DE102005002687B4

DE102005002687B4 - Process for coating a filter body

Info

Publication number: DE102005002687B4
Application number: DE200510002687
Authority: DE
Inventors: Simon Steigert; Ingo Zirkwa
Original assignee: HJS Emission Technology GmbH and Co KG
Current assignee: HJS Emission Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: DE102005002687A1

Abstract

Verfahren zum Beschichten der anströmseitigen Oberfläche eines aus anströmseitig und abströmseitig offenen Filterkanälen oder -taschen aufgebauten Filterkörpers im Wege eines Tauchverfahrens, bei dem der Filterkörper in ein Beschichtungsbad mit einer den für die Beschichtung vorgesehenen Stoff und/oder mit den für die Beschichtung vorgesehenen Partikeln enthaltenden Flüssigkeit eingetaucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen des Eintauchvorgangs in den abströmseitig offenen Filterkanälen oder -taschen ein Gegendruck aufgebaut wird, damit ein Durchtritt der Beschichtungsflüssigkeit durch die die anströmseitig offenen Filterkanäle oder -taschen von den abströmseitig offenen Filterkanälen oder -taschen trennende Filterwände verhindert ist.Method for coating the upstream surface of a filter body composed of filter channels or pockets open on the upstream and downstream sides by means of an immersion process, in which the filter body is placed in a coating bath with a liquid containing the substance intended for the coating and / or with the particles provided for the coating is immersed, characterized in that a counterpressure is built up in order to carry out the immersion process in the filter channels or pockets open on the outflow side, so that passage of the coating liquid through the filter walls separating the filter channels or pockets open on the upstream side from the filter channels or pockets open on the downstream side is prevented ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten der anströmseitigen Oberfläche eines aus anströmseitig und abströmseitig offenen Filterkanälen oder -taschen aufgebauten Filterkörpers im Wege eines Tauchverfahrens, bei dem der Filterkörper in ein Beschichtungsbad mit einer den für die Beschichtung vorgesehenen Stoff und/oder mit den für die Beschichtung vorgesehenen Partikeln enthaltenden Flüssigkeit eingetaucht wird.The invention relates to a method for coating the upstream surface of a filter body constructed on the inflow and outflow side filter channels or pockets by means of a dipping process, wherein the filter body in a coating bath with a substance provided for the coating and / or with those for the coating is immersed provided particles containing liquid.

Filterkörper für einen Einsatz im Rahmen eines Abgaspartikelfilters bestehen aus eine Vielzahl anströmseitig und abströmseitig offenen Filterkanälen oder Filtertaschen. Ein derartiger Filterkörper kann beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff oder aus Metall hergestellt werden. Als Abgaspartikelfilter eingesetzt dienen die Filterkörper zum Zurückhalten von in dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors enthaltenen Partikeln, vor allem zum Zurückhalten der Rußpartikel. Bei einem Betrieb des Dieselmotors akkumulieren die Rußpartikel auf der anströmseitigen Oberfläche des Filterkörpers. Um die Durchströmbarkeit des Filterkörpers auch über eine längere Betriebsdauer aufrechterhalten zu können, ist es notwendig, den akkumulierten Ruß von Zeit zu Zeit von dem Filterkörper zu entfernen. Dieses erfolgt in aller Regel durch einen Abbrand der Rußschicht. Zum Zünden des Rußabbrandes sind aktive Verfahren bekannt, bei denen der Ruß durch Zuführen zusätzlicher thermischer Energie gezündet wird. Daneben sind auch passive Verfahren bekannt, bei denen ein Rußabbrand erfolgt, ohne dass zusätzlich thermische Energie benötigt wird. Bei diesen passiven Verfahren wird in aller Regel die Rußzündtemperatur dieser Rußpartikel herabgesetzt. Dieses kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass in dem Abgasstrom mitgeführtes NO zusammen mit im Abgasstrom vorhandenem Sauerstoff an einer katalytischen Oberfläche zu NO₂ oxidiert wird. Das auf diese Weise gebildete NO₂ wird den auf der anströmseitigen Filterfläche akkumulierten Rußpartikeln zugeführt, mit dem das NO₂ reagieren, wodurch die Rußzündtemperatur herabgesetzt wird. Neben Ausgestaltungen, bei denen in Strömungsrichtung des Abgases dem Partikelfilter für die notwendige NO₂-Produktion ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet ist, werden auch Abgaspartikelfilter eingesetzt, deren Filterkörper eine oxidationskatalytische Beschichtung auf ihrer anströmseitigen Oberfläche aufweisen. An dieser oxidationskatalytischen Beschichtung wird in gleicher Weise das mitgeführte NO zusammen mit vorhandenem Sauerstoff zu NO₂ oxidiert und dieses wiederum mit den benachbarten Rußpartikeln reagiert.Filter body for use in the context of an exhaust particulate filter consist of a plurality on the upstream and downstream open filter channels or filter bags. Such a filter body can be made for example of a ceramic material or of metal. Used as exhaust particulate filter serve the filter body for retaining in the exhaust stream of an internal combustion engine, in particular a diesel engine particles contained, especially for retaining the soot particles. During operation of the diesel engine, the soot particles accumulate on the upstream surface of the filter body. In order to maintain the flowability of the filter body over a longer period of operation, it is necessary to remove the accumulated soot from the filter body from time to time. This is usually done by burning the soot layer. To ignite the Rußabbrandes active methods are known in which the soot is ignited by supplying additional thermal energy. In addition, passive methods are known in which a Rußabbrand occurs without additional thermal energy is needed. As a rule, the soot ignition temperature of these soot particles is reduced in these passive methods. This can be done, for example, by oxidizing NO entrained in the exhaust gas stream to NO ₂ together with oxygen present in the exhaust gas stream on a catalytic surface. The NO ₂ thus formed is supplied to the soot particles accumulated on the upstream side of the filter surface, with which the NO ₂ reacts, whereby the soot ignition temperature is lowered. In addition to embodiments in which an oxidation catalytic converter is arranged upstream of the particle filter for the necessary NO ₂ production in the flow direction of the exhaust gas, exhaust gas particle filters are also used whose filter bodies have an oxidation-catalytic coating on their upstream surface. In this oxidation-catalytic coating, the entrained NO is oxidized together with oxygen present to NO ₂ in the same way and this in turn reacts with the adjacent soot particles.

Zum Herstellen eines solchen oxidationskatalytisch beschichteten Filterkörpers wird zunächst der Filterkörper als Ganzes hergestellt und anschließend im Wege eines Tauchverfahrens oxidationskatalytisch beschichtet. Zu diesem Zweck wird der Filterkörper in ein Beschichtungsbad eingetaucht, in dem die oxidationskatalytisch wirksamen Stoffe, beispielsweise Platin in Form einer Suspension und/oder gelöst enthalten sind. Nach der notwendigen Verweildauer des Filterkörpers in dem Beschichtungsbad wird dieser aus dem Bad herausgenommen, getrocknet und kalziniert. Zurück bleibt auf der Filteroberfläche die gewünschte oxidationskatalytische Beschichtung.To produce such an oxidation-catalytically coated filter body, the filter body is first produced as a whole and then coated in an oxidation-catalytically manner by means of a dipping process. For this purpose, the filter body is immersed in a coating bath in which the oxidation-catalytically active substances, such as platinum are contained in the form of a suspension and / or dissolved. After the necessary residence time of the filter body in the coating bath this is taken out of the bath, dried and calcined. The desired oxidation-catalytic coating remains on the filter surface.

Die zum Aufbau einer solchen oxidationskatalytischen Beschichtung eingesetzten Elemente, beispielsweise Platin sind teuer. Daher ist man bestrebt, die für eine solche oxidationskatalytische Beschichtung notwendige Menge dieser Elemente oder Verbindungen möglichst gering zu halten. Bei Filterkörpern, die aus einzelnen Filtertaschen gebildet sind, sind in den abströmseitig offenen Filtertaschen oftmals Abstandshalter, sogenannte Spacer, eingebaut, um aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Schmutzseite und der Sauberseite des Filterkörpers ein Zufallen der abströmseitig offenen Filtertaschen zu verhindern. Typischerweise sind die Abstandshalter strukturiert, womit diese eine relativ große Oberfläche bilden. Bei einer Beschichtung eines solchen Filterkörpers im Wege des vorbeschriebenen Tauchverfahrens dringt durch die die Schmutzseite von der Sauberseite trennenden Filterwände Beschichtungsflüssigkeit hindurch mit der Folge, dass auch die Abstandshalter oxidationskatalytisch beschichtet werden. Eine oxidationskatalytische Beschichtung der Abstandshalter ist nicht gewünscht. Eine oxidationskatalytische Beschichtung der Abstandshalter hätte zur Folge, dass durch die Filterwände hindurch tretendes NO zusammen mit vorhandenem Sauerstoff zu NO₂ oxidiert und somit den NO₂-Ausstoß erhöhen würde. Zum anderen ist eine oxidationskatalytische Beschichtung der Abstandshalter unerwünscht, da dieses den Verbrauch der oxidationskatalytisch wirksamen Elemente oder Verbindungen erhöht und somit den Beschichtungsvorgang verteuert.The elements used to build such an oxidation catalytic coating, such as platinum, are expensive. Therefore, it is endeavored to keep the amount of these elements or compounds necessary for such an oxidation-catalytic coating as low as possible. In filter bodies which are formed from individual filter bags, spacers, so-called spacers, are often installed in the filter pockets which are open on the outflow side in order to prevent the filter bags from falling open due to the pressure difference between the dirty side and the clean side of the filter body. Typically, the spacers are patterned, thus forming a relatively large surface area. In the case of a coating of such a filter body by way of the above-described dipping method, coating liquid penetrates through the filter walls separating the dirty side from the clean side, with the result that the spacers are also coated with oxidation catalysis. An oxidation catalytic coating of the spacers is not desired. Oxidation-catalytic coating of the spacers would result in NO passing through the filter walls, together with oxygen present, oxidizing to NO _2, thus increasing NO ₂ emissions. On the other hand, an oxidation-catalytic coating of the spacers is undesirable since this increases the consumption of the elements or compounds having an oxidation catalytic effect and thus makes the coating process more expensive.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Filterbeschichtungsverfahren dergestalt weiterzubilden, dass eine oxidationskatalytische Beschichtung des Filterkörpers weitgehend auf die anströmseitige Filteroberfläche beschränkt bleibt.Based on this discussed prior art, the invention is therefore based on the object, the above-mentioned filter coating process in such a way that an oxidation catalytic coating of the filter body remains largely limited to the upstream filter surface.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Filterbeschichtungsverfahren gelöst, bei dem zum Durchführen des Eintauchvorgangs in den abströmseitig offenen Filterkanälen oder -taschen ein Gegendruck aufgebaut wird, damit ein Durchtritt der Beschichtungsflüssigkeit durch die die anströmseitig offenen Filterkanäle oder -taschen von den abströmseitig offenen Filterkanälen oder -taschen trennende Filterwände verhindert ist.This object is achieved according to the invention by a filter coating method in which a back pressure is built up to carry out the dipping process in the outflow-side open filter channels or pockets, so that a passage of the coating liquid through the upstream open filter channels or bags from the downstream open filter channels or bags separating filter walls is prevented.

Bei diesem Verfahren zum Beschichten der anströmseitigen Oberfläche eines Filterkörpers wird auf der Sauberseite des Filterkörpers ein gewisser Druck aufgebaut, um einen Durchtritt der Beschichtungsflüssigkeit durch die Filterwände zu verhindern. Durch Aufbau eines solchen Gegendruckes in den abströmseitig offenen Filterkanälen oder -taschen ist die Beschichtungsflüssigkeit gehindert, durch die Filterwände hindurch zutreten. In Abhängigkeit von dem aufgebauten Gegendruck kann die Eindringtiefe der Beschichtungsflüssigkeit eingestellt werden. Daher ist es mit diesem Verfahren möglich, den Beschichtungsvorgang im Wesentlichen auf den anströmseitigen Oberflächenbereich beschränkt und mit nur geringer Eindringtiefe in das Filtermaterial durchzuführen. Des Weiteren kann bei Einsatz dieses Verfahrens die Verweildauer des Filterkörpers in dem Beschichtungsbad frei gewählt werden und ist unabhängig von der Penetrationsgeschwindigkeit, mit der die Beschichtungsflüssigkeit in die Filterwände des Filterkörpers eindringt. Daher kann die Verweildauer des Filterkörpers in dem Beschichtungsbad allein davon abhängig gemacht werden, dass eine optimale Beschichtung erzielt wird.In this method of coating the upstream surface of a filter body, a certain pressure is built up on the clean side of the filter body to prevent the coating liquid from passing through the filter walls. By constructing such a back pressure in the downstream filter channels or pockets, the coating liquid is prevented from entering through the filter walls. Depending on the built-back pressure, the penetration depth of the coating liquid can be adjusted. Therefore, it is possible with this method, the coating process is essentially limited to the upstream surface area and perform with only a small depth of penetration into the filter material. Furthermore, when using this method, the residence time of the filter body in the coating bath can be chosen freely and is independent of the penetration rate at which the coating liquid penetrates into the filter walls of the filter body. Therefore, the residence time of the filter body in the coating bath can be made solely dependent on achieving an optimum coating.

Die Vorteile des Verfahrens stellen sich nicht nur bei solchen Filterkörpern ein, bei denen in den abströmseitig offenen Filtertaschen Abstandshalter angeordnet sind, sondern auch bei solchen ohne Abstandshalter, da grundsätzlich ein Durchtritt der Beschichtungsflüssigkeit verhindert werden kann und somit auch eine Ablagerung der in der Beschichtungsflüssigkeit enthaltenen Elemente oder Stoffe, beispielsweise oxidationskatalytische auf der Sauberseite verhindert ist. Dadurch ist auch bei solchen Filterkörpern ohne Verwendung von Abstandshaltern in den abströmseitig offenen Filtertaschen die benötigte Edelmetallmenge zum Ausbilden einer oxidationskatalytischen Beschichtung auf ein notwendiges Minimum reduziert. Vor allem braucht dann auch nicht befürchtet zu werden, dass eine Oxidation von mitgeführtem NO innerhalb der Filterwände oder auf der Sauberseite der Filterwände im Falle einer oxidationskatalytischen Beschichtung derselben das NO zu NO₂ oxidiert wird.The advantages of the method are not only in those filter bodies in which spacers are arranged in the downstream filter bags, but also in those without spacers, since in principle a passage of the coating liquid can be prevented and thus a deposit of the contained in the coating liquid Elements or substances, for example, oxidation catalytic on the clean side is prevented. As a result, even with such filter bodies, without the use of spacers in the filter bags open on the outflow side, the amount of precious metal required for forming an oxidation-catalytic coating is reduced to a necessary minimum. Above all, there is no need to fear that an oxidation of entrained NO within the filter walls or on the clean side of the filter walls will oxidize the NO to NO ₂ in the event of an oxidation-catalytic coating thereof.

Zum Aufbau des Gegendruckes auf der Sauberseite, also in den abströmseitig offenen Filtertaschen oder Filterkanälen wird man in aller Regel ein Fluid verwenden, das vor oder während dem Eintauchvorgang eingefüllt wird. Eingesetzt werden kann grundsätzlich eine Flüssigkeit oder auch ein Gas, beispielsweise Umgebungsluft. Beaufschlagt werden die abströmseitig offenen Filtertaschen oder Filterkanäle mit dem Fluid zweckmäßigerweise durch Anschließen des Filterkörpers, der typischerweise an seinem abströmseitigen Ende einen Befestigungsflansch trägt, an eine Befüllanlage, wobei zweckmäßigerweise der Flansch des Filterkörpers zum Befestigen desselben mit einem der Befüllanlage zugeordneten Kupplungsstück dient. Durch Einsatz eines Fluids zum Aufbau des Gegendruckes von der Sauberseite des Filterkörpers her besteht die Möglichkeit, dem einem Durchtritt der Beschichtungsflüssigkeit entgegenwirkenden Gegendruck einzustellen, und zwar in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Beschichtungsflüssigkeit und/oder von der Eintauchtiefe des Filterkörpers in die Beschichtungsflüssigkeit. Grundsätzlich kann der Gegendruck auch im Hinblick auf andere Parameter eingestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass nach der notwendigen Verweildauer des Filterkörpers in der Beschichtungsflüssigkeit der Gegendruck kurzzeitig geringfügig erhöht wird, um zu tief in die Filterwände eingedrungene Beschichtungsflüssigkeit wieder aus diesen zur anströmseitigen Oberfläche der Filterwände hin zu drücken und dementsprechend auch die in der Beschichtungsflüssigkeit enthaltene Beschichtungspartikeln. Bei diesen Beschichtungspartikeln wird es sich in aller Regel um oxidationskatalytisch wirksame Elemente, wie beispielsweise Platin oder dergleichen handeln. Bei einer solchen Ausgestaltung des Verfahrens wird daher grundsätzlich zunächst eine gewisse Penetrationstiefe bewirkt, um anschließend den zu tief penetrierten Beschichtungsflüssigkeitsanteil wieder zur anströmseitigen Oberfläche des Filterkörpers hinzudrücken. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Elementkonzentration des als Beschichtungsmaterial vorgesehenen Elementes, beispielsweise Platin gerade im Bereich der anströmseitigen Oberfläche zu erhöhen. Dieses stellt sich insbesondere dann ein, wenn nach einem solchen Zurückdrücken der Beschichtungsflüssigkeit der Filterkörper anschließend rasch aus der Beschichtungsflüssigkeit herausgenommen und der Eintauchvorgang somit beendet wird.To build up the back pressure on the clean side, ie in the downstream filter pockets or filter channels you will usually use a fluid that is filled before or during the dipping process. Can be used in principle a liquid or a gas, such as ambient air. The downstream filter pockets or filter channels are expediently exposed to the fluid by connecting the filter body, which typically carries a fastening flange at its downstream end, to a filling installation, wherein the flange of the filter body is expediently used to secure it to a coupling piece assigned to the filling installation. By using a fluid to build up the back pressure from the clean side of the filter body, it is possible to adjust the backpressure counteracting the passage of the coating fluid, depending on the nature of the coating fluid and / or the depth of immersion of the filter body in the coating fluid. Basically, the back pressure can also be adjusted with regard to other parameters. For example, it is possible that after the necessary residence time of the filter body in the coating liquid, the back pressure is briefly increased slightly to push too deeply into the filter walls penetrated coating liquid out of these to the upstream surface of the filter walls back and accordingly also the coating particles contained in the coating liquid , As a rule, these coating particles will be oxidation-catalytic elements such as platinum or the like. In such an embodiment of the method, therefore, a certain penetration depth is basically initially effected, in order subsequently to push in the coating liquid fraction penetrated too deeply again to the upstream surface of the filter body. This makes it possible to increase the element concentration of the element provided as a coating material, for example platinum, in the region of the upstream surface. This arises in particular when, after such a pushing back of the coating liquid, the filter body is subsequently taken out of the coating liquid quickly and the immersion process is thus terminated.

Claims

A method for coating the upstream surface of a filter body constructed of upstream and downstream open filter channels or pockets by means of a dipping process, wherein the filter body in a coating bath with a provided for the coating material and / or with the particles provided for the coating liquid is submerged, characterized in that for performing the immersion process in the downstream open filter channels or bags, a counter pressure is built up, so that a passage of the coating liquid is prevented by the upstream of the open filter channels or bags from the downstream filter passages or pockets separating filter walls ,

A method according to claim 1, characterized in that to build up the back pressure the outflow-side open filter channels or pockets are filled with a fluid.

A method according to claim 2, characterized in that the back pressure built up by the fluid in the upstream open filter channels or pockets depending on the nature of the coating liquid and / or the immersion depth of the filter body is set in the coating liquid.

A method according to claim 3, characterized in that after the necessary residence time of the filter body in the coating liquid, the back pressure in the downstream open filter channels or pockets is briefly increased by a small amount.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the fluid for applying the back pressure is a liquid.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the fluid for building up the back pressure is a gas.