver
bindungsstellen der Trägermatrix mit dem Wabenkörper vermeiden lassen.
Erfindungsgemäß wird diese Zielsetzung durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen, die
einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegen
stand der abhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die mit Wash-Coat beschichteten
Blechfolien wenigstens einseitig, vorzugsweise beidseitig, vor ihrer Schichtung,
Wicklung und/oder Faltung zu der Trägermatrix des Wabenkörpers und/oder vor
und/oder nach ihrer Positionierung als Trägermatrix in dem Mantel mit einem
Fixiermittel zu behandeln.
Dadurch werden unter Beibehaltung der Vorteile im Zusammenhang mit der Be
schichtung der Blechfolien mit Wash-Coat vor ihrer Verarbeitung zu einer Trä
germatrix in vorteilhafter Weise ein Lösen von Wash-Coat-Partikeln vermindert
und schädliche Ablagerungen vermieden, insbesondere auf für eine spätere An
bindung der Blechfolien insbesondere an einem Mantel vorgesehenen Stellen.
Als vorteilhaft hat sich ein Fixiermittel herausgestellt, welches Polymere enthält,
die ionische oder, beispielsweise in wässriger Lösung, ionisierbare, insbesondere
neutralisierbare, Gruppen wie Polyvenylpyrroldon aufweisen.
Alternativ oder kumulativ kann das Fixiermittel auch Polymeresate ätylenisch
ungesättigter Säuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure oder Crotonsäure enthalten.
Bevorzugt sind die Polymere und/oder die Polymeresate mit Venylacetat copoly
merisiert.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines
lediglich exemplarischen Herstellungsverfahrens eines Wabenkörpers sowie an
hand der Zeichnung erläutert.
Darin zeigen:
Fig. 1 eine mit Wash-Coat beschichtete Blechfolie;
Fig. 2 einen geschichteten Blechfolienstapel zu Beginn des Herstellungsprozes
ses; und
Fig. 3 schematisch einen daraus durch gegensinnige Verschlingung hergestellten
Wabenkörper.
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine beidseitig schon mit Wash-Coat beschichtete glatte
Blechfolie 2, deren unbeschichtete Endbereiche 7, 8 später insbesondere mit ei
nem Mantel 6 fügetechnisch verbunden, insbesondere verlötet, verschweißt oder
verklebt, werden sollen. Der Wash-Coat wurde mittels einer entsprechenden Vor
richtung auf dem Halbzeug angebracht. Hierbei wurden die Endbereiche 7, 8 ent
sprechend abgeschirmt, so daß hier die unbeschichteten Bereiche 7, 8 verbleiben.
Gemäß einem alternativen Beschichtungsverfahren werden zunächst die Blechfo
lie 2, 3 insgesamt mit Wash-Coat beschichtet und die Endbereiche 7, 8 nachträg
lich durch ein chemisches oder mechanisches Verfahren vom Wash-Coat befreit.
Dies kann für die Bleche 2, 3 nacheinander erfolgen oder einfacher, wenn die Ble
che 2, 3 schon zu einer Trägermatrix 4 weiterverarbeitet wurden, beispielsweise
durch einfaches Abbürsten der zu der Trägermatrix 4 weiterverarbeiteten Enden
der Blechfolien 2, 3.
Fig. 2 zeigt einen aus abwechselnden Lagen glatter 2 und strukturierter 3, schon
mit Wash-Coat beschichteter Blechfolien geschichteten Stapel 9 mit der Höhe h
und der Länge L. Ein solcher Stapel 9 wird mittels einer Gabel (nicht dargestellt)
oder einer ähnlich fixierend wirkenden Vorrichtung an den Fixpunkten 11, 12
gefaßt und durch Drehen der Gabel bzw. Umbiegen oder Falten der Stapelenden
gegensinnig verschlungen.
Auf diese Weise entsteht eine Form, wie sie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.
So zu einer Trägermatrix 4 verschlungene Blechfolien 2, 3 lassen sich in einem
Mantel 6 fügetechnisch befestigen, wodurch ein elastischer, aber doch stabiler
Wabenkörper 1, insbesondere Katalysatorträgerkörper, entsteht. Zur Verbesserung
der Stabilität können die einzelnen Blechfolien 2, 3 stirnseitig, vorzugsweise in
einem ringförmigen Randzonenbereich 13 untereinander verlötet sein. Auf diese
Weise entsteht ein stabiles Gefüge auch dann, wenn einzelne Blechfolien 2, 3 auf
grund von Längenabweichungen den Mantel 6 nicht berühren sollten.
Um sicherzustellen, daß die Endbereiche 7, 8 der schon mit Wash-Coat beschich
teten Blechfolien 2, 3 frei von bei der zuvor lediglich exemplarisch beschriebenen
Herstellung eines Wabenkörpers 1 entstehenden Wash-Coat-Staubs bleiben, werden
nach der Erfindung die mit Wash-Coat beschichteten Blechfolien 2, 3 wenig
stens einseitig, vorzugsweise beidseitig, vor ihrer Schichtung, Wicklung und/oder
Faltung zu der Trägermatrix 4 des Wabenkörpers 1 und/oder vor und/oder nach
ihrer Positionierung als Trägermatrix 4 in dem Mantel 6 mit einem Fixiermittel
behandelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren fördert somit in vorteilhafter Weise eine dauer
hafte Anbindung einer Trägermatrix 4 an einem Mantel 6 durch Vermeidung
schädlicher Ablagerungen insbesondere von bei der Herstellung entstehenden
Wash-Coat-Partikeln.
1
Wabenkörper
2
glatte Blechfolie
3
strukturierte Blechfolie
4
Trägermatrix
S Kanäle
S Kanäle
6
Mantel
7
Endbereich der Blechfolien
8
Endbereich der Blechfolien
9
Stapel aus Blechfolien
2
,
3
10
Seitenfläche des Stapels
9
11
Fixpunkt
12
Fixpunkt
13
Randzonenbereich
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers (1), insbesondere Kataly
satorträgerkörper, mit einer aus zumindest teilweise strukturierten Blech
folien (2, 3) geschichteten und/oder gewickelten bzw. gefalteten Träger
matrix (4) mit einer Vielzahl für ein Fluid durchströmbarer Kanäle (5),
wobei die Blechfolien (2, 3) Endbereiche (7, 8) aufweisen, die an einem
Mantel (6) fügetechnisch und/oder formschlüssig angebunden sind,
bei dem
- - zunächst eine geeignete Anzahl zumindest teilweise strukturierter, insgesamt oder bis auf die Endbereiche (7, 8) schon mit Wash-Coat beschichteter Blechfolien (2, 3) zu der Trägermatrix (4) des Wa benkörpers (1) geschichtet und/oder gewickelt bzw. gefaltet wer den;
- - die Trägermatrix (4) im Mantel (6) positioniert und an diesem an gebunden wird;
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixiermittel
Polymere enthält, die ionische oder, beispielsweise in wässriger Lösung,
ionisierbare, insbesondere neutralisierbare, Gruppen wie Polyvenylpyrrol
don aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fi
xiermittel Polymeresate ätylenisch ungesättigter Säuren wie Acrylsäure,
Methacrylsäure oder Crotonsäure enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Po
lymere und/oder die Polymeresate mit Venylacetat copolymerisiert sind.
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