KR101834152B1 - 코팅 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 코팅하기 위한 신규한 조립체에 관한 것이다.

Description

코팅 장치 및 방법{COATING DEVICE AND METHOD}
다양한 문제점이 세라믹 또는 금속 벌집형체/필터(이하에서 기판이라고도 칭함)를 액체 코팅 매체로 코팅하는 중에 발생한다.
기판을 코팅하기 위한 하나의 가능한 방법은 한 측면의 개구와 이용 가능한 코팅 매체와 접촉하게 하고 기판의 대향 측면에 진공을 인가함으로써 기판의 채널을 통해 액체 코팅 매체를 흡인하는 것이다. 전체 길이의 단지 일부만에 걸쳐 채널을 코팅하는 의도라면, 불가피하게 발생하는 유동 프로파일로 인하여 상이한 길이들에 걸쳐 채널들이 상이하게 코팅되는 단점이 있다.
코팅 매체가 중력에 대항하는 압력에 의해 채널 내로 강제 이동되면, 채널이 완전히 코팅되는 경우에 액체가 상부에 나타나는 시점을 확인할 필요가 존재한다. 채널 길이의 일부에 걸쳐 코팅하는 경우에, 채널 내의 코팅 매체의 액체 기둥의 높이는 센서에 의해 결정된다. 이 종류의 방법은 예를 들어, EP-A1-1273344호에 설명되어 있다.
그러나, 이 방법은 기판이 금속 또는 실리콘 카바이드와 같은 도전성 또는 반도전성 재료로 구성되면 작용하지 않는다.
본 발명의 목적은 그 재료에 무관하게, 지지체 내의 코팅 매체의 충전 레벨이 용이하게 추적될 수 있게 하는 코팅 지지체를 위한 간단한 장치를 제공하는 것이다. 이 목적은 코팅 장치(122)의 액체 이송부가 밸브(125)에 의해 상승관(riser tube)(127)에 연결되는 사실에 의해 성취되고, 여기서 밸브(125)는 지지체에서와 동일한 압력 조건 및 따라서 상승관(127) 내의 액체의 실질적으로 동일한 상승을 보장하고, 상승관(127)은 따라서 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨이 모니터링되는 것을 허용한다.
본 발명의 특정 실시예는 특히 이하에 관련된다.
1. 액체 코팅 매체(124)로 지지체(121)를 완전히 또는 부분적으로 코팅하기 위한 장치로서, 지지체(121)는 각각 실린더축, 2개의 단부면들, 원주면 및 축방향 길이(L)를 갖고, 복수의 채널들에 의해 제 1 단부면으로부터 제 2 단부면으로 횡단되고, 지지체(121)는 그 실린더축을 수직으로 정렬하고 지지체의 단부면들 중 적어도 하나를 통해 채널 내로 코팅 매체(124)를 도입함으로써 원하는 양의 코팅 매체(124)로 코팅되는 장치에 있어서,
지지체(121)는 코팅 장치(122) 상에 배열되고, 이 코팅 장치의 액체 이송부는 밸브(125)에 의해 상승관(127)에 연결되고, 밸브(125)는 지지체에서와 동일한 압력 조건 및 따라서 상승관(127) 내의 액체의 실질적으로 동일한 상승을 보장하고, 상승관(127)은 따라서 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨이 모니터링될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 요점 1에 있어서, 충전 레벨은 지지체의 축방향 길이(L)보다 작은 장치.
3. 요점 1 또는 요점 2에 있어서, 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨의 모니터링은 상승관(127) 상의 적어도 하나의 센서(126)에 의해 실행되는 장치.
4. 요점 3에 있어서, 센서는 전도도 센서, 초음파 센서, 광전 배리어 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 장치.
5. 액체 코팅 매체(124)로 지지체(121)를 완전히 또는 부분적으로 코팅하기 위한 방법으로서, 지지체(121)는 각각 실린더축, 2개의 단부면들, 원주면 및 축방향 길이(L)를 갖고, 복수의 채널들에 의해 제 1 단부면으로부터 제 2 단부면으로 횡단되고, 지지체(121)는 코팅 장치(122) 상에 배열되고, 이 코팅 장치의 액체 이송부는 밸브(125)에 의해 상승관(127)에 연결되는 방법에 있어서,
- 밸브(125)는 지지체에서와 동일한 압력 조건 및 따라서 상승관(127) 내의 액체의 실질적으로 동일한 상승을 보장하도록 설정되고, 상승관(127)은 따라서 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨이 모니터링될 수 있게 하고,
- 지지체(121)는 그 실린더축을 수직으로 정렬하고 지지체의 단부면들 중 적어도 하나를 통해 채널들 내로 코팅 매체(124)를 도입함으로써 원하는 양의 코팅 매체(124)로 코팅되고,
- 충전 레벨의 상승이 상승관(127)에서 모니터링되고, 원하는 충전 레벨이 성취되어 있을 때, 액체의 추가의 상승이 방지되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 요점 5에 있어서, 충전 레벨의 추가의 상승은 지지체(121)로부터 코팅 매체(124)를 제거함으로써 방지되는 방법.
7. 요점 6에 있어서, 제거는 펌핑, 흡인에 의한 추출, 또는 송풍에 의해 성취되는 방법.
8. 요점 5에 있어서, 코팅 작업은 반복되는 방법.
9. 요점 8에 있어서, 지지체(121)는 코팅 작업이 반복되기 전에 180°회전되고 이어서 코팅되고, 그 결과 코팅은 지지체(121)의 대향 단부면으로부터 시작되는 방법.
10. 요점 8 또는 요점 9에 있어서, 코팅 매체(124)는 코팅 작업이 반복될 때 이전의 코팅 작업에서의 코팅 매체와 동일하거나 상이한 방법.
11. 요점 5 내지 요점 10 중 어느 하나에 있어서, 지지체(121)는 후속의 단계에서 적어도 한 번의 열처리를 받게 되는 방법.
12. 요점 11에 있어서, 지지체(121)는 열처리 전에 건조되는 방법.
13. 요점 5 내지 요점 11 중 어느 하나에 있어서, 지지체는 코팅 장치(122) 상에 배열되기 전에 습윤되는 방법.
14. 코팅된 지지체(121)를 포함하는 배기 시스템을 제조하기 위한 방법으로서, 적어도 하나의 지지체(121)가 요점 5 내지 요점 12 중 어느 하나의 방법에 의해 코팅되고, 이 방식으로 코팅된 적어도 하나의 지지체(121)는 배기 시스템에 연결되는 방법.
15. 요점 14에 있어서, 배기 시스템은 자동차의 배기 시스템인 방법.
16. 배기 가스를 정화하기 위한 코팅된 지지체를 제조하기 위한 요점 1 내지 요점 4 중 어느 하나에 따른 장치의 사용 방법.
본 발명은 액체 코팅 매체(124)로 지지체(121)를 완전히 또는 부분적으로 코팅하기 위한 장치에 관한 것이다.
예시적인 실시예가 도 1 내지 도 11에 설명되어 있다.
도 1은 코팅 장치(122), 코팅 매체(124)용 탱크(144) 및 진공 저장조(141)로 이루어지고, 공급 라인(120), 출구 라인(140) 및 코팅 매체(124)용 재순환 펌프를 포함하는 복귀 라인(142)이 제공되어 있는 코팅 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 상세 II-IV에 따른 상세도로 코팅 장치(122)를 도시하는 도면.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 코팅 장치(122)용 작동 옵션을 도시하는 도면.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 코팅 장치(122)용 다른 작동 옵션을 도시하는 도면.
도 5 내지 도 11은 블록 다이어그램의 형태로 청구항 5 내지 청구항 11에 따른 본 발명에 따른 방법 시퀀스의 예를 도시하는 도면.
종종 또한 기판이라 칭하는 지지체(121)는 일반적으로 금속 또는 세라믹으로 구성되고 적어도 하나의 내부 채널, 일반적으로 복수의 내부 채널(133)을 갖는 중공 기판이다. 지지체는 일반적으로 실질적으로 원통형 지지체이고, 이들 원통형 지지체는 각각 실린더축(A), 2개의 단부면들(131, 132), 원주면(130) 및 축방향 길이(L)를 갖고, 복수의 채널들에 의해 제 1 단부면으로부터 제 2 단부면으로 횡단된다. 이러한 지지체는 종종 벌집형체라 칭한다. 특히, 지지체는 관류 벌집형체 또는 대안적으로 벽 유동 필터일 수 있고, 이들은 약 10 cm-2 내지 250 cm-2의 높은 셀 밀도(단면적당 내부 채널의 수)를 가질 수 있다. 지지체는 예를 들어, 근청석, 멀라이트, 알루미늄 티타네이트, 실리콘 카바이드 또는 강 또는 스테인레스강과 같은 금속으로 구성될 수 있다. 지지체는 유리하게는 모노리식 원통형 형상의 촉매 지지체이고, 내연기관으로부터 배기 가스용 실린더축(A)에 평행한 복수의 유동 채널들(133)에 의해 횡단된다. 이러한 모노리식 촉매 지지체는 자동차 배기 가스 촉매의 제조를 위해 대규모로 사용된다. 촉매 지지체의 단면 형상은 자동차 상의 설치 요구에 의존한다. 둥근 단면, 타원형, 난형(oval) 또는 삼각형 단면을 갖는 촉매체가 광범위하게 사용된다. 유동 채널은 일반적으로 정사각형 단면을 갖고, 촉매체의 전체 단면에 걸쳐 좁게 이격된 패턴으로 배열된다. 유동 채널의 채널 또는 셀 밀도는 일반적으로 용례에 따라 10 내지 250 cm-2으로 다양하다. 자동차의 배기 가스 정화를 위해, 약 62 cm-2의 셀 밀도를 갖는 촉매 지지체가 현재 여전히 빈번히 사용되고 있다.
지지체(121)가 실리콘 카바이드 또는 강 또는 스테인레스강과 같은 금속으로 구성되면, 충전 레벨을 검출하는 것은 더 어렵고, 본 발명은 이 문제점을 해결하기 위한 신규한 절차를 제공한다. 그러나, 이 절차는 물론 또한 근청석, 멀라이트 또는 다른 재료로 제조된 지지체를 코팅하는데 사용될 수도 있다.
지지체(121)는 각각 실린더축(A), 2개의 단부면들(131, 132), 원주면(130) 및 축방향 길이(L)를 갖고, 복수의 채널들(133)에 의해 제 1 단부면으로부터 제 2 단부면으로 횡단된다. 지지체(121)는 그 실린더축(A)을 수직으로 정렬하고 지지체(121)의 단부면들 중 적어도 하나를 통해 코팅 매체(124)를 도입함으로써 원하는 양의 코팅 매체(124)로 코팅된다. 이 목적으로, 지지체(121)는 유리하게는 액밀 방식으로 코팅 장치(122) 상에 배열되는데, 적어도 하나의 밀봉부(146)에 의해 이를 성취하는 것이 가능하다. 밀봉부는 중공일 수 있고, 코팅 장치 상에 장착되거나 코팅 장치 내에 삽입될 때 가스 또는 액체로 충전될 수 있고, 밀폐형 폐쇄체를 형성할 수 있다. 조인트의 밀폐성은 압력 또는 유동 센서에 의해 모니터링될 수 있다.
코팅 매체(124)는 이어서 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 중력에 대항하여 지지체(121) 내로 도입되는데, 과잉의 압력을 코팅 매체(124)에 인가함으로써 이를 성취하는 것이 가능하여, 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨(FH)의 상승을 유도한다. 이 프로세스 중에, 특정량의 코팅 매체(124)가 토출 펌프(135)에 의해 이용 가능해진다. 액체 레벨이 지지체(121)의 제 1 단부면(131)에 접근할 때, 신호가 센서(123)에 의해 중앙 컴퓨터(150)에 전송될 수 있고, 이 중앙 컴퓨터는 본 발명의 실시예에 따라, 코팅 매체의 추가의 유입을 중단하기 위해 토출 펌프(135)를 위한 차단 신호를 방출하거나 밸브를 작동시킬 수 있다. 유사한 절차가 코팅 매체(124)(도 3)의 공급을 제공하기 위해 선량계(dosimeter)(136)에 의해 제어된 과잉의 양을 사용함으로써 성취될 수 있다.
코팅 매체(124)는 또한 지지체(121)의 상부에 진공을 인가함으로써 도입될 수 있다. 이 목적으로, 코팅 매체(124)는 도 4에 도시된 바와 같이, 진공을 펌핑하거나 인가함으로써, 예를 들어, 흡인 팬(145) 또는 진공 저장조에 의해 지지체(121) 내로 흡인된다. 이 목적으로, 물론 동일한 진공이 마찬가지로 상승관(127)에 인가될 필요가 있고, 본 발명의 하나의 특정 실시예에서, 밀봉부(147)가 추출 후드(148)와 지지체(121) 사이에 제공된다.
코팅 매체(124)는 액체, 예를 들어, 촉매 활성 성분 또는 그 전구체 및 산화알루미늄, 이산화티타늄, 산화지르코늄 또는 이들의 조합과 같은 무기 산화물을 포함하는 자동차용 배기 가스 필터를 코팅하기 위한 현탁액 또는 분산액("워시코트")이고, 이는 예를 들어, 산화물이 실리콘 또는 란탄으로 도핑되는 것이 가능하다. 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 아연, 니켈의 산화물 또는 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 튤륨, 이테르븀 또는 이들의 조합과 같은 희토류 금속이 촉매 활성 성분으로서 사용될 수 있다. 플래티늄, 팔라듐, 금, 로듐, 이리듐, 오스뮴, 로테늄 및 이들의 조합과 같은 귀금속이 또한 촉매 활성 성분으로서 사용될 수 있다. 이들 금속은 또한 서로의 또는 다른 금속과의 합금으로서 또는 산화물로서 존재할 수 있다. 금속은 또한 상기 귀금속의 니트레이트, 설파이트 또는 오르가닐 및 이들의 혼합물과 같은 전구체로서 존재할 수 있고, 특히 팔라듐 니트레이트, 팔라듐 설파이트, 플래티늄 니트레이트, 플래티늄 설파이트 또는 Pt(NH3)4(NO3)2가 액체 코팅 매체에 사용될 수 있다. 약 400℃ 내지 약 700℃에서 하소에 의해, 촉매 활성 성분은 이어서 전구체로부터 얻어질 수 있다. 자동차 배기 가스 촉매의 제조를 위한 지지체를 코팅하기 위해, 무기 산화물의 현탁액 또는 분산액이 초기에 코팅을 위해 사용될 수 있고, 그 후에 후속의 코팅 단계에서, 하나 이상의 촉매 활성 성분을 포함하는 현탁액 또는 분산액이 도포될 수 있다. 그러나, 액체 코팅 매체가 이들 성분의 모두를 포함하는 것이 또한 가능하다. 액체 코팅 매체는 종종 35 내지 52%의 고체 함량 및 15 내지 300 cps의 점도를 갖는다.
본 발명의 장치에서 코팅 중에, 지지체(121)는 코팅 장치(122) 상에 배열되고, 그 액체 이송부는 밸브(125)에 의해 상승관(127)에 연결되고, 여기서 밸브(125)는 지지체에서와 동일한 압력 조건 및 따라서 상승관(127) 내의 액체의 실질적으로 동일한 상승을 보장하고, 상승관(127)은 따라서 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨(FH)이 모니터링되게 한다. 본 발명은 충전 레벨(FH)이 지지체(121)의 축방향 길이(L)보다 작으면 특히 유리하다. 다르게는, 액체가 지지체의 상부 단부면에서 나올 때, 충전 레벨이 검출되고 코팅 작업이 종료되게 하는 것이 또한 가능하다. 본 발명의 장치는 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨(FH)이 상승관(127) 상의 적어도 하나의 센서(126)에 의해 모니터링될 수 있게 한다.
본 발명의 하나의 특정 실시예에서, 부가의 센서(123)는 지지체(121)를 코팅하기 위해 코팅 장치(122) 내의 코팅 매체(124)의 충분한 충전 레벨(FH)을 보장하기 위해 코팅 장치(122) 상에 장착될 수 있다. 여기서 상승관(127) 및/또는 지지체(121) 내의 충전 레벨(128a, 128b)이 결정되어 중앙 컴퓨터(150)에 의해 서로 그리고 사전 결정된 충전 레벨(FH)과 비교될 수 있게 하는 센서(126a, 126b, 126c, 126d)를 제공하는 것이 가능하다. 중앙 컴퓨터(150)는 액추에이터(A1)에 의해 밸브(125)를 재조정할 수 있다. 원리적으로, 임의의 적합한 센서가 센서(123, 126)를 위해 사용될 수 있고, 이들은 바람직하게는 전도도 센서, 초음파 센서, 광전 배리어, 굴절률 센서, 용량성 센서 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 상승관(127) 내의 충전 레벨(FH)의 검출을 위해, 센서(126a)는 예를 들어, 액체 프론트가 교차될 때 코팅 작업의 종료를 트리거링하기 위해 신호를 방출하는 광전 배리어 또는 전도도 센서에서와 같이, 측방향으로 배열될 수 있다. 변경된 레벨이 검출되면, 측방향으로 배열된 센서는 기계적으로 재배열될 수 있는데, 즉, 예를 들어, 상승관(127)을 따라 시프트될 수 있다. 센서, 말하자면, 예를 들어, 음향 측심(echo sounding)의 원리로 작동하는 초음파 센서(126b)가 상승관(127) 위에 배열되면, 충전 레벨은 코팅 작업 도중에 측정에 의해 추적될 수 있다. 이 경우에, 원하는 충전 레벨의 변화가 존재할 때 센서의 배열의 변화는 요구되지 않는다.
본 발명의 장치에 의해, 지지체(121)를 액체 코팅 매체(124)로 완전히 또는 부분적으로 코팅하기 위한 방법이 수행되고, 지지체 또는 지지체들(121)은 코팅 장치(122) 상에 배열되고, 그 액체 이송부는 밸브(125)에 의해 상승관(127)에 연결된다. 밸브(125)는 본 발명의 하나의 특정 실시예에서 고정값으로 설정되어(도 1), 지지체(121) 내에서와 동일한 압력 조건 및 따라서 상승관(127) 내의 액체의 실질적으로 동일한 상승이 보장되게 되고, 상승관(127)은 따라서 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨이 모니터링될 수 있게 한다.
이 목적으로, 예를 들어, 밸브(125)의 교정이 수행될 유형의 지지체(121)가 코팅 장치(122) 상에 배열되는 것이 가능하다. 동시에, 상승관(127) 및 지지체(121) 내의 충전 레벨(128a, 128b)이 서로 비교되거나 상관될 수 있게 하기 위해, 지지체(121) 내의 충전 레벨(FH)이 또한 점검된다. 이 목적으로, 지지체(121)는 예를 들어, 충전 레벨(FH)을 결정하기 위한 센서(126d)를 구비할 수 있고, 실리콘 카바이드 또는 금속으로 제조된 지지체의 경우에, 센서(126c)는 지지체의 상부 단부면 위에 배열될 수 있고 코팅 매체(124)의 누출을 검출할 수 있다. 충전 레벨(FH)이 지지체(121) 내에서 또는 상승관(127) 내에서 더 신속하게 상승하는지 여부에 따라, 밸브(125)는 이어서 상승관(127) 내의 충전 레벨의 상승을 지지체(121) 내의 충전 레벨(FH, 128b)의 상승에 적응시키기 위해 이에 따라 조정될 수 있다. 이 목적으로, 복수의 설정 테스트가 밸브(125)의 적절한 조정을 수행하기 위해 필요할 수 있다. 지지체(121) 및 코팅 매체(124)의 특성에 따라, 코팅 매체의 조성 및 지지체의 특정 조합의 경우에, 지지체 내의 충전 레벨의 상승은 미리 존재하는 미리 도포된 코팅 매체(124)에 의해 변경될 수 있기 때문에, 신규한 미코팅된 지지체로 지지체(121)를 교체할 필요가 있을 수도 있다. 특정 유형의 지지체에 대해, 밸브(125)의 이러한 조정은 코팅 매체(124)의 상이한 조성에 대해 수행되어야 한다. 얻어진 데이터(시간, 충전 레벨, 코팅 매체의 조성 및/또는 점도, 인가된 과잉 압력 또는 진공, 지지체의 유형 등)는 상호 상관 방식으로 테이블에 입력된다. 게다가, 지지체의 유형 뿐만 아니라 또한 예를 들어, 셀 밀도, 길이, 셀 크기와 같은 코팅 중에 압력 조건을 결정하는 그 특성이 마찬가지로 입력되어, 사용될 신규한 유형의 지지체 및 코팅 현탁액의 특성 및 공지의 데이터에 기초하여, 상이한 코팅 매체 및 지지체를 수반하는 후속의 밸브 조정 중의 밸브(125)의 대략적인 사전 조정을 수행하는 것을 가능하게 하고 정밀한 조정이 더 신속하게 수행될 수 있게 하면 특히 유리하다. 밸브 조정이 예를 들어, 컴퓨터 제어 하에서 자동으로 수행되면 특히 유리하다. 이 경우에, 재조정은 조작자에 의해 또는 중앙 컴퓨터(150)에 의해 개시되고, 또는 코팅 매체의 특성(전도도 또는 점도와 같은)의 변화 또는 지지체의 유형의 변화에 기초하여 자동으로 트리거링되는데, 이는 예를 들어, 바코드에 의해 자동으로 검출되는 것을 가능하게 한다. 밸브(125)는 이어서 예를 들어, 서보와 같은 액추에이터(A1)에 의해 조정된다. 지지체(121) 및 상승관(127)의 충전 레벨은 센서의 보조에 의해 결정되고, 사전 결정된 충전 레벨을 성취하는데 요구되는 것들은 중앙 컴퓨터(150)에 의해 비교되고, 이 경우에 컴퓨터는 이어서 밸브(125)의 조정, 요구된다면 액추에이터(A1)에 의해 테이블에 입력되는 미리 결정된 값의 조정을 수행하고, 적절하면 사전 결정된 정확도가 성취될 때까지 조정을 반복한다. 밸브(125)의 조정 후에, 지지체(121)는 지지체(121)의 실린더축(A)을 수직으로 정렬하고 지지체의 단부면들(131, 132) 중 적어도 하나를 통해 채널(133) 내에 코팅 매체(124)를 도입함으로써 원하는 양의 코팅 매체(124)로 코팅될 수 있다. 전술된 바와 같이, 이는 펌핑, 과잉의 압력의 인가 또는 진공의 인가와 같은 다양한 방식으로 성취될 수 있다. 진공이 인가되면, 이는 마찬가지로 상승관에 인가되어야 한다. 개별 지지체(121)의 코팅 중에, 충전 레벨(FH)의 상승이 상승관(127)에서 모니터링되고, 원하는 충전 레벨이 성취되어 있을 때, 액체의 추가의 상승이 방지된다. 액체의 추가의 상승은 내향 펌핑 작동을 정지시키거나 주위 압력에 관련하여 과잉 압력 또는 진공을 감소시킴으로써 방지된다. 이는 일반적으로 지지체(121)로부터 코팅 매체(124)의 제거를 유도하는데, 이는 특히 펌핑, 흡인 또는 송풍에 의해 성취되어 있다. 즉, 예를 들어, EP-A1-941763호에서와 같이, 코팅 매체(124)가 예를 들어, 공급 라인(120)을 경유하여 코팅 장치(122)에 진공을 인가함으로써 유도되면, 주위 정상 압력은 지지체(121)의 채널을 통한 가스의 유동을 유발하고, 이는 채널을 충전하는 코팅 매체를 제거할 뿐만 아니라 또한 지지체(121) 내의 채널의 측벽에 고착할 수 있는 임의의 과잉량의 코팅 매체(124)를 제거하는데 사용될 수 있다.
코팅 매체(124)를 제거하기 위해, 진공이 예를 들어, 배기된 진공 저장조(141)(도 1)로 이어지는 추출 밸브(137)를 개방함으로써 출구 라인(140)을 경유하여 하부 단부면(131)에 인가될 수 있다. 동시에, 코팅된 지지체 및 코팅 현탁액에 대해 불활성인 공기 또는 소정의 다른 가스, 예를 들어, 질소가 압축되지 않고 지지체의 상부 단부면(132)으로부터 상부 단부면에 공급될 수 있다. 진공 저장조 내의 압력이 강하하기 때문에, 따라서 또한 지지체의 채널 내의 가스의 유량의 감소가 존재한다. 이 종류의 절차는 예를 들어, 참조가 이루어지는 EP-A1-941763호, 페이지 4, 라인 56 내지 페이지 5, 라인 36에 설명되어 있다.
그러나, 절차는 또한 역전될 수 있고, 진공이 상부 단부면에 인가되고, 가스가 지지체의 하부 단부면에 공급된다. 마찬가지로 또한 이 공급이 1회 이상 변경되거나 역전되는 것이 가능하여, US-B-7094728호에 따른 지지체 내의 채널의 더 균일한 코팅을 유도한다.
진공을 인가하는 대신에("흡인에 의해 지지체를 비우거나 해방함"), 과잉의 압력을 인가하는 것이 또한 가능하다(지지체를 "송풍함"). 이 목적으로, 코팅된 지지체 및 코팅 현탁액에 대해 불활성인 공기 또는 소정의 다른 가스, 예를 들어, 질소가 압력 하에서 상부 또는 하부 단부면에 공급된다. 이 프로세스 중에, 가스압을 받게 되는 단부면에 대향하여 위치되는 단부면은 충분한 양의 가스가 유출할 수 있는 것을 보장해야 한다. 이 목적으로, 진공이 인가될 수 있지만, 이는 절대적으로 필수적인 것은 아니다. 그러나, 가스 또는 액체압은 또한 지지체의 채널로부터 과잉의 코팅 현탁액을 제거하기 위해 충분한 가스 유량을 보장하기 위해 대향 측면들로부터 인가되지 않아야 한다. 이 경우에도, 상기에 간략히 개략 설명된 US-B-7094728호에 따른 방법에서와 같이, 과잉의 압력은 상부 및 하부 단부면으로부터 교대로 공급될 수 있다.
본 발명의 코팅 작업은 또한 반복될 수 있어, 2개의 부분적인 코팅 단계에 의해 지지체의 완전한 코팅을 유도하고 또는 대안적으로 하나가 다른 하나의 위에 또는 지지체의 상이한 섹션에 상이한 코팅을 도포한다. 이들 절차는 종래 기술에 원리적으로 공지되어 있다. 절차에 따라, 코팅 작업의 반복시에 사용된 코팅 매체(124)는 따라서 이전의 코팅 작업에서의 코팅 매체와 동일하거나 상이할 수 있다.
코팅 작업의 반복 전에, 지지체(121)는 유리하게는 180°회전되어 이어서 코팅될 수 있고, 그 결과 코팅은 이전의 코팅 작업에서 코팅이 시작되는 단부면(131)으로부터 지지체(121)의 대향 단부면(132)으로부터 시작된다.
코팅 매체(124)의 제거 후에, 지지체(121)는 적절하게는 건조되고 열처리(하소)를 받게 된다. 열처리 전에, 지지체는 건조될 수 있다. 이 조치는 지지체가 후속의 열처리 중에 임의의 경우에 건조되기 때문에 선택적이다.
건조를 위해, 5 내지 20 초 동안 4 초과, 바람직하게는 7 내지 10 m/s의 속도에서 유동하는 20 내지 150℃의 온도에서 예열된 공기의 유동은 코팅 장치로부터의 제거 후에 예를 들어, 중력에 대항하여 아래로부터 지지체(121)의 채널(133)을 통해 통과될 수 있다. 열처리 전에 이 유형의 사전 건조에 의해, 종종 매우 높은 충전 속도에서 관찰되는 지지체의 하단부에서의 유동 채널의 막힘 또는 채널의 좁아짐이 회피될 수 있다. 이 부가의 조치는 건조 및 하소 프로세스 중에 유동 채널 폐쇄 또는 좁아짐 없이 정상보다 높은 양의 코팅으로 지지체를 충전하는 것을 가능하게 한다. 지지체 상의 코팅 분산액의 농도는 따라서 이 조치에 의해 증가될 수 있다.
열처리는 일반적으로 약 150℃ 내지 약 800℃, 특히 약 200℃ 내지 700℃, 유리하게는 약 250℃ 내지 약 600℃의 온도에서 수행된다. 열처리를 위한 시간은 약 10℃/min 내지 약 50℃/min, 특히 약 20℃/min 내지 약 40℃/min, 유리하게는 약 35℃/min 내지 약 45℃/min의 가열 속도에서 약 1 내지 5 시간, 유리하게는 2 내지 3 시간이고, 가열 속도는 노의 온도에 관련된다. 배치식(batchwise) 열처리의 경우에, 가열 속도는 규정된 온도 프로파일로 작동되는 터널로를 통한 지지체의 공급 속도를 제어함으로써 연속적인 프로세스에서 또는 노의 적절한 제어된 가열에 의해 성취될 수 있다.
본 발명의 방법의 하나의 특정 실시예에서, 지지체는 코팅 장치 상에 배열되기 전에 습윤된다. 건조 상태에서, 지지체는 액체를 위한 상당한 흡수 능력을 갖는다. 특히 120 cm-2 이상의 셀 밀도를 갖는 고도의 셀룰러 지지체를 코팅할 때, 이는 심지어 충전 프로세스 중에도 코팅 매체의 고화 및 유동 채널의 폐색을 유도할 수 있다. 따라서, 코팅 전에 지지체를 습윤하는 것이 유리하다. 이는 산, 염기 또는 염 용액으로 사전 함침의 문제일 수 있다. 사전 함침은 졸겔법에 의한 채널벽 상의 코팅의 형성을 용이하게 한다. 코팅 분산액과 사전 함침된 채널벽 사이의 접촉은 분산액의 pH를 시프트하고, 코팅 매체로서 사용된 적합한 분산액은 이에 의해 겔로 변환된다.
본 발명은 또한 코팅된 지지체(121)를 포함하는 배기 시스템을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나의 지지체(121)가 본 발명의 방법에 의해 코팅되고 이 방식으로 코팅된 적어도 하나의 지지체(121)는 배기 시스템에 연결되는데, 즉 코팅된 지지체는 배기 가스의 스트림이 완전히 코팅된 지지체를 통해 유동하고 배기 가스의 오염물 함량이 감소되는 방식으로 배기 시스템 내에 삽입되거나 설치된다. 배기 시스템은 특히 자동차의 배기 시스템이다. 본 발명의 장치는 따라서 배기 가스를 정화하기 위한 코팅된 지지체를 제조하는데 사용될 수 있다.
120: 코팅 매체(124)를 위한 공급 라인
121: 지지체
122: 코팅 장치
123: 코팅 장치(122) 내 레벨을 위한 센서
124: 코팅 매체
125: 상승관 입구의 밸브
126a, 126b: 상승관(127)의 액체 레벨을 위한 센서
126c, 126d: 지지체(121)의 액체 레벨을 위한 센서
127: 상승관
128a: 상승관(127)의 충전 레벨
128b: 지지체(121)의 충전 레벨
130: 지지체(121)의 원주면
131: 지지체(121)의 제 1 단부면
132: 지지체(121)의 제 2 단부면
133: 지지체(121)의 채널
135: 코팅 매체(124)를 위한 토출 펌프
136: 선량계
137: 추출 밸브
140: 코팅 매체(124)를 위한 코팅 장치(122)의 출구 라인
141: 진공 저장조
142: 코팅 매체(124)를 위한 복귀 라인
143: 재순환 펌프
144: 코팅 매체를 위한 탱크
145: 코팅 매체를 위한 흡인 팬(도 4 참조)
146: 저부 밀봉부
147: 상부 밀봉부
148: 추출 후드
150: 중앙 컴퓨터
201: 밸브(125)에 의해 상승관(127)과 함께 코팅 장치(122) 내에 지지체(121) 배열
202: 밸브(125)의 설정
203: 지지체의 부분 코팅
204: 충전 레벨(128)의 모니터링
205: 상승의 방지
210: 코팅 매체(124)의 제거에 의한 방지
211: 펌핑에 의한 방지
212: 코팅의 반복
213: 지지체의 회전 및 코팅의 반복
215: 상이한 코팅 매체로 코팅 반복
216: 열처리
A: 실린더축
A1: 밸브(125)를 위한 액티베이터
A2: 추출 밸브(127)를 위한 액티베이터
A3: 흡인 팬(145)을 위한 액티베이터
A4: 토출 펌프(135)를 위한 액티베이터
D: 지지체(121)의 직경
L: 지지체(121)의 길이
FH: 지지체(121)의 충전 레벨

Claims (14)

  1. 액체 코팅 매체(124)로 지지체(121)를 완전히 또는 부분적으로 코팅하기 위한 장치로서, 상기 지지체(121)는 각각 실린더축, 2개의 단부면들, 원주면 및 축방향 길이(L)를 갖고, 복수의 채널들에 의해 제 1 단부면으로부터 제 2 단부면으로 횡단되고, 상기 지지체의 실린더축을 수직으로 정렬하고 상기 지지체의 단부면들 중 적어도 하나를 통해 상기 채널들 내로 코팅 매체(124)를 도입함으로써 상기 지지체(121)가 원하는 양의 상기 코팅 매체(124)로 코팅되는 장치에 있어서,
    상기 지지체(121)는 코팅 장치(122) 상에 배열되고, 상기 코팅 장치의 액체 이송부는 밸브(125)에 의해 상승관(127)에 연결되고, 상기 밸브(125)는 상기 지지체에서와 동일한 압력 조건을 보장하여 상기 상승관(127) 내의 액체의 동일한 상승을 보장하고, 따라서 상기 상승관(127)은 상기 지지체(121) 내의 상기 코팅 매체(124)의 충전 레벨(FH)이 모니터링되도록 하고,
    상기 밸브(125)는 상기 지지체 및 상기 상승관에서의 충전 레벨의 비교에 따라 상기 상승관 내의 충전 레벨을 상기 지지체 내의 충전 레벨에 적응시키기 위해 액추에이터를 통한 중앙 컴퓨터(150)에 의해 자동으로 조절되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충전 레벨(FH)은 상기 지지체의 축방향 길이(L)보다 작은, 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨(FH)의 모니터링은 상기 상승관(127) 상의 적어도 하나의 센서(126)에 의해 실행되는, 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 센서는 전도도 센서, 초음파 센서, 광전 배리어 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 장치.
  5. 액체 코팅 매체(124)로 지지체(121)를 완전히 또는 부분적으로 코팅하기 위한 방법으로서, 상기 지지체(121)는 각각 실린더축(A), 2개의 단부면들(131, 132), 원주면(130) 및 축방향 길이(L)를 갖고, 복수의 채널들(133)에 의해 제 1 단부면(131)으로부터 제 2 단부면(132)으로 횡단되고, 상기 지지체(121)는 코팅 장치(122) 상에 배열되고, 상기 코팅 장치의 액체 이송부는 밸브(125)에 의해 상승관(127)에 연결되는 방법에 있어서,
    상기 밸브(125)는 상기 지지체(121)에서와 동일한 압력 조건을 보장하여 상기 상승관(127) 내의 액체의 동일한 상승을 보장하도록 설정되고, 따라서 상기 상승관(127)은 상기 지지체(121) 내의 코팅 매체(124)의 충전 레벨이 모니터링되도록 하고,
    상기 밸브(125)는 상기 지지체 및 상기 상승관에서의 충전 레벨의 비교에 따라 상기 상승관 내의 충전 레벨을 상기 지지체 내의 충전 레벨에 적응시키기 위해 액추에이터를 통한 중앙 컴퓨터(150)에 의해 자동으로 조절되고,
    상기 지지체(121)는 상기 지지체의 실린더축(A)을 수직으로 정렬하고 상기 지지체의 단부면들(131, 132) 중 적어도 하나를 통해 상기 채널들(133) 내로 상기 코팅 매체(124)를 도입함으로써 원하는 양의 상기 코팅 매체(124)로 코팅되고,
    충전 레벨(FH)의 상승이 상기 상승관(127)에서 모니터링되고, 원하는 상기 충전 레벨(FH)이 성취되어 있을 때, 액체의 추가의 상승이 방지되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 충전 레벨(FH)의 추가의 상승은 상기 지지체(121)로부터 상기 코팅 매체(124)를 제거함으로써 방지되는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제거는 펌핑, 흡인에 의한 추출, 또는 송풍에 의해 성취되는, 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 코팅 작업은 반복되는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 지지체(121)는 상기 코팅 작업이 반복되기 전에 180°회전되고, 이어서 코팅되고, 그 결과 코팅은 상기 지지체(121)의 반대편 단부면으로부터 시작하는, 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 코팅 작업이 반복될 때 상기 코팅 매체(124)는 이전의 코팅 작업에서의 코팅 매체와 동일하거나 상이한, 방법.
  11. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체(121)는 후속의 단계에서 적어도 한 번의 열처리를 받게 되는, 방법.
  12. 코팅된 지지체(121)들을 포함하는 배기 시스템들을 제조하기 위한 방법으로서, 적어도 하나의 지지체(121)가 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 코팅되고, 이 방식으로 코팅된 적어도 하나의 지지체(121)는 상기 배기 시스템에 연결되는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 배기 시스템은 자동차의 배기 시스템인, 방법.
  14. 배기 가스를 정화하기 위한 코팅된 지지체들을 제조하기 위해 제 4 항에 따른 장치를 사용하는 방법.
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