JP2016540634A - コーティング法 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用排気触媒で使用される担体をコーティングする方法に関する。担体は、コーティング液をそのチャネル内に導入する工程に供される。コーティング済み領域の高さをチェックするために、サーモグラフィー画像装置が使用される。

Description

本発明は、自動車用排気触媒で使用される担体をコーティングする方法に関する。担体は、コーティング液をそのチャネル内に導入する工程に供される。コーティング済み領域の高さをチェックするために、サーモグラフィー画像装置が使用される。

触媒排ガスコンバータをコーティングする技術において、担体のゾーンコーティング、すなわち、その長さの一部にわたってのみコーティングされたウォールフロー型フィルタ又はフロースルー型ハニカムのような担体のコーティングは、大変重要になってきている。

欧州特許第１２７３３４４（Ａ１）号は、コーティング液を底部側からチャネル内に導入し、コーティング液を重力に逆らって上方へ推し進めることにより、各担体をゾーンコーティングする方法を開示する。担体の全長にわたってコーティングするために、いつコーティング液が担体の頂部面にある開口を通ってチャネルを出たかが検知されてもよい。容量センサーのようなセンサーは、頂部面を出るなど、いつコーティング液がセンサーの高さに到達するか、又はコーティング液の高さがまだ担体の内部にあるかどうかを検知するために使用されてもよい。

国際出願第２０１１／１０１３３７（Ａ１）号は、欧州特許第１２７３３４４（Ａ１）号と同様の担体をコーティングする方法を述べているが、コーティング液の一部は、コーティング装置の外部へ、及び担体内のコーティング液の高さを示すライザー管内に案内される。この高さはまた、センサーによって自動的に検知され得る。

国際出願第２０１１／０９８４５０（Ａ１）号は、欧州特許第１２７３３４４（Ａ１）号と同様の担体をコーティングする方法を示しており、予め規定された量のコーティング液が、油圧（水圧）手段によって担体内に導入される。

欧州特許第１２７３３４４（Ａ１）号 国際出願第２０１１／１０１３３７（Ａ１）号 国際出願第２０１１／０９８４５０（Ａ１）号

しかしながら、これら方法のいずれも、担体自体内部のゾーン高さの実質的な及び直接的な検知をすることはできない。従来、ゾーン高さは、空港でのセキュリティコントロールと同様のＸ線測定によって測定され得る。しかしながら、この方法は、時間がかかり、大変な労力、及び嵩高で複雑な機械を必要とし、したがって、ルーティン動作及びプロセス制御目的に適したものにはならない。別の一般的な方法は、チャネルと平行に担体を切断し、ゾーン長さを視覚的に検査することである。しかしながら、この処理が品質管理のために使用される場合、実質的な販売製品をかなりの数、破壊しなければならないので、この方法は、高コストである。この方法を適用した場合、製造中の制御は、実行可能ではない。

本発明の目的は、自動車用排ガスコンバータ製造のためのコーティング済み担体のコーティング長さを、非破壊で測定する別の方法を提供することであった。具体的に、本方法は、自動車用排気触媒の産業規模的製造で実装されるためにかなり簡易であるべきであり、それでもなお、含まれる過酷な製造条件を耐え抜くために堅牢でなければならない。本方法はまた、作業安全に悪影響が少ないか、悪影響が全くないように適用可能であるべきである。

この課題は、自動車用排ガスコンバータの製造のためのコーティング済み担体内のコーティング長さの測定方法によって解決され、この担体は、第１端部面と、第２端部面と、周方向面と、主軸線及び軸方向長さＬと、第１端部面から第２端部面まで主軸線に平行に延びるチャネル壁部によって画定されるチャネルとを有し、本方法は、
−第１温度を呈する、自動車用排ガスコンバータを製造するための担体を提供する工程と、
−担体の第１温度とは異なる第２温度を呈するコーティング液を提供する工程と、
−コーティング液を担体のチャネル内に導入するのに適した手段上に担体を整列させる工程と、
−コーティングがチャネル壁部上に又はチャネル壁部内に形成されるように、コーティング液を担体のチャネル内に導入する工程であって、当該チャネルは軸方向長さＬ未満であるチャネル長さの一部分にわたってコーティングされる、工程と、
−コーティング済み担体のサーモグラフィー画像を作成し、異なる温度を備える区分を担体のコーティング済み領域及び非コーティング領域に割り当て、その割り当てに基づいて、担体のコーティング済み長さを測定することにより、担体のコーティング済み長さを測定する工程とを含む。

サーモグラフィー画像は、赤外線カメラによって得られてもよい。デジタル赤外線カメラが使用される場合、画像は、コーティング済み長さ（当該技術分野においてまた、用語「ゾーン長さ」で知られる）を決定するための画像処理ソフトウェアによって処理されてもよく、また、コーティング方法を制御するために、コーティング方法のプロセスパラメータを制御するための測定されたゾーン長さに関するデータを使用することも可能であり、これにより、所望のコーティング済み長さを常に備えた担体を提供することを確実にする。担体として、フロースルー型又はウォールフロー型の通常の金属又はセラミック担体が使用される。

担体とは異なる温度のウォッシュコートでコーティングされた後の、担体のサーモグラフィー画像を図示する。担体とコーティング済みゾーンとの間の区別は、明らかに可視である。 グレーの線で図１に記述した担体の中央軸線に沿って測定された温度を反映した曲線を示す。この曲線の屈曲する点は、コーティング済み領域の終点として考えられる。

本発明の方法は、当業者に既知の通常の方法で実行される。金属又はセラミックタイプの触媒化されたフロースルー型モノリス及びウォールフロー型モノリスの製造に好ましいコーティング方法は、当該技術（欧州特許第１０６４０９４（Ａ１）号、ドイツ特許第１０２０１０００８７００（Ａ）号、同第１０２０１０００７４９９（Ａ）号、同第１０２００９０３７３８１（Ａ）号、同第１０２００７０１２９２８（Ａ）号、同第１０２００４０５１０９９（Ａ）号、同第１０２００５０６２３１７（Ａ）号、同第１０２００４０４０５５１（Ａ）号、同第１０２００４０４０５５０（Ａ）号、及びこれらの明細書中で引用されている文献）に見ることができる。このような製造ラインで使用される通常のコーティングステーションは、サーモグラフィー画像を撮るために使用される赤外線カメラが追加的に装備される。サーモグラフィー画像は、４℃未満、より好ましくは３℃未満、最も好ましくは２℃未満の勾配を有する温度間を区別することが可能な赤外線カメラによって作成されることが好ましい。

本発明の非常に有利な実施形態では、サーモグラフィー画像を作成するための手段は、コーティング液が担体内へ導入される進度をモニターすることができるような方法で、コーティング液を担体のチャネル内に導入する手段において配置される。このような種類のプロセス制御を確立することにより、製造中の制御プロセスを更に組み込むことが可能になり、このプロセスでは、本発明の方法で測定されたコーティング済み長さが、コーティング液を担体内に導入するパラメータのうちの少なくとも１つを制御するために（すなわち、閉ループ制御を作成するために）採用される。

有利にもデジタル赤外線カメラが使用される場合、画像は、例えば、統計ノイズ低減アルゴリズムなどを採用することにより、好ましくは最小誤差範囲を伴ってコーティング済み長さ（これはまた当該技術の用語「ゾーン長さ」で既知である）を測定するための画像処理ソフトウェアによって処理されてもよい。すでに記述されているように、測定されたゾーン長さのために集められたデータは、コーティング方法を制御するために、コーティング方法のプロセスパラメータを制御するように有利に使用されてもよく、これにより、所望のコーティング長さを常に備えた担体を提供することを確実にする。コーティング長さは、±１ｃｍ未満、好ましくは±０．５ｃｍ未満、最も好ましくは±０．３ｃｍ未満の誤差範囲を伴う本発明のプロセスを使用して、コーティング済み担体を破壊することなく測定することができる。

本発明で使用される担体は、結合剤若しくは支持材として使用される高表面積屈折金属酸化物などの追加的材料と併せて触媒的に活性な成分を担持するための自動車用排気触媒でたいてい見られる通常の基材又は支持体であり、この高表面積屈折金属酸化物は、ウォッシュコートと呼ばれる懸濁形態で担体内に導入される。担体が多孔質の壁構造を呈する場合、ウォッシュコートを壁部上又は壁部の内部あるいは両方に堆積させることが可能である。これは壁部の孔とウォッシュコートの粒子サイズの関係に依存する。熟練した当業者は、両方のタイプのコーティング方策を実現するのに必要な知識を備える（上記参考文献を参照）。担体は、有利なことに、金属又はセラミックのフロースルー型モノリス及び金属又はセラミックのウォールフロー型モノリスの群から選択される。

この方法をうまく作用させるために、コーティング液と担体の温度（すなわち、第１温度と第２温度）差は、異なっていなければならない。上記にすでに示したように、この差は、使用されるカメラの分解能に依存し、したがって、第１温度と第２温度の温度差は、カメラの温度分解能未満であるべきである。非常に好ましい方法では、第１温度と第２温度の温度差は、担体の内部のコーティング長さの端部の明確な差を得るために、２℃超である。温度上限は、使用される材料によって決まる技術的可能性によって制限される。最高の結果を出すには、今日入手可能なデジタル赤外線カメラの感度を考慮して、差は、少なくとも３℃、具体的には３℃〜３０℃、通常は４℃〜１５℃の範囲内、又は最も好ましくは５℃〜１０℃である必要がある。より正確な機器が入手可能になった場合は、より小さい差が考慮され得る。コーティング液の特性が変化する、又は第１温度と第２温度との間のこのように大きい温度差を提供することが、担体、コーティング液又はその両方を加熱する及び／若しくは冷却するエネルギー要件の点から確立するのが困難であり得るので、より大きい温度差は処理中、問題を起こす可能性がある。

すでに述べたように、各コーティング済み担体製造のインループ制御の概念が実現される場合、コーティング液を担体のチャネル内に導入する手段において、サーモグラフィー画像を作成する手段を担体に近接して配置することは意味をなす。これは、コーティング液が担体内に導入される進度が直接モニターされ得るような方法で、配置されるべきである。一方、本発明はまた、単に品質管理目的のために使用されてもよい。目的にかかわらず、本発明は、自動車用排気触媒のための大規模製造設備内に簡単に組み込むことができる方法を提供する。本方法は、問題の触媒を破壊することなく、担体の総長さ未満である触媒コーティングの終点をかなり容易にモニターすることができることと同じくらいの更なる改善の役割をする。ゾーンコーティング済み触媒に関して、これらゾーンが互いに融合しないことが、しばしば絶対的に必要である（すなわち、１つのゾーンが別のゾーンを汚染し得る）。したがって、ゾーン端部の精度の高い測定は、より高度な触媒の生産に繋がる。

Claims (6)

1. 自動車用排ガスコンバータ製造のためのコーティング済み担体内のコーティング長さの測定方法であって、前記担体は、第１端部面と、第２端部面と、周方向面と、主軸線及び軸方向長さＬと、前記第１端部面から前記第２端部面まで前記主軸線に平行に延びるチャネル壁部によって画定されるチャネルとを有し、前記方法は、
   −第１温度を呈する、自動車用排ガスコンバータを製造するための担体を提供する工程と、
   −前記担体の前記第１温度とは異なる第２温度を呈するコーティング液を提供する工程と、
   −前記コーティング液を前記担体の前記チャネル内に導入するのに適した手段上に前記担体を整列させる工程と、
   −コーティングが前記チャネル壁部上に又は前記チャネル壁部内に形成されるように、前記コーティング液を前記担体の前記チャネル内に導入する工程であって、前記チャネルは前記軸方向長さＬ未満である前記チャネル長さの一部分にわたってコーティングされる、工程と、
   −前記コーティング済み担体のサーモグラフィー画像を作成し、異なる温度を備える区分を前記担体のコーティング済み領域及び非コーティング領域に割り当て、その割り当てに基づいて、前記担体の前記コーティング済み長さを測定することにより、前記担体の前記コーティング済み長さを測定する工程とを含む、方法。
2. 前記サーモグラフィー画像は、４℃未満の勾配を有する温度間を区別することが可能な赤外線カメラによって作成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記サーモグラフィー画像を作成するための手段は、前記コーティング液の前記担体内への前記導入の進度をモニターすることができるような方法で、前記コーティング液を前記担体の前記チャネル内に導入する手段において配置される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記方法で測定された前記コーティング済み長さは、閉ループ制御を作成するための、前記コーティング液を前記担体内への前記導入のパラメータのうちの少なくとも１つを制御するために使用される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 担体は、金属又はセラミックのフロースルー型モノリス及び金属又はセラミックのウォールフロー型モノリスの群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１温度と前記第２温度の間の温度差は、２℃超である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

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