DE102008012643A1 - Coating internal surface of molded article for contacting with flow-through fluid, comprises inserting the article, which comprises first and second front surfaces, into lockable container, and contacting second surface with coating fluid - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung der inneren Oberfläche eines Formkörpers, wobei der Formkörper in einen verschließbaren Behälter eingesetzt wird und nach dem Verschließen des Behälters innerhalb des Behälters eine erste Kammer mit einem einstellbaren ersten Druck und eine zweite Kammer mit einem vom ersten Druck unabhängig einstellbaren zweiten Druck ausgebildet werden. Der Formkörper wird hierbei so eingesetzt, dass ein Fluid von der zweiten Kammer durch den Formkörper hindurch zu der ersten Kammer strömen kann. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Beschichtung der inneren Oberfläche eines Formkörpers, umfassend eine durch eine gasundurchlässige erste Wand gebildeten erste Kammer sowie eine durch eine gasundurchlässige zweite Wand gebildete zweite Kammer. Zwischen der ersten und der zweiten Kammer ist eine Abtrennung angeordnet, welche eine durchgehende Aussparung zur Aufnahme eines Formkörpers aufweist.The The present invention relates to a method for coating the inner surface of a shaped body, wherein the Shaped body in a sealable container is used and after closing the container within the container a first chamber with an adjustable first pressure and a second chamber with one independent of the first pressure adjustable second pressure to be formed. The molded body is used here so that a fluid from the second chamber flow through the molded body to the first chamber can. The present invention further relates to a device for coating the inner surface of a shaped body, comprising a through a gas impermeable first wall formed first chamber and one through a gas impermeable second wall formed second chamber. Between the first and the second chamber is arranged a partition, which is a continuous Having recess for receiving a shaped body.
Stand der TechnikState of the art
In der heutigen Technik zur Nachbehandlung von Abgasen aus Verbrennungskraftmaschinen werden wabenförmige Keramikkörper, beispielsweise aus Cordierit, Mullit oder SiC, eingesetzt. Diese Formkörper können neben der runden zylindrischen Form auch eckige und ovale Querschnitte besitzen. Für den Einsatz als Drei-Wege-Katalysatoren (three way catalysts, TWC) und Diesel-Oxidations-Katalysatoren werden üblicherweise Durchflusskörper verwendet. Dieses gilt auch für Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction, SCR) oder Katalysatoren zur Speicherung von NOx (NOx storage catalysts, NSC). Bei Dieselpartikelfiltern (diesel particle filters, DPF) sind die Kanäle wechselseitig verschlossen, wodurch ein Wanddurchflusskörper entsteht.In today's technology for the aftertreatment of exhaust gases from internal combustion engines, honeycomb ceramic bodies, for example made of cordierite, mullite or SiC, are used. In addition to the round cylindrical shape, these shaped bodies can also have angular and oval cross sections. For use as three-way catalysts (TWC) and diesel oxidation catalysts usually flow bodies are used. This also applies to catalysts for selective catalytic reduction (SCR) or catalysts for the storage of NO x (NO x storage catalysts, NSC). In diesel particle filters (DPF), the channels are mutually closed, creating a wall flow body.
Die Formkörper werden für die entsprechende Funktion beschichtet. Die Beschichtung kann eine katalytische Funktion zur Umsetzung oder Speicherung von Schadgasen haben. Im Falle katalytischer Beschichtungen bezeichnet man diese Beschichtungen als wash coat. Zu diesen zählen beispielsweise TWC-Beschichtungen, DOC-Beschichtungen (diesel Oxidation catalyst; Diesel-Oxidations-Katalysator), NSC-Beschichtungen oder SCR-Beschichtungen. Auch Dieselpartikelfilter werden beschichtet eingesetzt. Durch die katalytisch aktive Beschichtung werden Schadgase gespeichert und umgesetzt. Die hierbei auftretende Reaktionswärme trägt zur Erreichung der zur Regeneration des Filters notwendigen Abgastemperatur bei.The Shaped bodies are used for the corresponding function coated. The coating can have a catalytic function for Have implementation or storage of noxious gases. In the case of catalytic coatings These coatings are called washcoat. These include For example, TWC coatings, DOC coatings (diesel oxidation Catalyst; Diesel oxidation catalyst), NSC coatings or SCR coatings. Diesel particle filters are also coated used. The catalytically active coating causes harmful gases saved and implemented. The reaction heat occurring here contributes to achieving the necessary for the regeneration of the filter Exhaust gas temperature at.
Die Beschichtung der Substrate kann aber auch die Funktion einer Schutzschicht haben oder zur Erhöhung der mechanischen oder thermochemischen Stabilität beitragen. Zur Durchführung der Beschichtung werden die Beschichtungskomponenten in Form einer Dispersion oder Lösung aufgebracht. Diese lagern sich in oder auf der porösen Struktur der Keramikkörper ab. Durch einen thermischen Prozess erfolgt die Fixierung der Komponenten. Diese Art der Beschichtung kommt sowohl bei Durchfluss-Substraten als auch bei Wanddurchfluss-Substraten, also allgemein bei sogenannten honeycomb-Substraten, zum Einsatz.The Coating of the substrates can also be the function of a protective layer have or increase the mechanical or thermochemical Contribute to stability. To carry out the coating the coating components are in the form of a dispersion or Solution applied. These are deposited in or on the porous Structure of the ceramic body from. By a thermal Process, the fixation of the components. This type of coating comes in both flow-through substrates and wall-flow substrates, So generally in so-called honeycomb substrates used.
Bei bekannten Beschichtungsverfahren werden teilweise die Substrate über ihr komplettes Volumen oder den kompletten Querschnitt beschichtet. In der Regel werden durch die herkömmlichen Beschichtungsverfahren axiale Gradienten hinsichtlich der Menge des Beschichtungsmittels und somit der katalytisch aktiven Substanzen erreicht. Weiterhin missen beim Ansaugen der Beschichtungsmasse Vorkehrungen getroffen werden, um das Eindringen von Beschichtungsmasse in die Vakuumapparatur zu verhindern. Ebenfalls lässt sich beim Anlegen von Vakuum das Eindringen von Beschichtungsmasse in den Formkörper teilweise nur ungenau steuern. Beispielsweise können lokale Verengungen innerhalb des porösen Inneren des Formkörpers dazu führen, dass in Fliessrichtung hinter der Verstopfung legende unbeschichtete Bereiche auftreten, welche nicht von der um die Verengung herum fließenden Beschichtungsmasse abgedeckt werden. Schließlich offenbaren bekannte Verfahren nicht, wie in einer kontrollierten Atmosphäre gearbeitet werden kann, beispielsweise wenn der Katalysatorvorläufer oxidationsempfindlich ist und unter Inertgas gearbeitet werden muss.at known coating methods are partially over the substrates coated their entire volume or the complete cross section. In general, by the conventional coating method axial gradients in the amount of coating agent and thus reaches the catalytically active substances. Continue to miss take precautions when aspirating the coating composition, to the penetration of coating material in the vacuum apparatus to prevent. Likewise, when applying vacuum the penetration of coating material into the molding partially inaccurate control. For example, local Constrictions within the porous interior of the molding cause that in the flow direction behind the blockage legend uncoated areas occur which are not covered by the Covered around the constriction flowing coating become. Finally, known methods do not disclose how to work in a controlled atmosphere can, for example, when the catalyst precursor oxidation sensitive is and must be worked under inert gas.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Beschichtung der inneren Oberfläche eines Formkörpers, wobei die innere Oberfläche des Formkörpers zur Kontaktierung mit einem durchströmenden Fluid geeignet ist und wobei der Formkörper eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche aufweist, umfassend die Schritte:
- (a) Einsetzen des Formkörpers in einen verschließbaren Behälter, wobei nach dem Einsetzen des Formkörpers und dem Verschließen des Behälters innerhalb des Behälters eine erste Kammer mit einem einstellbaren ersten Druck und eine zweite Kammer mit einem vom ersten Druck unabhängig einstellbaren zweiten Druck ausgebildet werden und wobei der Formkörper so eingesetzt wird, dass ein Fluid von der zweiten Kammer durch den Formkörper hindurch zu der ersten Kammer strömen kann;
- (b) Kontaktieren der zweiten Stirnfläche des Formkörpers, welche sich in der zweiten Kammer des Behälters befindet, mit einem zur Beschichtung vorgesehenen Fluid;
- (c) Einstellen des zweiten Drucks in der zweiten Kammer des Behälters, so dass der zweite Druck größer als der erste Druck in der ersten Kammer des Behälters ist und wobei die Druckdifferenz ausreichend ist, um das zur Beschichtung vorgesehene Fluid durch den Formkörper strömen zu lassen.
- (A) inserting the molding in a sealable container, wherein after insertion of the molding and the closing of the Be container within the container, a first chamber having an adjustable first pressure and a second chamber are formed with a second pressure independently adjustable from the first pressure and wherein the shaped body is inserted so that a fluid from the second chamber through the molded body to the first chamber can flow;
- (b) contacting the second end surface of the shaped body, which is located in the second chamber of the container, with a fluid intended for coating;
- (c) adjusting the second pressure in the second chamber of the container such that the second pressure is greater than the first pressure in the first chamber of the container and wherein the pressure differential is sufficient to allow the fluid for coating to flow through the shaped body ,
Der erfindungsgemäß beschichtbare Formkörper kann beispielsweise ein poröser oder ein mit Kanälen versehener Katalysatorträger sein. Gemäß der gewünschten Verwendung ist vorgesehen, dass ein Fluid wie Verbrennungsabgase oder eine Reaktionslösung eines chemischen Verfahrens den Formkörper durchströmen und dabei die innere Oberfläche überströmen. Beim Durchströmen dieses Fluids wird eine Hauptströmrichtung definiert. Diese kann beispielsweise entlang der Längsachse des Formkörpers sein. Die erste und zweite Stirnfläche des Formkörpers sind zum Eintritt und zum Austritt eines strömenden Fluids geeignet. Die Stirnflächen können senkrecht zur Hauptstromrichtung verlaufen.Of the According to the invention coatable molding For example, it can be a porous one or one with channels be provided catalyst support. According to the desired use is provided that a fluid such as Combustion gases or a reaction solution of a chemical Process flow through the molding and thereby overflow the inner surface. At the Flow through this fluid becomes a main flow direction Are defined. This can, for example, along the longitudinal axis be the molding. The first and second end faces of the molding are for the entry and exit of a flowing Fluids suitable. The faces can be vertical to the main flow direction.
Nach dem Einsetzen des Formkörpers und Verschließen des Behälters werden innerhalb des Behälters zwei Kammern gebildet. Der Behälter weist Mittel auf, um die Drücke in den beiden Kammern getrennt voneinander zu beeinflussen. Insbesondere ist der Fall vorgesehen, dass während der Beschichtung, also während sich zur Beschichtung vorgesehenes Fluid im Formkörper befindet und die beiden Kammern dadurch gegeneinander verschlossen sind, die Drücke getrennt voneinander beeinflusst werden können. Hierbei kann es sich sowohl um einen Überdruck als auch um einen Unterdruck handeln. Der Formkörper wird so in den Behälter eingebracht, dass ein Fluid, also Gas oder ein zur Beschichtung vorgesehenes Fluid, von der einen Kammer zu anderen durch den Formkörper strömen muss. Im Ergebnis ist also die Druckdifferenz zwischen den Kammern des Behälters die treibende Kraft für das Beschichten des Formkörpers.To the insertion of the molding and sealing of the container become two inside the container Chambers formed. The container has means to the Pressures in the two chambers to influence separately. In particular, the case is provided that during the Coating, so while intended for coating Fluid is in the molding and the two chambers thereby closed against each other, the pressures separated can be influenced. This can be both to act as an overpressure as well as a negative pressure. The shaped body is thus introduced into the container, that a fluid, so gas or provided for coating Fluid, from one chamber to another through the molding has to flow. As a result, so the pressure difference between the chambers of the container the driving force for the coating of the molding.
Das zur Beschichtung vorgesehene Fluid kann beispielsweise eine Suspension, Emulsion oder einer Lösung sein. Im Fluid können katalytisch aktive Verbindungen oder ihre Vorläuferverbindungen enthalten sein. Es kann vorgesehen sein, dass das zur Beschichtung vorgesehene Fluid umgepumpt oder gerührt wird, um das Absetzen von Komponenten zu verhindern. So können Katalysatoren mit TWC-Beschichtungen, DOC-Beschichtungen, NSC-Beschichtungen oder SCR-Beschichtungen oder auch beschichtete Dieselpartikelfilter erhalten werden.The For example, a fluid intended for coating can be a suspension, Emulsion or a solution. In the fluid can catalytically active compounds or their precursor compounds be included. It can be provided that for the coating provided fluid is pumped or stirred to settling of components. So can catalysts with TWC coatings, DOC coatings, NSC coatings or SCR coatings or coated diesel particulate filter obtained become.
Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Beschichtung
der inneren Oberfläche eines Formkörpers, umfassend
eine durch eine gasundurchlässige erste Wand gebildeten
erste Kammer sowie eine durch eine gasundurchlässige zweite
Wand gebildete zweite Kammer;
wobei zwischen der ersten und
der zweiten Kammer eine Abtrennung angeordnet ist;
wobei die
Abtrennung eine durchgehende Aussparung zur Aufnahme eines Formkörpers
aufweist und die Abtrennung im Übrigen gasundurchlässig
ausgestaltet ist; und
wobei die Vorrichtung weiterhin ausgestaltet
ist, um bei in die Aussparung eingesetztem Formkörper während
des Beschichtens in der ersten Kammer einen ersten Druck und unabhängig
davon in der zweiten Kammer einen zweiten Druck einzustellen.Another object of the invention is a device for coating the inner surface of a shaped body comprising a first chamber formed by a gas-impermeable first wall and a second chamber formed by a gas-impermeable second wall;
wherein a partition is disposed between the first and second chambers;
wherein the separation has a continuous recess for receiving a shaped body and the separation is otherwise made gas-impermeable; and
wherein the device is further configured to set a first pressure during coating in the first chamber and a second pressure independently in the second chamber when inserted into the recess molding.
Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Behälter bildet, welcher geöffnet und wieder verschlossen werden kann und welcher den zu beschichtenden Formkörper vollständig einschließt.Especially is provided here that the inventive Device forms a container which opened and can be closed again and which the molded body to be coated includes completely.
In dem erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, in den beiden Kammern gezielt ein Druckgefälle anzulegen. Hierdurch werden Schwankungen in der Produktqualität vermieden, welche ansonsten auftreten können, wenn durch eine Änderung des atmosphärischen Luftdrucks während der Fertigung einer großen Stückzahl von Produkten der Beschichtungsvorgang beeinflusst wird. Weiterhin kann erfindungsgemäß die Steiggeschwindigkeit und die endgültige Steighöhe des zur Beschichtung vorgesehenen Fluids kontrolliert werden. Hierbei ist es möglich, auch ohne Manipulation des Formkörpers die Fliessrichtung umzukehren.In the inventive method and the invention Device, it is possible to target in the two chambers create a pressure gradient. This causes fluctuations avoided in the product quality that might otherwise occur if by a change of the atmospheric air pressure during production of a large number of pieces of products of the coating process is affected. Farther can according to the invention the rate of climb and the final rise height of the coating controlled fluid are controlled. Here it is possible Even without manipulation of the molded body, the flow direction reverse.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben es, unabhängig vom Umgebungsdruck zu arbeiten.The Inventive device and the invention Procedures allow it to be independent of the ambient pressure work.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterdrückt das Auftreten von im Längsquerschnitt ungleichmäßigen Beschichtungsprofilen im Formkörper. Weiterhin kann dank des Arbeitens in abgeschlossenen Kammern in einer Inertgasatmosphäre gearbeitet werden. Dieses ist vor allem dann wichtig, wenn Katalysatorvorstufen bei Luftkontakt zu grobkörnigeren Aggregaten zerfallen und so während des Beschichtens das Innere eines porösen Formkörpers verstopfen würden.The suppresses inventive method the occurrence of uneven in the longitudinal cross-section Coating profiles in the molding. Furthermore, thanks working in closed chambers in an inert gas atmosphere become. This is especially important when catalyst precursors decompose into coarse-grained aggregates when in contact with air and so during the coating, the interior of a porous Would block moldings.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:The The present invention will become apparent from the following drawings further explained. Show it:
Gemäß einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird das zur Beschichtung vorgesehene Fluid
In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird weiterhin gemessen, wie weit das zur Beschichtung
vorgesehene Fluid
In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens oszillieren der erste Druck in der ersten Kammer
In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Fluidfront
Eine
weitere Möglichkeit zur Erzielung einer gleichmäßigeren
Beschichtung ist es, den Formkörper
In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt der zweite Druck
in der zweiten Kammer
In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt der zweite Druck
in der zweiten Kammer
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