EP1885495A2 - Verfahren und vorrichtung zum auftragen von washcoat-suspensionen auf einen formkörper - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum auftragen von washcoat-suspensionen auf einen formkörper

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Publication number
EP1885495A2
EP1885495A2 EP06753870A EP06753870A EP1885495A2 EP 1885495 A2 EP1885495 A2 EP 1885495A2 EP 06753870 A EP06753870 A EP 06753870A EP 06753870 A EP06753870 A EP 06753870A EP 1885495 A2 EP1885495 A2 EP 1885495A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channels
honeycomb
excess
suspension
washcoat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06753870A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen EBERLE
Olaf Helmer
Jörg SPENGLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sued Chemie AG
Original Assignee
Sued Chemie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sued Chemie AG filed Critical Sued Chemie AG
Publication of EP1885495A2 publication Critical patent/EP1885495A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the production of supported catalysts by applying a Washcoat suspension on a ducts or pores having shaped body as a carrier and the use of the thus obtained supported catalysts in the purification of exhaust gases, in particular exhaust gases of internal combustion engines.
  • Catalysts based on coated moldings for example so-called monoliths or metal foams for the purification of exhaust gases, such as the oxidation of CO or hydrocarbons to CO 2 and water or the reduction of NO x with ammonia or urea to N 2 and water or the decomposition Of urea or its thermal decomposition product, the isocyanic acid, to ammonia and CO 2 , have long been known.
  • these catalysts are constructed in such a way that a monolithic carrier material ("honeycomb" in the case of channels or ceramic or metal foam in the case of pores) traversed by channels or pores has a high surface area (high-surface area).
  • Metal oxide coating for example of Al 2 O 3 , SiO 2 or TiO 2 , or their mixed oxides is coated and on these metal oxide surfaces the actually catalytically active metals or metal compounds, such as precious metals or transition metal oxides, and optionally additional promoter compounds /
  • the metal oxide coatings alone are catalytically active, a typical example being the hydrolysis of isocyanic acid to ammonia on TiO 2 coated moldings.
  • honeycombs consist of a honeycomb body, which consists of a honeycomb sheath and a carrier used therein, for example, a partially structured and wound sheet metal foil, can put together.
  • a carrier used therein for example, a partially structured and wound sheet metal foil
  • the honeycomb consists entirely of a purely ceramic shaped body.
  • the honeycomb is essentially traversed by running parallel to the main axis of the honeycomb channels.
  • Metal or ceramic foam are highly porous moldings that can assume any geometric shapes.
  • the channels passing through a monolithic carrier can have an ordered or disordered channel structure, and furthermore the essentially parallel channels can also be interconnected (so-called open channel structures), for example also through porous channel walls.
  • open channel structures a radial gas distribution within the honeycomb body is also made possible.
  • the size of the honeycomb as well as the dimensioning of the channels is determined mainly by the dimension of the exhaust pipe systems, the required pressure losses and the required residence times of the exhaust gas. The same applies mutatis mutandis to the corresponding highly porous metallic and ceramic sponge or foam structures.
  • materials such as Cordient, Steatite, Duranit® or silicon carbide or shaped bodies of silicon dioxide, aluminum oxides, aluminates or even metals and metal alloys are used as material for moldings which can be used according to the invention.
  • the use of metals and metal alloys makes it possible, in particular, to produce complex structured shaped bodies, such as, for example, honeycombs with open channel structures or ceramic or metal foams whose pore structure has a particularly high internal surface area.
  • the preparation of a catalyst based on a moldable body which can be used according to the invention is generally carried out by applying a washcoat (WC) to the surface of its internal cavities, that is to say, for example. As its channel walls, pores, etc. (coating), followed by drying followed by calcination at higher temperatures for solidification and final surface design of the washcoat. Thereafter, the catalytically active components are applied to the washcoat by impregnation steps, mostly from the aqueous solutions of their precursors. However, it is also possible to apply the active components or their precursor compounds directly with the coating process.
  • WC washcoat
  • shaped body an inner hollow body or channel-containing shaped body (hereinafter referred to simply as "shaped body") with the inorganic high-surface-area materials is possible by various methods.
  • additives such as inorganic or organic binders, surfactants, catalytic active components, pore formers, rheology aids and other additives.
  • washcoat suspension 4 dipping, sucking or pumping process is filled with this so-called washcoat suspension.
  • honeycomb bodies are understood to mean honeycombs with complex structured honeycombs, in which the channels have elevations or depressions or blades.
  • Open structures are also part of this type of support. In open structures are - P2006 / 005001
  • Honeycomb or porous shaped body with high cell densities as well as honeycomb with complex structured and perforated channels (open structures) can not be coated by the previously known methods without undesirably great expense. In particular, blowing out the excess washcoat suspension with air is no longer possible with open channel structures or pore structures.
  • blow-out air basically takes the path of least resistance (path of least pressure loss).
  • path of least resistance path of least pressure loss.
  • the blow-out air used in the sequence is discharged through the holes of the open structures into those already open channels or pore structures and the pressure of the blow-out air used is insufficient. to blow down the washcoat suspension from still partially filled channels or pores, in which the washcoat suspension is held by capillary forces.
  • Even a few channels or pore structures completely emptied by purging lead to the described effect, so that only a few channels are to be emptied by blowing out alone.
  • This effect which is particularly noticeable in honeycombs with open structures or porous ceramic and metal foams, is illustrated in FIG. 1:
  • Fig. 1 shows a partial view of two parallel channels of a honeycomb, which are interconnected via a perforation (open structure). While the channel shown on the right already has been freed of excess washcoat by the blow-off air (the flow direction of the air is illustrated by the arrows), this is no longer possible in the channel shown on the left for the reason described above, so that blow-out alone is no longer possible Remaining and held by the capillary rest of washcoat in the lower region of the channel remains.
  • Another object was a method for emptying such moldings, in particular with open and / or To provide complex channel or pore structures of excess used Washcoat suspension that solves the problems mentioned.
  • the solution should be characterized by measures that can be easily implemented.
  • the object has been inventively solved by the fact that in a first emptying step, the majority of excess liquid is removed by the action of an external force and in a second emptying step of remaining in Formkorper after the first emptying residual amount of excess liquid by contacting the Formkorpers of that End face, at which the excess was discharged in the first emptying step, is removed with a porous and / or channels bearing pad, wherein the pore and / or channel diameter of the support is less than or equal to the diameter of the inner cavities and / or channels of the Shaped body.
  • the geometrical shape of the shaped body is in principle arbitrary, but it should have two substantially parallel flanges to each other.
  • Cylindrical shaped bodies are preferably used.
  • the shaped body used in the method according to the invention is preferably a ceramic or a metallic shaped body.
  • the measure according to the invention can be used in conjunction with all known to those skilled in the art emptying measures. It can be used in conjunction with a blow-out method, with a centrifuging method as well as with the various other emptying methods.
  • a special suction device as in DE 3803579 A1
  • the application of a negative pressure can be dispensed with. Therefore, the automation of the discharge process by the inventive method is significantly favored.
  • the inventively used porous or channels traversed support should, in order to achieve the most complete emptying, as completely as possible plane-parallel to the end face of the mold body completely. It is not absolutely necessary for the porous support used according to the invention to be in direct contact with the end face of the shaped body to be emptied. Rather, in the method according to the invention for compensating any unevenness, a flexible porosity can be achieved. se intermediate layer, in particular a flexible network can be used. In this way, a complete production of the contact between the outlet side of the molded article and the porous support used according to the invention is achieved, which lead to optimal results of the inventive method even with not completely planar end faces of molded articles and porous support to be emptied.
  • An essential feature of the invention is, inter alia, the fact that the diameter of the channels or pores of the porous support used is on average less than or equal to the diameter of the inner cavities of the shaped body to be emptied, in particular the diameter of the hollow body to be emptied on the front side of the mold body to be emptied Channels or pores.
  • the mean pore diameter or the individual pore cross-sectional area of the porous support calculated therefrom should therefore not be greater than the single-channel cross-sectional area or the average pore diameter at the front-outlet side of the shaped body to be emptied.
  • the composition of the porous support is not bound to a specific material. It can be made of metal, ceramic, plastic or any other suitable to those skilled appear material. Combinations of various porous and / or channeled materials are also conceivable.
  • the direct contact of the can be achieved according to opposite surfaces of Formkorper and support, in particular over the entire surface of the z ⁇ emptying Formkoroers.
  • the diameter of the smallest pore of the overlay should not be less than the diameter of the largest particle of the coating suspension, dispersion or slurry. Otherwise, these components can no longer flow through the pores of the pad and there is a clogging of the porous pad.
  • This requirement restricts the pore diameter of the porous support by means of a minimum pore diameter, which is expediently to be selected as a function of, for example, the washcoat suspension.
  • a second shaped body preferably of the same type as the shaped body to be emptied, or even a second shaped body with the same or smaller channel diameter or pore diameter, based on the channel diameter, is used as porous or channel-covered support according to the invention or pore diameter of the emptied molding, used.
  • the length of such a second shaped body can be significantly shorter than that of the shaped body to be emptied.
  • the length or the height of the porous support used according to the invention or of the mold body used for the emptying should be at least high enough that the capillary force of the support or molded body resulting from the cross section or diameter and the pore length or channel length is capable to overcome in the Trager- or pore channels to be emptied acting capillary forces that prevent the outflow of the excess Washcoat- suspension.
  • the molding article used for emptying according to the invention is 006/005001
  • 11 preferably also metallic nature and has in the case of a honeycomb plane-parallel channels.
  • a ceramic shaped body may also be used instead of a metallic shaped body.
  • a honeycomb of the same type is used for emptying a metallic or ceramic honeycomb, the honeycomb body being emptied of the honeycomb body being emptied in the upper part in order to emptying it honeycomb to reach the front surface of the honeycomb to be emptied.
  • porous overlays are open-pored sponges, nets, nonwovens (porous fleece) or comparable materials.
  • the direct and complete contact of the porous support with the emptying surface of the molded body over the entire surface leads to a complete leakage of the excess washcoat in the mold.
  • porous support Possible embodiments for the porous support are also combinations of a metallic or ceramic honeycomb with a fleece and / or a net and / or a sponge.
  • An advantage of the inventive method is the simple technical feasibility. Furthermore, the process according to the invention effectively avoids the undesirable formation of bubbles at the channel or pore outlet side, which is often observed when using surfactant-containing coating suspensions.
  • the shaped articles can first be partially emptied by means of another functional principle, in particular by suction, blowing out, centrifuging or simply flowing out.
  • the abovementioned possibilities for partial emptying can also be used in combination with the emptying method according to the invention, in particular successively or simultaneously.
  • the emptying process according to the invention can be used, in particular, as part of a complete coating process of moldings which are interconnected in regions and are essentially continuous through the mold body and have inner cavities.
  • a method for coating a partially interconnected, substantially continuous by a mold body, having inner cavities Formkorpers, in particular a channels or pore structures having honeycomb or a porous metal foam with a washcoat suspension comprising the following steps
  • step C) removing the excess of washcoat suspension remaining after step B) from the inner cavities of the shaped body to be coated by means of a porous support which is mounted on the end face of the shaped body on which the excess is to be removed mean pore diameter of the porous support less than or equal the average diameter of the channels of the molding is.
  • step C) The complete removal of the excess in step C) can be used in combination with any method known to those skilled in the art for emptying such molded articles.
  • the measure according to the invention according to step C) is used in connection with the application of centrifugal forces or inertial forces.
  • centrifugal forces is meant those forces which are e.g. arise during acceleration or deceleration of the moldings and act on him.
  • a variant of step B) may be that the partial emptying of the molded article takes place exclusively by the outflow of the excess washcoat suspension, due to its own weight, and then the emptying is carried out by the inventive emptying method using the porous support.
  • steps A) and B) are carried out several times in succession before step C) is carried out.
  • steps A) and B) are each run through three times in order to ensure that all channels or pores of the molded body with washcoat suspension have been completely filled at least once.
  • the filling after step A) and / or the partial emptying step B) can be carried out by the action of vibrations, in order to increase the flow properties of the washcoat suspension to be aspirated or expelled.
  • the steps A) and B) are already carried out in the presence of the porous support, in which case the partial emptying B) is carried out simultaneously 01
  • step C) Application of the inventive emptying principle according to step C) is carried out.
  • the above also applies mutatis mutandis to dispersions, slurries or solutions for the coating of the inner cavities or channels or pore structures of a molded article.
  • Another object of the invention is a device used for filling and partial emptying of partially interconnected, substantially through a mold body continuous internal cavities of a molded article used apparatus (Kolbenzy- linderstrom), with the inventive coating method can be performed.
  • the device according to the invention according to FIG. 2 is explained on the basis of a honeycomb body. Of course, what is said also applies to all other Formkorper such. Ceramic or metal foam.
  • the device comprises a piston cylinder (a) for sucking in or emptying the washcoat suspension or dispersion, sludge or solution, a connecting plate (b) which is fixedly connected to the lower end of the piston cylinder and with the upper end side to be coated Can be tightly connected honeycomb, a receiving plate (c), which can be tightly connected on its upper side with the lower end face of the honeycomb to be coated, optionally one or more vibration units, which are fixed to the receiving plate (c), a hydraulically movable suspension ( f) with which the cylinder unit (a), the connecting plate (b) and the receiving plate (c) can be moved together horizontally (up and down movement), an intake / outlet pipe (d), on the lower side of the receiving plate ( c) and a storage trough (e) in which the washcoat suspension is presented.
  • the tight connection of the honeycomb to be coated with the connecting plate (b) and the receiving plate (c) is preferred way by pressing the end faces of the honeycomb to corresponding sealing devices on the plates (b) and
  • the connecting plate (b) and the receiving plate (c) are in each case in the area in which they are to receive the honeycomb to be filled, broken so that on the one hand on the KoI- benzylmder (a) a pressure or negative pressure can be established and on the other hand, the washcoat suspension can be sucked or pressed out through the suction / discharge pipe (d).
  • the catalysts obtainable by the processes according to the invention can be used in particular as catalysts in the purification of exhaust gases, in particular those of internal combustion engines.
  • the catalysts obtainable by the process according to the invention are, in particular, the purification of automobile and diesel exhaust gases.
  • the catalysts prepared by the process according to the invention can be used as decomposition catalysts for ammonia precursor compounds, as oxidation catalysts, as catalysts for the removal of nitrogen oxides and as catalysts for the reduction of nitrogen oxides.
  • washcoat suspensions consisting of support oxides or support oxide combinations selected from the group comprising TiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , CeO 2 , ZrO 2 or Zeolites, are used.
  • washcoat suspensions consisting of support oxides or support oxide combinations selected from the group comprising TiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , CeO 2 , ZrO 2 or Zeolites.
  • Trageroxide or Trageroxidkombinationen can in turn be doped or coated with metal oxides. It is also possible to use catalytically active compositions or compositions which directly catalytically active coatings are used directly.
  • the active composition contains as additional components one or more metal oxide compounds selected from the group comprising the oxides of vanadium, tungsten, molybdenum, in particular V 2 O 5 , WO 3 , M0O 3 or noble metal salts, in particular those of palladium, platinum, Rhenium or rhodium.
  • one or more metal oxide compounds selected from the group comprising the oxides of vanadium, tungsten, molybdenum, in particular V 2 O 5 , WO 3 , M0O 3 or noble metal salts, in particular those of palladium, platinum, Rhenium or rhodium.
  • the catalytically active components can also be applied only in a subsequent step after the shaped body which has been coated and emptied according to the invention has been subjected to a temperature treatment.
  • washcoat suspensions, dispersions or slurries which can be used in the process according to the invention may contain, in addition to inorganic carrier oxides, water, additives and catalytic active components.
  • the washcoat suspensions used in the process according to the invention can be inorganic sols or gels, in particular SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3, sols or gels for improving the adhesion of the resulting coating, additives such as organic mono- and polymers, in particular cellulose derivatives or acrylates as pore formers as well as adhesion promoters and / or surfactants as rheological aids.
  • Moldings made of materials selected from the group consisting of cordierite, silicates, zeolites, silicon dioxide, silicon carbide, aluminum oxide and aluminates or mixtures of these substances are particularly suitable for the moldings to be emptied or coated by the novel processes as well as metals or metal alloys. Particularly preferred are metallic support structures.
  • metal shaped bodies particularly preferred are complex-structured metal carriers and metal foams.
  • ceramic honeycomb or Keramikschaume are used.
  • the metal or Keramikformkorper used according to the invention can be pretreated by a thermal or chemical process in such a way that a later applied layer is improved in their adhesion. With the method according to the invention, molded articles with a high to very high cell or pore density can also be emptied.
  • the catalysts prepared in this way can still undergo a drying step and subsequent calcining step.
  • the further application of catalytically active compounds, such as noble metal compounds, is possible.
  • the catalysts prepared in this way are used especially in gas purification processes, in particular in the purification of automobile exhaust gases. However, they can also be used in other catalytic processes, such as in the chemical industry or power generation.
  • the present invention relates to a process for coating catalyst supports by means of a charging step of a support body which [Def. Al] on the outside with a washcoat suspension and a subsequent emptying step to remove the excess washcoat suspension.
  • the filled or partially filled mold body with its outlet end face is brought into contact with a porous support, with the proviso that the average pore diameter or the calculated individual pore cross-sectional area of the support is not greater than the single cross-sectional area of a representative one Ka nal or pore channels at the front exit side of the catalyst carrier.
  • the catalyst supports coated in this way can be used as supported catalysts, in particular for the purification of automobile exhaust gases.
  • Figure 1 is an illustration of the air flow (arrows) for blowing out the excess washcoat suspension in open structures.
  • the illustration shows two adjacent channels connected by perforations as a section of a honeycomb body.
  • the air flow in the perforated channels follows that of the lowest pressure loss, after which, in such a case, a complete emptying of all channels becomes impossible due to the sole blowing out.
  • the excess washcoat suspension is held in the channels by the capillary forces.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a piston-cylinder system according to the invention.
  • Fig. 3 shows a honeycomb immediately after removal from the Kozy- benzylinderstrom according to Comparative Example 3.
  • the channels are on the side of the exit surface (lower end face) still completely filled with excess washcoat suspension.
  • FIG. 5a shows the view of a honeycomb to be coated, which is subsequently to be freed of excess washcoat (top) with attached second auxiliary honeycomb or support honeycomb (below) for the purpose of complete emptying according to Example 4.
  • FIG. 5b shows a detailed view of the attachable auxiliary or supporting honeycomb according to example 4, wherein it can be seen that to ensure full coverage of the lower exit surface of the honeycomb to be emptied (not shown) with the upper end surface of the auxiliary honeycomb a small part of the honeycomb envelope Abrasion was removed.
  • FIG. 6 is a view of the lower exit surface of a coated honeycomb completely freed from excess washcoat according to Example 4.
  • FIG. 7 is a view of the lower exit surface of a honeycomb exclusively treated by centrifugation according to Comparative Example 5 without the use of an auxiliary honeycomb.
  • Fig. 8 is a view of the lower exit surface of a honeycomb treated according to Example 6 by centrifugation in the presence of an auxiliary honeycomb.
  • Fig. 9 is a view of the lower exit surface of a honeycomb treated according to Example 7 (blowout), whereby channels are not completely empty due to incomplete abutment of the auxiliary honeycomb over the entire surface of the exit surface of the honeycomb to be liberated by excess washcoat.
  • FIG 10 is a view of the lower exit surface of a honeycomb treated according to Example 8, wherein the unevenness on the upper end side of the auxiliary honeycomb, which prevent a complete plane-parallel resting of the auxiliary honeycomb over the entire exit surface, by introducing a flexible network between the exit surface of the excess washcoat to be liberated honeycomb and the upper end surface of the auxiliary honeycomb be compensated.
  • Example 1 Preparation of a typical washcoat suspension
  • the plant consists essentially of a piston cylinder (a) for sucking or emptying the washcoat suspension, a connecting plate (b), which is connected at the lower end of the suction fixed to the suction cylinder and which is dimensioned in its underside so that exactly the upper end side of the honeycomb with the suction cylinder by pressing a receiving plate (c) can be tightly connected.
  • a receiving plate c
  • one or more vibration units can be attached to the receiving plate (c).
  • This fixture (plates (c) and (b)) can move together with the cylinder unit (a) hydraulically up and down over the suspension (f).
  • the pilot plant is supplemented by a storage tank (e), in which the washcoat suspension is filled.
  • the washcoat suspension from Example 1 is in the storage tank
  • the honeycomb is sealed into the holding device comprising the plates (b) and (c) by hydraulically pressing the honeycomb receiving plate (c) onto the connecting plate (b), and the piston-cylinder unit (a) together with the holding device comprising the plates (b ) and (c) hydraulically downwards over the suspension (f) so that the immersion tube (d) dips into the washcoat suspension.
  • the cylinder piston (a) also hydraulically is moved upwards, whereby the washcoat suspension is sucked into the honeycomb via the suction pipe (d).
  • the piston stroke is adjusted so that the washcoat suspension is sucked in at least to the extent that the upper end surface of the honeycomb is completely covered.
  • a large part of the excess washcoat suspension is printed out again into the storage trough (e). This process is repeated at least twice, which ensures that all channels have been fully filled (flooded) at least once.
  • the piston After three pumping and printing operations, the piston is held down for one minute after the last printing operation. Thereafter, the cylinder piston (a) together with the holding device comprising the plates (b) and (c) pneumatically over the suspension (f) moves back up, and finally the outlet pipe (d) is no longer immersed in the washcoat suspension.
  • the honeycomb can be removed after appropriate pressure relief (relax the hydraulic system on the holding device) for further processing (emptying).
  • a complex structured metal honeycomb with mixer function (from Emitec, Type:. MI) cm with a length of 7.5, a diameter of 7 cm and a cell density of 200 cpsi is pretreated h at 750 0 C in a calcining furnace under air atmosphere thermally. 4
  • the cooled to room temperature honeycomb is then filled by the procedure described in Example 2.2. Thereafter, the test swab was removed.
  • Fig. 3 the lower end side of the experimental honeycomb is shown. It can be clearly seen that the entire lower end surface of the honeycomb is still covered with washcoat suspension.
  • Example 6 Coating of a Metallic Carrier Body with Mixing Function Using a Vibrating Unit and a Subsequent Centrifugation Step Using a Porous Pad
  • Example 4 The experiment described in Example 4 is repeated, with the difference that the mutually facing surfaces of the honeycomb to be emptied and the auxiliary honeycomb (support honeycomb) had no complete, over the entire exit surface extending contact. This is provoked by the deliberate use of a honeycomb with a not quite planar frontal surface.
  • FIG. 9 shows the exit side of the experimental honeycomb after the coating test. Even a small disturbance of the flat contact leads to an incomplete emptying and thus partial blockage of the channels.
  • Example 8 Coating of a metallic carrier body with mixer function using a vibration unit and a combination of honeycomb and mesh as porous support
  • Example 7 The experiment described in Example 7 is repeated, with the difference that between the opposite not completely plane-parallel surfaces additionally a layer of a flexible network (thread thickness: 0.3 mm, mesh size: 1.2 mm * 1.2 mm) placed becomes.
  • all channels were now free of washcoat suspension after the coating process in the honeycomb to be coated and emptied (to be liberated from excess washcoat) (FIG. 10).

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Abstract

Verfahren zum Entfernen eines Überschusses einer Flüssigkeit aus einem Formkorper mit zwei gegenüberliegenden planaren Stirnflachen, der mit der Flüssigkeit zu beschichtende innere Hohlräume und/oder Kanäle aufweist, wobei nach dem Einbringen der Flüssigkeit in die inneren Hohlräume und/oder Kanäle in einem ersten Entleerungsschritt der überwiegende Anteil an uberschussiger Flüssigkeit durch Einwirkung einer äußeren Kraft entfernt wird und in einem zweiten Entleerungsschritt der im Formkorper nach dem ersten Entleerungsschritt verbleibenden Restanteil überschüssiger Flüssigkeit durch das In- Kontaktbrmgen des Formkorpers an derjenigen Stirnflache, an der der Uberschuss abgeführt wurde, mit einer porösen und/oder Kanäle aufweisenden Auflage entfernt wird, wobei der Poren- und/oder Kanaldurchmesser der Auflage geringer als oder gleich ist wie der Durchmesser der inneren Hohlräume und/oder Kanäle des Formkorpers.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Washcoat- Suspensionen auf einen Formkörper
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von getragerten Katalysatoren durch Auftragung ei- ner Washcoat-Suspension auf einen Kanäle oder Poren aufweisenden Formkorper als Trager und die Verwendung der so erhaltenen getragerten Katalysatoren bei der Reinigung von Abgasen, insbesondere Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen.
Katalysatoren auf Basis beschichteter Formkorper, beispielswei- se so genannte Monolithen oder Metallschaume für die Reinigung von Abgasen, wie die Oxidation von CO oder Kohlenwasserstoffen zu CO2 und Wasser oder die Reduktion von NOx mit Ammoniak oder Harnstoff zu N2 und Wasser oder die Zersetzung von Harnstoff bzw. dessen thermisches Zersetzungsprodukt, die Isocyansäure, zu Ammoniak und CO2, sind seit langem bekannt.
In der Regel sind diese Katalysatoren in der Weise aufgebaut, dass ein mit Kanälen oder Poren durchzogenes monolithisches Tragermaterial („Wabe" im Falle von Kanälen bzw. Keramik- oder Metallschaum im Falle von Poren) mit einer eine große Oberfla- che aufweisenden (hochoberflachigen) Metalloxidbeschichtung (Washcoat) , beispielsweise aus AI2O3, SiO2 oder TiO2, oder deren gemischten Oxiden überzogen ist und auf diesen metalloxidischen Oberflachen die eigentlich katalytisch aktiven Metalle oder Metallverbindungen, wie zum Beispiel Edelmetalle oder Ubergangs- metalloxide, und gegebenenfalls zusatzliche Promotorverbindungen/Dotierstoffe aufgebracht sind. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen die Metalloxidbeschichtungen alleine katalytisch aktiv sind. Ein typisches Anwendungsbeispiel hierfür ist die Hydrolyse von Isocyansäure zu Ammoniak an mit TiO2 beschichteten Formkorpern.
Monolithen, oftmals auch „Waben" genannt, bestehen beispielsweise aus einem Wabenkorper, der sich aus einem Wabenmantel und einem darin eingesetzten Trager, beispielsweise einer teilweise strukturierten und aufgewickelten Blechfolie, zusammensetzen kann. Eine andere Möglichkeit besteht beispielsweise darin, dass die Wabe insgesamt aus einem rein keramischen Formkorper besteht. Die Wabe ist dabei im Wesentlichen durch parallel zur Hauptachse der Wabe verlaufende Kanäle durchzogen.
Metall- oder Keramikschaume sind hochporose Formkorper, die beliebige geometrische Formen annehmen können.
In beiden vorgenannten Fallen sind zylindrische Formen meist bevorzugt.
Die einen monolithischen Trager (Wabe) durchziehenden Kanäle können dabei eine geordnete oder ungeordnete Kanalstruktur besitzen, ferner können die im Wesentlichen parallel verlaufenden Kanäle auch untereinander verbunden sein (so genannte of- fene Kanalstrukturen) beispielsweise auch durch poröse Kanal- wande . Bei offenen Kanalstrukturen wird auch eine radiale Gasverteilung innerhalb des Wabenkorpers ermöglicht. Die Große der Waben wie auch die Dimensionierung der Kanäle wird dabei vorwiegend von der Dimension der Abgasleitungssysteme, den ge- forderten Druckverlusten und den geforderten Verweilzeiten des Abgases bestimmt. Gleiches gilt sinngemäß für die entsprechenden hochporosen metallischen und keramischen Schwamm- bzw. Schaumstrukturen .
Die so genannte Zelldichte, nämlich die Anzahl der Kanäle bzw. Poren pro Formkorper bzw. Oberflache einer Stirnflache des Formkorpers, richtet sich ebenfalls nach den Anforderungen. In der Regel liegen diese zwischen 50 und 1000 Kanalen/Poren pro inch2 (= cells per Square mch, cpsi) . In Einzelfallen bzw. für besondere Anwendungen können diese Zelldichten nach unten bzw. oben unter- bzw. überschritten werden. Je hoher diese Zelldichte des Formkorpers ist, desto hoher ist die für die Reaktion verfugbare Oberflache; in gleicher Weise nimmt aber auch der Druckverlust mit zunehmender Zelldichte zu.
Als Material für erfindungsgemaß verwendbare Formkorper finden beispielsweise Materialien wie Cordient, Steatit, Duranit® o- der Siliciumcarbid oder Formkorper aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxiden, Aluminaten oder auch Metallen und Metallegierungen Verwendung. Die Verwendung von Metallen und Metalllegierungen ermöglicht insbesondere die Herstellung komplex strukturierter Formkorper, wie beispielsweise Waben mit offenen Kanalstruktu- ren oder Keramik- bzw. Metallschaume, deren Porenstruktur eine besonders hohe innere Oberflache aufweist.
Die Herstellung eines Katalysators auf Basis eines erfindungs- gemaß verwendbaren Formkorpers erfolgt in der Regel durch das Aufbringen eines Washcoats (WC) auf die Oberflache seiner inne- ren Hohlräume, also z. B. seiner Kanalwande, Poren etc. (Be- schichtung) , gefolgt von einer Trocknung mit anschließender Calcinierung bei höheren Temperaturen zur Verfestigung und endgültigen Oberflächengestaltung des Washcoats. Danach werden die katalytisch aktiven Komponenten durch Impragnierschritte, zu- meist aus den wassrigen Losungen ihrer Vorlaufer, auf den Washcoat aufgebracht. Es ist aber auch möglich, die Aktivkomponenten bzw. ihre Vorlauferverbindungen direkt mit dem Be- schichtungsprozess aufzubringen.
Die Beschichtung eines innere Hohlräume bzw. Kanäle aufweisen- den Formkorpers (im Folgenden der Einfachheit halber als „Formkorper" bezeichnet) mit den anorganischen hochoberflachigen Materialien ist durch verschiedene Methoden möglich. In der Regel wird zuerst eine Suspension des anorganischen Trageroxides in Wasser hergestellt, gegebenenfalls unter Zusatz von Additiven, wie anorganische oder organische Binder, Tenside, katalytische Aktivkomponenten, Porenbildner, Rheologiehilfsmittel und anderen Zusatzstoffen. Anschließend wird der Formkorper durch ei- 05001
4 nen Tauch-, Saug- oder Pumpprozess mit dieser so genannten Washcoat-Suspension befullt.
Im Stand der Technik sind Verfahren beschrieben, bei denen nur die exakt berechnete und in dem Formkorper zu verbleibende Men- ge an Washcoat-Suspension in den Formkorper eingebracht wird und diese Menge möglichst gleichmaßig auf die Kanalwande bzw. Porenwände verteilt wird.
Andere Verfahren geben einen Uberschuss in den Formkörper (z. B. Flutung des Formkorpers) ein und fuhren einen anschließenden Entleerungsvorgang durch, mit dem überschüssige Washcoat- Suspension ausgetragen wird. Oft wird zur Entleerung ein Ausblasen mittels eines Luftstromes durchgeführt.
In der DE 19837731 Al sind mehrere dieser Verfahrensvarianten offenbart. Die Entleerung des überschüssigen Washcoats aus einem Wabenkorper mittels einer Zentrifugeneinheit wird beispielsweise im GB 1504060 beschrieben.
Die laufend gestiegenen gesetzlichen Anforderungen bezuglich der Reinigung von Abgasen, insbesondere Motorabgasen, erfor- dern die Entwicklung neuer Katalysatoren mit deutlich höheren Effektivitäten. Neben der Verbesserung der katalytischen Be- schichtung kann auch durch optimierte Tragermaterialien die Effizienz von Katalysatoren deutlich gesteigert werden.
Dazu kann einerseits die Zelldichte erhöht werden, aber es kon- nen auch so genannte komplex strukturierte Formkorper verwendet werden. Im Falle von Wabenkorpern versteht man unter komplex strukturierten Wabenkörpern Waben, bei denen die Kanäle Erhebungen oder Vertiefungen bzw. Schaufeln aufweisen. Dadurch werden im den Formkorper durchtretenden Gasstrom gezielt Tur- bulenzen erzeugt, die ebenfalls zu einem besseren Stofftransport und damit höheren Aktivitäten fuhren. Auch offene Strukturen gehören zu dieser Tragerart. Bei offenen Strukturen sind - P2006/005001
5 wie oben bereits beschrieben - die Kanäle durch entsprechende Perforationen (Locher, Poren) miteinander verbunden. Dadurch ist neben einer vertikalen Stromungsrichtung (parallel zu Kanalachse) auch eine mehr oder weniger horizontale (radial zur Achse der Wabe bzw. der Kanäle) Gasstromung möglich. Mit komplexen Strukturen lassen sich Katalysatoren herstellen, die gleichzeitig einen Mischeffekt bewirken. Ferner sind naturlich auch Kombinationen von rein planparallelen und komplex strukturierten Waben denkbar. Metallschaume sind per se komplex struk- tuπert, aber einfacher herstellbar.
Waben bzw. poröse Formkorper mit hohen Zelldichten wie auch Waben mit komplex strukturierten und perforierten Kanälen (offene Strukturen) können durch die bisher bekannten Verfahren nicht ohne unerwünscht großen Aufwand beschichtet werden. Ins- besondere das Ausblasen der überschüssigen Washcoat-Suspension mit Luft ist mit offenen Kanalstrukturen bzw. Porenstrukturen nicht mehr möglich.
Der Grund dafür liegt darin, dass die zum Ausblasen eingesetzte Luft (Ausblasluft) grundsatzlich den Weg des geringsten Widerstandes (Weg des geringsten Druckverlustes) nimmt. Sobald zwischen den beiden Stirnflachen des Formkorpers einzelne offene Kanäle bzw. Porenstrukturen entstanden sind, wird die in der Folge eingesetzte Ausblasluft durch die Locher der offenen Strukturen in eben jene, bereits offenen Kanäle bzw. Porenstrukturen abgeleitet und der Druck der eingesetzten Ausblasluft reicht nicht aus, um die Washcoat-Suspension aus noch teilbefullten Kanälen bzw. Poren, in denen die Washcoat- Suspension durch Kapillarkrafte gehalten wird, nach unten aus- zublasen. Bereits einige wenige vollständig durch Ausblasen entleerte Kanäle bzw. Porenstrukturen fuhren zu dem beschriebenen Effekt, so dass durch Ausblasen allein nur wenige Kanäle zu entleeren sind. Dieser insbesondere bei Waben mit offenen Strukturen bzw. porösen Keramik- und Metallschaumen zu beobachtende Effekt wird in Fig. 1 veranschaulicht:
Fig. 1 zeigt eine Teilansicht zweier parallel verlaufender Kanäle einer Wabe, die über eine Perforation miteinander verbunden sind (offene Struktur) . Wahrend der rechts gezeigte Kanal bereits durch die Ausblasluft (die Stromrichtung der Luft wird durch die Pfeile veranschaulicht) von überschüssigem Washcoat befreit wurde, gelingt dies in dem links gezeigten Kanal aus dem vorstehend beschriebenen Grunde nicht mehr, so dass ein durch Ausblasen alleine nicht mehr zu entfernender und durch die Kapillarkraft gehaltener Rest an Washcoat im unteren Bereich des Kanales verbleibt. Gleiches gilt z. B. für zylinderfor- mige Metallschaumformkorper .
Zur Beschichtung komplex strukturierter Formkorper, insbesondere von Waben und Schäumen, sind daher immer aufwandigere Verfahren notwendig. So wird in der DE 10114328 Al beim Auftragen des Washcoats die Anwendung von Vibrationen beschrieben. Damit soll einerseits die Fließfahigkeit der Washcoat-Suspension verbessert werden, andererseits der Wash-coatauftrag möglichst gleichmaßig erfolgen. Aber selbst dieses Verfahren ermöglicht nicht mehr die vollständige Entfernung des eingesetzten Überschusses der Washcoat-Suspension.
Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Beschichtung von Formkorpern, insbesondere zur Beschichtung der inneren O- berflachen derartiger Formkorper mit offenen und/oder komplexen Strukturen, die bereichsweise miteinander verbundene innere, im Wesentlichen durch den Formkorper hindurchgehende Hohlräume, d.h. beispielsweise Kanäle oder Porenstrukturen aufweisen, bereit zu stellen, das die vorgenannten Probleme lost.
Weiter bestand die Aufgabe darin, ein Verfahren zur Entleerung von derartigen Formkorpern, insbesondere mit offenen und/oder komplexen Kanal- oder Porenstrukturen von überschüssig eingesetzter Washcoat-Suspension bereit zu stellen, das die genannten Probleme lost.
Dabei sollte sich die Losung insbesondere durch einfach durch- fuhrbare Maßnahmen auszeichnen.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemaß dadurch gelost, dass in einem ersten Entleerungsschritt der überwiegende Anteil an überschüssiger Flüssigkeit durch Einwirkung einer äußeren Kraft entfernt wird und in einem zweiten Entleerungsschritt der im Formkorper nach dem ersten Entleerungsschritt verbleibenden Restanteil überschüssiger Flüssigkeit durch das In- Kontaktbringen des Formkorpers an derjenigen Stirnflache, an der der Uberschuss im ersten Entleerungsschritt abgeführt wurde, mit einer porösen und/oder Kanäle aufweisenden Auflage entfernt wird, wobei der Poren- und/oder Kanaldurchmesser der Auflage geringer als oder gleich ist wie der Durchmesser der inneren Hohlräume und/oder Kanäle des Formkorpers .
Sollte eine Porenverteilung bei der Auflage vorliegen, die nicht ausschließlich Poren oder Kanäle aufweist, deren Durch- messer kleiner als der Durchmesser der Poren bzw. der Kanäle des Formkorpers ist, sollte erfindungsgemaß gewahrleistet werden, dass ca. 70%, bevorzugt 80%, und am meisten bevorzugt 90% der Poren der Auflage einen kleineren Durchmesser als die Poren bzw. die Kanäle des Formkorpers aufweisen, um eine weitgehend vollständige Entleerung zu erzielen.
Generell sind natürlich neben Washcoat-Suspensionen auch andere Suspensionen, Dispersionen, Aufschlammungen und viskose und nicht viskose Flüssigkeiten erfindungsgemaß einsetzbar.
Die geometrische Form des Formkorpers ist prinzipiell beliebig, jedoch sollte er zwei zueinander im Wesentlichen parallele Fla- EP2006/005001
8 chen, so genannte „Stirnflachen" aufweisen. Zylinderförmige Formkorper werden bevorzugt eingesetzt.
Der in dem erfindungsgemaßen Verfahren eingesetzte Formkorper ist dabei bevorzugt ein keramischer oder ein metallischer Formkorper.
Die Wirkung der erfindungsgemaßen porösen Auflage bei dem er- findungsgemaßen Entleerungsverfahren ist dabei nicht an das angewendete Entleerungsprinzip gebunden. Grundsatzlich kann die erfindungsgemäße Maßnahme in Verbindung mit allen dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannten Entleerungsmaßnahmen angewendet werden. Es kann sowohl in Verbindung mit einem Ausblasverfahren, mit einem Zentrifugierverfahren wie auch bei den verschiedenen anderen Entleerungsverfahren eingesetzt werden. Auf die Verwendung einer speziellen Saugvorrichtung, wie in der DE 3803579 Al, oder dem Anlegen eines Unterdruckes kann jedoch verzichtet werden. Daher wird die Automatisierung des Entleerungsprozesses durch das erfindungsgemaße Verfahrens deutlich begünstigt.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemaße poröse oder von Kanälen durchzogene Auflage zur Entfernung der überschüssigen Washcoat- Suspension aus den Kanälen bzw. Poren des zu beschichtenden Formkorpers im Zusammenhang mit der Anwendung eines auf die Kanäle bzw. Poren gerichteten Luftstromes (Ausblasen) und/oder durch Anwendung von Zentrifugalkräften eingesetzt.
Die erfindungsgemaß eingesetzte poröse oder von Kanälen durchzogene Auflage sollte dabei, um eine möglichst vollständige Entleerung zu erreichen, möglichst planparallel zur Stirnseite der Formkorper vollständig anliegen. Dabei ist es nicht unbe- dingt notwendig, dass die erfindungsgemaß eingesetzte poröse Auflage direkt mit der Stirnflache des zu entleerenden Formkorpers in Kontakt steht. Vielmehr kann im erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausgleich etwaiger Unebenheiten eine flexible poro- se Zwischenschicht, insbesondere ein flexibles Netz, eingesetzt werden. Auf diese Weise wird eine vollständige Herstellung des Kontakts zwischen der Austrittsseite des Formkorpers und der erfindungsgemaß eingesetzten porösen Auflage erreicht, der zu optimalen Ergebnissen des erfmdungsgemaßen Verfahrens auch bei nicht vollständig planarεn Stirnflachen von zu entleerenden Formkorpern und poröser Auflage fuhren.
Für ein optimales Ergebnis des erfindungsgemaßen Verfahrens ist es demnach sinnvoll, durch geeignete Maßnahmen einen über die gesamte Stirnflache (Austrittsflache) des vom Uberschuss der Washcoat-Suspension zu entleerenden Formkorpers, vorliegenden und somit durchgehenden Kontakt mit einer porösen Auflage herzustellen .
Ein erfindungswesentliches Merkmal ist unter anderem die Tat- sache, dass der Durchmesser der Kanäle bzw. Poren der eingesetzten porösen Auflage im Mittel kleiner oder gleich dem Durchmesser der inneren Hohlräume des zu entleerenden Formkorpers, insbesondere der auf der Stirnseite des zu entleerenden Formkorpers vorliegenden Durchmesser der Kanäle bzw. Poren ist. Der mittlere Porendurchmesser bzw. die daraus errechnete Ein- zelporenquerschnittsflache der porösen Auflage sollte demnach nicht großer als die Einzelkanalquerschnittsflache bzw. der mittlere Porendurchmesser an der Stirnaustrittsseite des zu entleerenden Formkorpers sein.
Die Zusammensetzung der porösen Auflage ist dabei nicht an ein bestimmtes Material gebunden. Sie kann aus Metall, Keramik, Kunststoff oder einem sonstigen dem Fachmann als geeignet erscheinenden Material aufgebaut sein. Es sind auch Kombinationen verschiedener poröser und/oder von Kanälen durchzogener Materi- alien denkbar.
Um eine optimale Wirkung der porösen Auflage zu erreichen, muss - wie bereits erläutert - möglichst der direkte Kontakt der entsprechend gegenüberliegenden Flachen von Formkorper und Auflage erreicht werden, insbesondere über die ganze Flache des zα entleerenden Formkoroers .
Ferner muss die Möglichkeit der Durchdringung der Auflage mit der Beschichtungssuspension, -dispersion, -aαfschlamrrung oder Losung gewahrleistet sein: Der Durchmesser der kleinsten Pore der Auflage sollte nicht kleiner sein als der Durchmesser des größten Teilchens der Beschichtungssuspension, -dispersion o- der -aufschlammung . Ansonsten können diese Bestandteile nicht mehr durch die Poren der Auflage abfließen und es kommt zu einer Verstopfung der porösen Auflage. Dieses Erfordernis beschrankt den Porendurchmesser der porösen Auflage durch einen in Abhängigkeit beispielsweise der Washcoat-Suspension sinn- voll zu wahlenden minimalen Porendurchmesser.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens wird als erfindungsgemaße poröse bzw. von Kanälen durchzogene Auflage ein zweiter Formkorper, bevorzugt der gleichen Art wie der zu entleerende Formkorper oder sogar ein zwei- ter Formkorper mit gleichem oder kleineren Kanaldurchmesser bzw. Porendurchmesser, bezogen auf den Kanaldurchmesser bzw. Porendurchmesser des zu entleerenden Formkorpers, eingesetzt. Dabei kann die Lange eines solchen zweiten Formkorpers deutlich kurzer sein als die des zu entleerenden Formkorpers. Die Lange bzw. die Hohe der erfindungsgemaß eingesetzten porösen Auflage bzw. des zur Entleerung eingesetzten Formkorpers sollte jedoch mindestens so hoch sein, dass die aus dem Querschnitt bzw. Durchmesser und der Porenlange bzw. Kanallange resultierende Kapillarkraft der Auflage bzw. Formkorper in der Lage ist, die in den Trager- bzw. Porenkanalen der zu entleerenden wirkenden Kapillarkrafte, die das Ausfließen der überschüssigen Washcoat- Suspension verhindern, zu überwinden.
Ist der zu entleerende Formkorper ein metallischer Formkorper, so ist der zur Entleerung erfindungsgemaß eingesetzte Formkor- 006/005001
11 per vorzugsweise ebenfalls metallischer Natur und weist im Falle einer Wabe planparallele Kanäle auf. Natürlich kann gegebenenfalls auch ein keramischer Formkorper anstelle eines metallischen Formkorpers verwendet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungs- gemaßen Verfahrens wird zur Entleerung einer metallischen oder keramischen Wabe eine Wabe der gleichen Art eingesetzt, wobei von dieser zur Entleerung eingesetzten Wabe der Wabenkorper im oberen Teil vom Mantel befreit wird, um eine möglichst planparallele Auflage der zur Entleerung eingesetzten Wabe auf die Stirnflache der zu entleerenden Wabe zu erreichen.
Weitere mögliche erfindungsgemaße Ausfuhrungsformen für poröse Auflagen sind offenporige Schwämme, Netze, Vliese (poröse Vlie- se) oder vergleichbare Materialien. Der direkte und vollständige Kontakt der porösen Auflage mit der Entleerungsflache des Formkorpers über die gesamte Flache fuhrt zu einem vollständigen Auslaufen des überschüssigen Washcoats im Formkorper.
Mögliche Ausfuhrungsformen für die poröse Auflage sind auch Kombinationen einer metallischen oder keramischen Wabe mit einem Vlies und/oder einem Netz und/oder einem Schwamm.
Ein Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens ist die einfache technische Realisierbarkeit. Ferner wird durch das erfindungsgemaße Verfahren die bei Verwendung tensidhaltiger Beschich- tungssuspensionen oft zu beobachtende unerwünschte Blasenbildung an der Kanal- bzw. Porenaustrittsseite wirkungsvoll vermieden .
In einer möglichen Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens können die Formkorper zunächst mittels eines anderen Funktionsprinzips teilweise entleert werden, insbesondere durch Saugen, Ausblasen, Zentrifugieren oder einfaches Ausfließen. In einer weiteren Ausfuhrungsform können die vorgenannten Möglichkeiten zur Teilentleerung auch in Kombination mit dem er- findungsgemaßen Entleerungsverfahren eingesetzt werden, insbe- sondere nacheinander oder zeitgleich.
Das erfindungsgemaße Entleerungsverfahren kann insbesondere als Teil eines vollständigen Beschichtungsverfahrens von bereichsweise miteinander verbundenen, im Wesentlichen durch den Form- korper durchgehenden, innere Hohlräume aufweisenden Formkorpern angewendet werden.
So ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zur Beschichtung eines bereichsweise miteinander verbundenen, im Wesentlichen durch einen Formkorper durchgehenden, innere Hohlräume aufweisenden Formkorpers, insbesondere eines Kanäle oder Porenstrukturen aufweisenden Wabenkorpers oder ein poröser Metallschaum mit einer Washcoat-Suspension umfassend die folgenden Schritte
A) Ansaugen einer Washcoat-Suspension durch die inneren Hohlräume des zu beschichtenden Formkorpers mittels Anlegen eines Unterdruckes auf der oberen Stirnseite des Formkorpers, wahrend auf der unteren Stirnseite Washcoat-Suspension zugeführt wird,
B) Teilentleerung der überschüssigen Washcoat-Suspension aus den inneren Hohlräumen des zu beschichtenden Formkorpers mittels Anlegen eines Überdruckes auf der oberen Stirnseite des Formkorpers,
C) Entfernen des nach Schritt B) verbleibenden Überschusses an Washcoat-Suspension aus den inneren Hohlräumen des zu beschichtenden Formkorpers mit Hilfe einer porösen Auflage, die auf derjenigen Stirnseite des Formkorpers, auf der der Uber- schuss abgeführt werden soll, angebracht ist, wobei der mittlere Porendurchmesser der porösen Auflage kleiner oder gleich dem mittleren Durchmesser der Kanäle des Formkorpers ist.
Die vollständige Entfernung des Überschusses gemäß Schritt C) kann in Kombination mit jeder dem Fachmann gelaufigen Methode zur Entleerung von derartigen Formkorpern angewendet werden.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Maßnahme gemäß Schritt C) im Zusammenhang mit der Anwendung von Zentrifugalkräften bzw. Tragheitskraften eingesetzt. Unter Zentrifugalkräften werden diejenigen Kräfte verstanden, die z.B. bei der Beschleunigung oder Abbremsen der Formkörper entstehen und auf ihn einwirken.
Eine Variante des Schrittes B) kann dabei sein, dass die Teilentleerung des Formkorpers ausschließlich durch das Ausfließen der überschüssigen Washcoat-Suspension, bedingt durch deren eigene Gewichtskraft, erfolgt und dann die Restentleerung durch das erfindungsgemaße Entleerungsverfahren unter Verwendung der porösen Auflage erfolgt.
In einer bevorzugten Ausfύhrungsform des erfindungsgemaßen Be- schichtungsverfahrens werden die Schritte A) und B) mehrmals hintereinander ausgeführt, bevor Schritt C) vorgenommen wird. Insbesondere werden die Schritte A) und B) jeweils dreimal durchlaufen, um sicher zu stellen, dass alle Kanäle bzw. Poren des Formkorpers mit Washcoat-Suspension mindestens einmal voll- standig befullt waren.
Optional kann die Befüllung nach Schritt A) und/oder der Teil- entleerungsschritt B) durch Einwirkung von Vibrationen erfolgen, um die Fließeigenschaften der anzusaugenden bzw. auszutreibenden Washcoat-Suspension zu erhohen.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens werden bereits die Schritte A) und B) in Gegenwart der porösen Auflage durchgeführt, wobei dann die Teilentleerung B) unter gleichzeitiger 01
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Anwendung des erfindungsgemaßen Entleerungsprinzipes gemäß Schritt C) erfolgt. Das vorstehend Gesagte gilt auch entsprechend für Dispersionen, Aufschlämmungen oder Losungen für die Beschichtung der inneren Hohlräume bzw. Kanäle oder Porenstruk- turen eines Formkorpers .
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine zur Befüllung und Teilentleerung von bereichsweise miteinander verbundenen, im Wesentlichen durch einen Formkorper durchgehenden inneren Hohlräumen eines Formkorpers eingesetzte Vorrichtung (Kolbenzy- linderanlage) , mit der das erfindungsgemaße Beschichtungsver- fahren durchgeführt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 2 ist anhand eines Wabenkorpers erläutert. Naturlich gilt das Gesagte auch für alle anderen Formkorper wie z.B. Keramik- oder Metallschaume . Die Vorrichtung umfasst einen Kolbenzylinder (a) zum Einsaugen bzw. Entleeren der Washcoat-Suspension oder Dispersion, Auf- schlammung oder Lösung, eine Verbindungsplatte (b) , die mit dem unteren Ende des Kolbenzylinders fest verbunden ist und mit der oberen Stirnseite der zu beschichtenden Wabe dicht verbunden werden kann, eine Aufnahmeplatte (c) , die auf ihrer Oberseite mit der unteren Stirnseite der zu beschichtenden Wabe dicht verbunden werden kann, optional eine oder mehrere Vibrationseinheiten, die an der Aufnahmeplatte (c) befestigt sind, eine hydraulisch bewegliche Aufhangung (f) mit der die Zylindereinheit (a) , die Verbindungsplatte (b) und die Aufnahmeplatte (c) gemeinsam horizontal bewegt werden können (Auf- und Abwartsbewegung) , ein Einsaug-/ Auslaufrohr (d) , das an der untere Seite der Aufnahmeplatte (c) angebracht ist, und eine Vorratswanne (e) , in der die Washcoat-Suspension vorgelegt wird.
Die dichte Verbindung der zu beschichtenden Wabe mit der Verbindungsplatte (b) und der Aufnahmeplatte (c) erfolgt Vorzugs- weise durch Andrucken der Stirnseiten der Waben an entsprechende dichtende Vorrichtungen an den Platten (b) und
Die Verbindungsplatte (b) und die Aufnahmeplatte (c) sind jeweils in dem Bereich, in dem diese die zu befullende Wabe auf- nehmen sollen, durchbrochen, so dass einerseits über den KoI- benzylmder (a) ein Druck bzw. Unterdruck aufgebaut werden kann und andererseits durch das Einsaug-/ Auslaufrohr (d) die Wash- coat-Suspension angesaugt bzw. ausgepresst werden kann.
Durch das erfindungsgemaße Beschichtungsverfahren bzw. das er- fmdungsgemaße Entleerungsverfahren lassen sich insbesondere monolithische Katalysatoren oder Katalysatoren auf Metallschaumbasis, die auf einem im Wesentlichen aus T1O2 oder ahnlichen Metalloxiden wie SiO2, Al2O3, ZrO2 oder Mischungen davon bestehenden Washcoat basieren, herstellen.
Die nach den erfindungsgemaßen Verfahren erhaltlichen Katalysatoren lassen sich insbesondere als Katalysatoren in der Reinigung von Abgasen, insbesondere solcher von Verbrennungskraftmaschinen einsetzen.
Mögliche Verwendungen der über das erfindungsgemaße Verfahren erhaltlichen Katalysatoren sind insbesondere die Reinigung von Auto- und Dieselabgasen. Weiter können die nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Katalysatoren als Zersetzungskatalysatoren für Ammoniak-Precusorenverbindungen, als 0- xidationskatalysatoren, als Katalysatoren für die Beseitigung von Stickoxiden und als Katalysatoren für die Reduktion von Stickoxiden eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere zur Herstellung von Katalysatoren eingesetzt werden, bei denen Wash- coat-Suspensionen, bestehend aus Trageroxiden oder Trageroxid- kombinationen, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend TiO2, Al2O3, SiO2, CeO2, ZrO2 oder Zeolithe, eingesetzt werden. Die genannten 6 005001
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Trageroxide oder Trageroxidkombinationen können dabei wiederum mit Metalloxiden dotiert bzw. beschichtet sein. Auch können bereits direkt katalytisch wirksame Massen oder Massen, die direkt zα katalytisch wirksamen Beschichtαngen fuhren, eingesetzt v/erden.
Vorzugsweise enthält die aktive Masse als zusatzliche Komponenten eine oder mehrere Metalloxidverbindungen ausgewählt aus der Gruppe enthaltend die Oxide des Vanadiums, des Wolframs, Molybdäns, insbesondere V2O5, WO3, M0O3 oder Edelmetallsalze, insbe- sondere die des Palladiums, Platins, Rheniums oder Rhodiums.
Die katalytisch aktiven Komponenten können aber auch erst in einem nachgelagerten Schritt, nachdem der erfindungsgemäß beschichtete und entleerte Formkorper einer Temperaturbehandlung unterzogen wurde, aufgebracht werden.
Die in den erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Washcoat- Suspensionen, Dispersionen oder Aufschlammungen können neben anorganischen Trageroxiden, Wasser, Additive und katalytische Aktivkomponenten enthalten.
Den in den erfindungsgemaßen Verfahren eingesetzten Washcoat- Suspensionen können anorganische Sole, oder Gele, insbesondere SiO2-, TiO2-, Al2O3-SoIe oder -Gele zur Verbesserung der Haftung der resultierenden Beschichtung, Additive wie organische Mono- und Polymere, insbesondere Cellulose-Deπvate oder Acrylate als Porenbildner wie auch als Haftvermittler und/oder Tenside als rheologische Hilfsmittel, zugegeben werden.
Für die nach den erfindungsgemaßen Verfahren zu entleerenden bzw. zu beschichtenden Formkorper eignen sich insbesondere Formkorper aus Materialien ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Cordierit, Silicate, Zeolithe, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid und Aluminate oder Mischungen aus diesen Stoffen sowie Metalle bzw. Metalllegierungen. Besonders bevorzugt sind metallische Tragerstrukturen.
Bevorzugt sind metallische Formkorper, besonders bevorzugt sind komplex strukturierte Metalltrager und Metallschaume. Aber auch keramische Waben bzw. Keramikschaume sind einsetzbar. Die erfindungsgemaß verwendbaren Metall- oder Keramikformkorper können dabei durch einen thermischen oder auch chemischen Pro- zess in der Weise vorbehandelt sein, dass eine spater aufgebrachte Schicht in ihrer Haftung verbessert wird. Mit der erfin- dungsgemaßen Methode können auch Formkorper mit einer hohen bis sehr hohen Zell- bzw. Porendichte entleert werden.
Die auf diese Weise hergestellten Katalysatoren können noch einen Trocknungsschritt und anschließenden Calcinierschritt durchlaufen. Auch die weitere Aufbringung von katalytisch akti- ven Verbindungen, wie beispielsweise Edelmetallverbindungen, ist möglich. Die auf diese Weise hergestellten Katalysatoren werden besonders in Gasreinigungsprozessen, insbesondere bei der Reinigung von Autoabgasen, verwendet. Sie lassen sich aber auch in anderen katalytischen Prozessen einsetzen, wie bei- spielsweise in der chemischen Industrie oder Energieerzeugung.
Zusarnmengefasst betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung von Katalysatortragern mittels eines Be- fϋllschrittes eines Tragerkorpers, der [Def. Al] außen mit einer Washcoat-Suspension und eines sich daran anschließenden Entleerungsschrittes zur Entfernung der überschüssigen Washcoat-Suspension .
Zumindest am Schluss des Entleerungsschrittes wird der befullte oder noch teilbefullte Formkorper mit seiner Austrittsstirnseite mit einer porösen Auflage in Kontakt gebracht mit der Maßga- be, dass der mittlere Porendurchmesser bzw. die daraus errechnete Einzelporenquer-schnittsflache der Auflage nicht großer ist als die Einzelquerschnittsflache eines repräsentativen Ka- nales bzw. Porenkanals an der Stirnaustrittsseite des Katalysa- tortragers. Die so beschichteten Katalysatortrager können als Tragerkatalysatoren, insbesondere zur Reinigung von Autoabgasen, eingesetzt werden.
Erläuterung der Figuren:
Fig. 1 ist eine Illustration des Luftstroms (Pfeile) zum Ausblasen der überschüssigen Washcoat-Suspension in offenen Strukturen. Die Illustration zeigt zwei durch Per- forationen miteinander verbundene benachbarte Kanäle als Ausschnitt eines Wabenkorpers . Der Luftstrom folgt bei den perforierten Kanälen dem des geringsten Druckverlustes, wonach in einem solchen Falle durch alleiniges Ausblasen eine Restentleerung aller Kanäle unmog- lxch wird. Die überschüssige Washcoat-Suspension wird durch die Kapillar-Krafte in den Kanälen gehalten.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgema- ßen Kolbenzylinderanlage.
Fig. 3 zeigt eine Wabe unmittelbar nach Entnahme aus der KoI- benzylinderanlage gemäß Vergleichsbeispiel 3. Die Kanäle sind auf der Seite der Austrittsflache (untere Stirnflache) noch vollständig mit überschüssiger Washcoat- Suspension gefüllt.
Fig. 4 zeigt eine Wabe gemäß Vergleichsbeispiel 3 nach Einwir- ken eines Luftstromes (Ausblasen) .
Fig.5a zeigt die Ansicht einer zu beschichtenden und anschließend von überschüssigem Washcoat zu befreienden Wabe (oben) mit angebrachter zweiter Hilfswabe bzw. Auflage- wabe (unten) zum Zwecke der vollständigen Entleerung gemäß Beispiel 4.
Fig. 5b zeigt eine Detailansicht der aufsteckbaren Hilfs- bzw. Auflagewabe gemäß Beispiel 4 wobei zu erkennen ist, dass zur Gewahrleistung des vollständigen Anliegens der unteren Austrittsflache der zu entleerenden Wabe (nicht gezeigt) mit der oberen Stirnflache der Hilfswabe ein kleiner Teil der Wabenhulle durch Abfrasen entfernt wurde.
Fig. 6 ist eine Ansicht der unteren Austrittsflache einer gemäß dem Beispiel 4 vollständig von überschüssigem Wash- coat befreiten beschichteten Wabe.
Fig. 7 ist eine Ansicht der unteren Austrittsflache einer gemäß dem Vergleichsbeispiel 5 ausschließlich durch Zentrifugieren behandelten Wabe ohne Anwendung einer Hilfswabe .
Fig. 8 ist eine Ansicht der unteren Austrittsflache einer gemäß dem Beispiel 6 durch Zentrifugieren in Gegenwart einer Hilfswabe behandelten Wabe.
Fig. 9 ist eine Ansicht der unteren Austrittsflache einer gemäß dem Beispiel 7 behandelten Wabe (Ausblasen) , wobei durch nicht vollständiges Anliegen der Hilfswabe über die gesamte Flache der Austrittsflache der von überschüssigem Washcoat zu befreienden Wabe noch teilweise nicht entleerte Kanäle zu erkennen sind.
Fig. 10 ist eine Ansicht der unteren Austrittsflache einer gemäß dem Beispiel 8 behandelten Wabe (Ausblasen) , wobei die Unebenheiten auf der oberen Stirnseite der Hilfswabe, die ein vollständiges planparalleles Aufliegen der Hilfswabe über die gesamte Austrittsflache verhindern, durch Einbringen eines flexiblen Netzes zwischen Austrittsflache der von überschüssigem Washcoat zu befreienden Wabe und der oberen Stirnflache der Hilfswabe, ausgeglichen werden.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung naher erläutern und sind in keinem Fall als Einschränkung zu verstehen.
Beispiel 1: Herstellung einer typischen Washcoat-Suspension
100 g TiO2 mit einer BET-Oberflache von 80 m2/g werden in 80 g Wasser eingerührt, anschließend werden 40 g eines wassrigen SiO2-SoIs (Gehalt an SiO2: 40 %) als Binder zugegeben und danach wird die Suspension in einer Zahnrad-Kolloid-Muhle homogenisiert. Die resultierende Washcoat-Suspension hat eine Viskosität von etwa 4100 mpa*s.
Beispiel 2 : Befullen und Teilentleerung von Waben
2.1 Beschreibung der Befull- und Teilentleerungsanlage:
Die Befüllung wie auch Teilentleerung der Wabenkorper wurden mit Hilfe einer Kolbenzylinderanlage gemäß Fig. 2 durchgeführt.
Die Anlage besteht im wesentlichen aus einem Kolbenzylinder (a) zum Einsaugen bzw. Entleeren der Washcoat-Suspension, einer Verbindungsplatte (b) , die an dem unteren Ende des Einsaugzylinders fest mit dem Saugzylinder verbunden ist und die in ihrer Unterseite so dimensioniert ist, dass exakt die obere Stirnseite der Wabe mit dem Saugzylinder durch Andrucken einer Aufnahmeplatte (c) dicht verbunden werden kann. Wahlweise kon- nen auf der Aufnahmeplatte (c) eine oder mehrere Vibrationseinheiten befestigt werden. Diese Haltevorrichtung (Platten (c) und (b) ) lasst sich gemeinsam mit der Zylindereinheit (a) hydraulisch über die Aufhangung (f) auf und ab bewegen.
Auf der Aufnahmeplatte (c) , deren obere Seite so gestaltet ist, dass die untere Stirnseite der Wabe aufgenommen werden kann, ist auf der unteren Seite ein Einsaug-/ Auslaufrohr (d) angeflanscht. Ergänzt wird die Versuchsanlage durch eine Vorratswanne (e), in der die Washcoat-Suspension eingefüllt wird.
2.2 Allgemeine Durchfuhrung der Befüllung bzw. Teilentleerung eines Wabenkorpers
Die Washcoat-Suspension aus Beispiel 1 wird in der Vorratswanne
(e) vorgelegt und zwar mindestens soviel, dass wahrend des spateren Befullvorganges das Einsaugrohr (d) immer vollständig in die Washcoat-Suspension eintaucht. Dann wird die Wabe in die Haltevorrichtung umfassend die Platten (b) und (c) durch hydraulisches Andrucken der Aufnahmeplatte (c) mit Wabe auf die Verbindungsplatte (b) dicht eingesetzt und die Kolbenzylindereinheit (a) gemeinsam mit der Haltevorrichtung umfassend die Platten (b) und (c) hydraulisch über die Aufhangung (f) soweit nach unten gefahren, dass das Eintauchrohr (d) in die Washcoat- Suspension eintaucht. Anschließend wird der Zylinderkolben (a) (ebenfalls hydraulisch) nach oben gefahren, wodurch die Washcoat-Suspension über das Saugrohr (d) in die Wabe gesaugt wird. Der Kolbenhub wird dabei so eingestellt, dass die Washco- at-Suspension mindestens soweit angesaugt wird, dass die obere Stirnflache der Wabe voll bedeckt ist. Durch ein schnelles Absenken des Kolbens (a) wird ein Großteil der überschüssigen Washcoat-Suspension wieder in die Vorratswanne (e) herausgedruckt. Dieser Vorgang wird mindestens 2mal wiederholt, womit sichergestellt ist, dass alle Kanäle mindestens einmal voll be- fullt (geflutet) waren.
Zur besseren Befullung/Entleerung der Wabe wird wahrend des gesamten Vorganges der an der Aufnahmeplatte (c) befestigte Vib- 6 005001
22 rator in Betrieb genommen (Druckluftvibrator : Fa. Netter, NFP 18s, Nennfrequenz bei 6 bar = 7700min"1, Fliehkraft bei 6 bar= 128 M) um die Fließeigenschaft der Washcoat-Suspension durch das Anlegen einer Vibrationsfrequenz zu verbessern.
Nach drei Einpump- und Ausdruckvorgangen wird der Kolben nach dem letzten Ausdruckvorgang eine Minute lang unten gehalten. Danach wird der Zylinderkolben (a) gemeinsam mit der Haltevorrichtung umfassend die Platten (b) und (c) pneumatisch über die Aufhangung (f) wieder nach oben bewegt, wobei schließlich das Auslaufrohr (d) nicht mehr in die Washcoat-Suspension eintaucht. Die Wabe kann nach entsprechender Druckentlastung (Entspannen der Hydraulik an der Haltevorrichtung) zur weiteren Bearbeitung (Restentleerung) entnommen werden.
Vergleichsbeispiel 3: Beschichtung eines metallischen Trager- korpers (Wabe) mit Mischerfunktion unter Verwendung einer Vibrationseinheit sowie einer Restentleerung mit einem Luftstrom
Eine komplexstrukturierte Metallwabe mit Mischerfunktion (Fa. Emitec, Typ: MI) mit einer Lange von 7,5 cm, einem Durchmesser von 7 cm sowie einer Zelldichte von 200 cpsi wird bei 7500C in einem Calcinierofen unter Luftatmosphare thermisch 4 h vorbehandelt. Die auf Raumtemperatur abgekühlte Wabe wird dann mittels der unter Beispiel 2.2 beschriebenen Verfahrensweise befullt. Danach wurde die Versuchswabe entnommen. In Fig. 3 ist die untere Stirnseite der Versuchswabe abgebildet. Es ist deutlich zu erkennen, dass die ganze untere Stirnflache der Wabe noch mit Washcoat-Suspension bedeckt ist.
Sofort im Anschluss daran wird durch die Wabe für die Dauer von 1 Min. ein Luftstrom (ca., 200 m3/h) zur Restentleerung durchgeblasen (Ausblasen) . Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, fuhrt jedoch auch diese Maßnahme zu keinem befriedigendem Ergebnis. Nur ein geringer Anteil der Kanäle wird durch den Luftstrom vollständig entleert . Beispiel 4 : Beschichtung eines metallischen Tragerkorpers mit Mischerfunktion unter Verwendung einer Vibrationseinheit sowie einer porösen Unterlage in Form einer zweiten Tragerwabe
Der im Vergleichsbeispiel 3 beschriebene Versuch wurde wieder- holt mit dem Unterschied, dass an der Unterseite der zu entleerenden Wabe eine zweite Wabe als poröse Unterlage aufgesteckt wird (vgl. Fig. 5a) und auf das Ausblasen verzichtet wird. Damit ein direkter Flachenkontakt zwischen der zu entleerenden Wabe und aufgesteckten Hilfswabe hergestellt wird, wird ein kleiner Teil der Wabenhulle der Hilfswabe abgefrast (vgl. Fig. 5b). Mit dieser Kombination (Fig. 5a) wurde dann die gleiche Befull- bzw. Entleerungsprozedur durchgeführt.
In Fig. β ist das Ergebnis des Entleervorgangs zu sehen. Man kann deutlich erkennen, dass durch Verwendung der zweiten Hilfswabe und dem vollständigen Kontakt der Auflageflachen beider Waben alle Kanäle der zu entleerenden Wabe vollständig von überschüssigem Washcoat befreit werden konnten.
Vergleichsbeispiel 5: Beschichtung eines metallischen Tra- gerkorpers mit Mischerfunktion unter Verwendung einer Vibrationseinheit sowie einem nachfolgenden Zentrifugati- onsschritt zur Restentleerung
Der im Vergleichsbeispiel 3 beschriebene Versuch wird wiederholt mit der Ausnahme, dass zur Restentleerung die Versuchswabe in eine Zentrifuge (d = 600 mm) eingebracht und dort bei einer Umdrehungszahl von 140 upm für die Dauer von 0,5 Min. zentrifu- giert wurde.
In Fig. 7 ist das Ergebnis zu sehen: Nach dem Zentrifugieren war zwar ein großer Teil der restlichen Washcoat-Suspension aus der Metallwabe entfernt, die Austrittsflache war jedoch noch fast vollständig mit überschüssiger Washcoat-Suspension verschlossen. Eine Verwendung einer solchen Wabe ohne weitere Nachbehandlung zur Restentfernung des Washcoats wäre nicht möglich.
Beispiel 6: Beschichtung eines metallischen Tragerkorpers mit Mischerfunktion unter Verwendung einer 'Vibrationseinheit sowie einem nachfolgenden Zentrifugationsschritt unter Verwendung einer porösen Auflage
Der in Vergleichsbeispiel 5 beschriebene Versuch wird wiederholt, mit dem Unterschied, dass vor dem Zentrifugationsschritt eine zweite Hilfswabe aufgesteckt wird, bei der, um einen direkten Flachenkontakt zu gewahrleisten, ein Teil der oberen Wabenhulle entfernt ist. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist nun die ganze Austrittsflache der Wabe frei von Washcoat-Suspension.
Beispiel 7: Beschichtung eines metallischen Tragerkorpers mit Mischerfunktion unter Verwendung einer Vibrationseinheit sowie einer porösen Unterlage in Form einer zweiten Tragerwabe, bei der jedoch die Stirnflachen nur teilweise einen direkten Kon- takt miteinander haben
Der in Beispiel 4 beschriebene Versuch wird wiederholt, mit dem Unterschied, dass die zueinander stehenden Flachen der zu entleerenden Wabe und der Hilfswabe (Auflagenwabe) keinen voll- standigen, sich über die gesamte Austrittsflache erstreckenden Kontakt hatten. Dies wird dadurch provoziert, dass als Auflagenwabe bewusst eine Wabe mit nicht ganz planarer Stirnflache benutzt wird.
In Fig. 9 ist die Austrittsseite der Versuchwabe nach dem Be- schichtungsversuch zu sehen. Bereits eine kleine Störung des Flachenkontaktes fuhrt zu einer unvollständigen Entleerung und damit Teilverstopfung der Kanäle. Beispiel 8 : Beschichtung eines metallischen Tragerkorpers mit Mischerfunktion unter Verwendung einer Vibrationseinheit sowie einer Kombination aus Wabe und Netz als poröse Unterlage
Der in Beispiel 7 beschriebene Versuch wird wiederholt, mit dem Unterschied, dass zwischen den sich gegenüberliegenden nicht vollständig planparallelen Flachen zusatzlich eine Lage aus einem flexiblen Netz (Fadenstarke: 0,3 mm, Maschenweite: 1,2 mm * 1,2 mm) gelegt wird. Im Gegensatz zum Versuch nach Beispiel 7 waren nach dem Beschichtungsprozess bei der zu beschichtenden und zu entleerenden (von überschüssigem Washcoat zu befreienden) Wabe nun alle Kanäle frei von Washcoat-Suspension (Fig. 10) .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Entfernen eines Überschusses einer Flüssigkeit aus einem Formkcrper mit zwei gegenüberliegenden planaren Stirnflachen, der mit der Flüssigkeit zu beschichtende innere Hohlräume und/oder Kanäle aufweist, wobei nach dem Einbringen der Flüssigkeit in die inneren Hohlräume und/oder Kanäle in einem ersten Entleerungsschritt der überwiegende Anteil an u- berschussiger Flüssigkeit durch Einwirkung einer äußeren Kraft entfernt wird und in einem zweiten Entleerungsschritt der im Formkorper nach dem ersten Entleerungsschritt verbleibenden Restanteil überschüssiger Flüssigkeit durch das In- Kontaktbringen des Formkorpers an derjenigen Stirnflache, an der der Uberschuss abgeführt wurde, mit einer porösen und/oder Kanäle aufweisenden Auflage entfernt wird, wobei der Poren- und/oder Kanaldurchmesser der Auflage geringer als oder gleich ist wie der Durchmesser der inneren Hohlräume und/oder Kanäle des Formkorpers.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit eine Losung, Suspension, Dispersion oder Aufschlammung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Suspension eine Wash- coat-Suspension ist und das Einbringen der Washcoat-Suspension durch Ansaugen der Washcoat-Suspension durch die inneren Hohlräume und/oder Kanäle des zu beschichtenden Formkorpers mittels Anlegen eines ünterdruckes auf der oberen Stirnflache des Form- korpers erfolgt, wahrend auf der unteren Stirnflache Washcoat- Suspension zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der erste Entleerungsschritt der überschüssigen Washcoat-Suspension mittels Anlegen eines Überdruckes auf der oberen Stirnseite des Formkorpers durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des restlichen Überschusses im zweiten Entleerungsschritt in Verbindung mit der Anwendung eines auf die inneren Hohlräume und/oder Kanäle des Formkor- pers gerichteten Luftstroir.es und/oder d^rch Anwendung von Zentrifugalkräften und/oder durch alleiniges Ausfließen der u- berschussigen Washcoat-Suspension, bedingt durch deren eigene Gewichtskraft, durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse und/oder Kanäle aufweisende Auflage ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend offenporige Schwämme, Netze, Vliese, und noch unbehandelte Formkorper der gleichen Art wie der zu entleerende Formkorper.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zu beschichtende bzw. zu entleerende Formkorper aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Cordierit, Silicate, Zeolithe, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid und Aluminate oder Mischungen aus diesen Stoffen sowie Metalle bzw. Metalllegierungen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu beschichtende bzw. zu entleerende Formkorper offene und/oder komplexe Strukturen aufweist .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtenden bzw. zu entleerenden Formkorper perforierte Kanäle oder Porenstrukturen aufweisen .
10. Verwendung eines Formkorpers erhaltlich nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Katalysator.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, umfassend einen Kolbenzylinder (a) zum Einsaugen bzw. Entleeren einer Washcoat-Suspension, eine Verbindungsplatte (b) , die mit dem unteren Ende des KoI- benzylinders fest verbunden ist und mit der oberen Stirnseite eines zu beschichtenden Formkorpers dicht verbunden werden kann, eine AufnahmepLatte (c) , die auf ihrer Oberseite mit der unteren Stirnseite des zu beschichtenden Formkorpers dicht verbunden werden kann, optional eine oder mehrere Vibrationsein- heiten, die an der Aufnahmeplatte (c) befestigt sind, eine hydraulisch bewegliche Aufhängung (f) mit der die Zylindereinheit (a) , die Verbindungsplatte (b) und die Aufnahmeplatte (c) gemeinsam horizontal nach oben und nach unten bewegt werden können, ein Einsaug-/ Auslaufrohr (d) , das an der unteren Seite der Aufnahmeplatte (c) angebracht ist und eine Vorratswanne (e) , in der die Washcoat-Suspension vorgelegt wird.
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