KR20170042573A - 기재 몸체를 코팅하기 위한 공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 허니컴 모놀리스, 특히 소위 관류 모놀리스를 촉매로 코팅하는 특정 방법에 관한 것이다. 이러한 형태의 모놀리스들은 변위체를 통한 간접 코팅을 사용하는 방법에 의해 아주 정밀하게 코팅될 수 있다. 본 발명은 특정 조치에 의해 상기 공정을 제어하는 것을 통하여 이러한 방법을 개선한다.

Description

기재 몸체를 코팅하기 위한 공정{PROCESS FOR COATING A SUBSTRATE BODY}
본 발명은 허니컴 모놀리스(honeycomb monolith), 특히 소위 관류 모놀리스(flow-through monolith)를 촉매로 코팅하는 특정 방법에 관한 것이다. 이러한 형태의 모놀리스들은 변위체(displacement body)를 통한 간접 코팅을 사용하는 방법에 의해 아주 정밀하게 코팅될 수 있다. 본 발명은 특정 조치에 의해 상기 공정을 제어하는 것을 통하여 이러한 방법을 개선한다.
연료 연소가 완전하지 않고 미연소 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 산화질소(NOx) 및 입자 물질(PM)과 같은 오염물의 배출을 초래하는 것은 연소 기관의 분야에서 널리 공지되어 있다. 대기 품질을 개선하기 위하여, 고정 적용물들 및 이동 오염원으로부터 오염물의 더욱 낮은 배출을 달성하기 위한 배출 제한 법안이 준비되고 있다. 승용차와 같은 이동 오염원에 대하여, 주요 조치를 통해 오염물의 배출에서의 감소를 달성한다. 주요 조치로서 연료-공기 혼합물의 개선은 오염물의 상당한 감소를 초래하였다. 그러나, 수년에 걸쳐 더욱 엄격한 입법으로 인하여, 이종 촉매(heterogeneous catalyst)들의 사용이 불가피하게 되었다.
이러한 이종 촉매들을 제조하는 중요한 측면은 예를 들어 코팅 길이, 적용된 코팅량, 코팅층의 균등성, 및 코팅 길이의 균일성에 관하여 사용된 기재 몸체들의 정밀한 코팅이다. 이러한 것을 달성하기 위하여, 유익하게 가능한 적은 시간에 잘 코팅된 모놀리식 몸체를 제공하도록 시도하는 몇몇 코팅 전략이 지금까지 채택되어 왔다.
기재 몸체들을 코팅하기 위한 하나의 가능성은 코팅 매체와의 접촉으로 기재의 한쪽 측면 상에 개구를 야기하고, 기재의 반대편 측면에 진공을 적용하는 것에 의해 기재의 개구들, 예를 들어 채널들을 통하여 액체 코팅 매체를 흡인하는 것이다. 기재 길이의 단지 일부 상의 채널들을 코팅하도록 의도되면, 채널들 사이에서 일어나는 불가피하게 개별적인 유동 프로파일로 인하여, 상이한 채널들이 상이한 길이에 걸쳐서 코팅되는 것은 바람직하지 않다.
코팅 매체가 중력에 거스르는 압력에 의해 채널들 내로 강요되면, 액체가 채널들의 완전한 코팅의 경우에 상부에서 나올 때 검사할 필요가 있다(대체로 센서로). 채널들의 길이의 일부에 걸친 코팅의 경우에, 채널들 내에서 코팅 매체의 액체 컬럼의 높이는 통상적으로 센서들(용량 센서; 시각적 센서; IR-센서; 진동 센서)을 통해 직접 또는 간접적인 측정에 의해 측정된다. 그러나, 또한 이러한 경우에, 예를 들어 코팅이 모놀리스 아래의 코팅 챔버에 형성된 비균등성 슬러리 표면에서 시작되면, 모놀리스의 채널들 내에서의 비균질 코팅 정면(inhomogeneous coating front)이 초래된다. 후자는, 특히 빠른 코팅 속도가 적용되고 코팅 슬러리가 난류를 띄는 경향이 있는 한편 짧은 시간 내에 코팅 챔버로 펌핑되면 발생한다.
DE102010007499A1에서, 2개의 단부면들, 원주면 및 축방향 길이(L)를 각각 가지며 또한 다수의 채널들에 의해 제1 단부면으로부터 제2 단부면으로 횡단되는 원통형 지지체들이 액체 코팅 매체로 코팅되는 바람직한 코팅 장치 및 방법이 개시된다. 당해 장치는 액체가 충전되는 실린더, 및 피스톤을 가지며, 액체 충전 실린더는 탱크와 연통하고, 피스톤이 움직일 때, 변위체가 액체에 의해 비례하여 움직이는 방식으로 변위체가 탱크의 내부에 배열된다. 탱크는 기재를 위한 코팅 디바이스와 연통하고, 그러므로, 변위체는 액체 코팅 매체 상에서 작용하고, 그 결과, 코팅 디바이스에 있는 액체 코팅 매체의 레벨에서의 비례 변화가 초래된다(상기 출원의 도 1 참조). 2개의 센서들은 코팅 챔버에서 슬러리 표면의 위치가 특정 레벨에 도달하였는지를 체크하기 위하여 코팅 디바이스에서 동일한 높이에 배열된다.
이러한 형태의 코팅 디바이스로 코팅 공정을 더욱 가속하기 위하여, 하나의 인자는,
i. 코팅액이 기재에 제시될 수 있으며,
ⅱ. 새로운 코팅 매체를 코팅 탱크로 유동시키기 위하여 변위체가 다시 수축될 수 있는 속도이다.
이러한 속도는 변위체와 연통하는 액체 충전 실린더에서 피스톤의 움직임 속도에 직접 관련된다. i. 및/또는 ⅱ.를 위한 속도가 증가되면, 특정 결함이 코팅에서 일어나며, 이는 기재의 일부 채널들에서 유동 및 압력이 다른 채널들과 크게 다르다는 것을 의미하며, 그 효과는 액체 코팅 매체가 상당히 더욱 많거나 또는 상당히 더욱 적은 어려움으로 침투하고 코팅 조건 하에서 개별 채널의 더욱 짧거나 또는 더욱 긴 길이에 걸쳐서 침착된다는 것이다.
예를 들어, 가스 거품이 액체 코팅 매체에서 나타날 수 있는 것이 발견되었다. 때때로 코팅 슬러리의 매우 높은 점도 때문에, 이러한 가스 거품이 존속하고 코팅 챔버를 향해 기재 모놀리스 내로 운반되며, 이러한 것은 차례로 거품이 최종적으로 모놀리스의 채널 내로 들어가면 상기된 결함, 예를 들어 비균등하게 또는 불균일하게 코팅된 제품으로 이어진다.
본 발명의 목적은 이러한 결점을 없애는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 거품 형성으로 인하여 비균질 코팅 슬러리를 가지는 염려없이 상기된 바와 같은 장치로 모놀리스 기재를 코팅하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 아울러, 최소의 시간으로 구상된 디바이스로 이러한 모놀리스를 안전하게 코팅하는 것을 가능하게 하는 모놀리스 기재를 코팅하기 위한 공정이 제안되어야 한다.
이러한 목적은 청구항 제1항의 공정을 적용하는 것에 의해 달성된다. 종속항들은 본 발명의 유익한 양태들에 관한 것이다.
특히 모터 차량을 위한 배기 가스 정화 촉매의 제조를 위하여, 원통형 지지체이며 2개의 단부면(301)들, 원주면(302) 및 축방향 길이(L)를 각각 가지며 또한 다수의 채널(310)들에 의해 제1 단부면으로부터 제2 단부면으로 횡단되는 기재를 액체 코팅 매체로 코팅하기 위한 공정으로서, 액체(103)가 충전되고 피스톤(101)을 가지는 실린더(102)를 가지며, 액체 충전 실린더(102)는 탱크(112)와 연통하고, 피스톤(101)이 움직일 때, 변위체(111)는, 상기 변위체(111)가 액체(103)에 의해 비례하여 움직이는 방식으로 상기 탱크 내에 배열되고, 상기 탱크(112)는 기재를 위한 코팅 디바이스(122)와 연통하며, 상기 변위체(111)는 액체 코팅 매체(113) 상에서 작용하고, 그 결과, 상기 코팅 디바이스(122)에서 액체 코팅 매체(113)의 레벨에서의 비례 변화가 초래된다는 점에서;
변위체(111)의 편향(소위 백스트로크(backstroke))으로 이어지는 피스톤(101)의 움직임은 피스톤(101)의 속도가 오버숏(overshot)이 아닌 방식으로 제어되며, 이에 의해 워시코트(washcoat)에서 거품의 출현을 피하며, 본 발명은 다소 놀랍게도 그럼에도 불구하고 순간적인 코팅 기술과 관련된 문제점을 유리하게 해결하고 워시코트 슬러리 내에서 가스 형성의 위험을 크게 감소시킨다.
거품의 출현은 명백하게 워시코트 저장소(112)에서 너무 높은 언더프레셔(underpressure)를 적용하는 것에 의해 향상된다. 백스트로크 위상에서 피스톤(101)의 움직임의 속도가 너무 높으면, 이러한 불리한 언더프레셔가 초래될 수 있다. 그러나, 코팅 매체에서 거품의 발생은 또한 슬러리와 슬러리 안에 존재하는 성분의 특질에 크게 의존한다. 그러므로, 오버숏이 아니어야 하는 피스톤(101)의 백스트로크의 속도를 위한 임계값은 각각의 코팅 매체(워시코트)에 대하여 개별적으로 설정되어야만 한다. 임계값은 예비 시행 실험에서 결정되며, 그런 다음 이에 맞춰 코팅 디바이스의 컨트롤러 유닛(125)에 적용될 수 있다. 테스트에서, 통상의 워시코트 슬러리들에 대하여, 변위체(111)의 편향(백스트로크)으로 이어지는 피스톤(101)의 속도가 0.01-3, 더욱 바람직하게 0.05-0.25, 가장 바람직하게 0.08-0.2m/s의 범위에서 변할 수 있다는 것이 측정되었다.
거품 발생에 대한, 특히 거품 수명에 대한 주요 인자는 기재 몸체 상에 코팅되는 슬러리의 점도이다. 점도가 높으면, 거품은 상당히 오랜 시간 기간 지속하려 하며, 코팅 챔버에서 거품의 출현을 위협한다. 그러므로, 일정 시간 기간 내에 가능한 한 많은 부분을 코팅하고 상기 시간 프레임에서 피스톤(101)의 백스트로크를 유익하게 유지하기 위해 코팅 시간이 가능한 낮아야한다는 입장을 취하면, 액체 코팅 매체(113)의 점도는 2-200 ㎫*s이어야 한다.
피스톤(101)의 백스트로크 움직임의 특정 종류의 프로파일이 워시코트 슬러리에서 가스의 발생의 영향을 가진다는 것이 추가적으로 판명되었다. 몇몇 이러한 프로파일은 이에 관하여 숙련된 작업자에게 떠오를 수 있다. 그러나, 바람직한 양태에서, 변위체(111)의 편향(백스트로크)으로 이어지는 피스톤(101)의 속도는 피스톤이 먼저 가속되고 그 백스트로크의 종료로 감속되는 방식으로 제어된다. 더욱 바람직한 모드에서, 속도의 프로파일은 가우스 분포 곡선 프로파일(Gaussian distribution curve profile)에 접근한다. 매우 바람직한 실시예에서, 피스톤(101)의 백스트로크의 가장 높은 속도는 백스트로크의 시작 후에 피스톤(101)의 과정의 10%의 위치에서의 속도의 최대 0.5배, 바람직하게 1배, 및 가장 바람직하게 5배이다.
피스톤(101)의 백스트로크를 체크하고 제어하는 것은 숙련된 작업자에게 공지된 디바이스들에 의해 행해질 수 있다. 피스톤의 움직임은 대체로 컨트롤러 유닛(125)에 의해 제어된다. 정상적으로, 컨트롤러 유닛(125)은 본 발명에 따라서 피스톤(101)의 움직임을 관리하기 위하여 저장된 데이터에 의지할 수 있다. 그러나, 피스톤(101)의 움직임은 코팅 디바이스에 적용된 특정 센서들에 의해 또한 행해질 수 있으며, 이에 의해, 피스톤(101)의 속도를 제어하도록 사용된 센서는 압력 센서, 레벨 센서 및 전도성 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 매우 바람직한 실시예에서, 소위 공정중 제어(in process-control)는 피스톤(101)의 백스트로크 움직임을 관리하도록 사용된다. 피스톤(101)을 그 초기 위치로 다시 움직일 때, 그러므로 액체 코팅 슬러리에서 언더프레셔를 생성할 때, 워시코트 저장소(도 1에서 112; 도 2에서 212)에 적용된 압력 센서는 거품이 워시코트 슬러리에서 일어나면 압력값 측정에서의 불연속성을 수신할 것이다. 그러므로, 피스톤(101)의 움직임의 속도를 제어하는 지점으로서 압력 곡선의 이러한 불연속성을 취하는 것이 유익하다. 워시코트 슬러리에서 가스 거품들의 출현을 적어도 최소화하도록 불연속성이 일어나자마자 백스트로크 움직임에서 피스톤(101)의 속도가 하강되고 및/또는 상기 속도가 어쨌든 거품 형성을 피하도록 이러한 불연속 지점 아래에 유지되는 것으로, 제어가 행해진다. 이러한 형태의 제어는 워시코트와 그 물리적 성질이 생산 활동의 길이에 걸쳐서 달라질 수 있다는 점에서 매우 바람직하고 최대한 유리하다. 때때로, 점도, 및 앞에서와 같이, 거품 발생 경향은 특정 촉매 몸체의 제조 기간 내내 변한다. 이러한 공정중 제어 조치를 적용하는 것을 통해, 코팅 매체에서 가스 형성, 그러므로 거품의 형성 위험은 많이 줄어든다.
본 발명의 코팅 공정을 수행하기 위하여, 적어도 디바이스 특징들에 관한 양태의 관점에서 그 전체에 있어서 본원에 통합되는 DE102010007499A1의 개시 내용을 참조한다. 특히, DE102010007499A1에 설명된 공정의 바람직한 특징들은 본 발명의 공정에서 필요한 부분만 약간 수정하여 또한 적용한다. 마찬가지로, 도 1에 대해 만들어진 참조가 동일한 양태에 대하여 부응하여 도 2에 만들어지는 것으로 간주되는 것을 유념하여야 한다. 변위체(111 또는 211)의 수축 및 팽창이 반주기적(anticyclic)인 점에서 도 2가 도 1과 다르다는 것을 유념하여야 한다. 그러므로, 도 2에 따른 실시예를 언급할 때, 상기의 텍스트에서 "수축"은 "팽창"과 교환되어야만 한다. 다른 측면들은 상기된 것과 유사한 해석을 받을 수 있다.
사용된 기재(121, 221)는, 금속 또는 세라믹으로 구성된 대체로 중공의 기재이며, 적어도 하나의 내부 채널(110, 210, 310), 대체로 다수의 내부 채널들을 가진다. 기재들은 대체로 실질적으로 원통형인 지지체들이며, 지지체들은 실린더 축, 2개의 단부면들, 원주 표면 및 축방향 길이(L)를 각각 가지며, 다수의 채널들에 의해 제1 단부면으로부터 제2 단부면으로 횡단된다. 이러한 지지체들은 때때로 허니컴 바디로서 또한 지칭된다. 특히, 기재들은 관류 허니컴 바디 또는 모놀리스일 수 있지만, 또한 월-플로우-필터(wall-flow-filter)들일 수 있다. 기재는 예를 들어 근청석, 멀라이트, 알루미늄 티타네이트, 탄화규소 또는 강 또는 스테인리스강과 같은 금속으로 구성될 수 있다. 기재는 유익하게 모놀리스의 원통형으로 형상화된 촉매 지지체이며, 내연기관으로부터의 배기 가스를 위하여 실린더 축에 평행한 다수의 유동 채널들이 횡단한다. 이러한 모놀리스 촉매 지지체들은 자동차의 배기 가스 촉매의 제조를 위하여 대규모로 사용된다. 촉매 지지체들의 단면 형상은 모터 차량에서의 설치 요건에 의존한다. 둥근 단면, 타원형 또는 삼각형 또는 육각형 단면을 갖는 촉매 지지체들이 폭넓게 사용된다. 유동 채널들은 대체로 정사각형, 직사각형, 육각형, 삼각형, 사방 육면체(rhomboedric) 또는 다른 단면을 가지며, 촉매 지지체들의 전체 단면에 걸쳐서 좁게 이격된 패턴으로 배열된다. 유동 채널들의 채널 또는 셀 밀도는 대체로 도포에 의존하여 10 내지 250 cm-2의 범위에서 변한다. 모터 차량의 배기 가스 정화를 위하여, 약 62 cm-2의 셀 밀도를 가지는 촉매 지지체들은 오늘날 여전히 빈번하게 사용된다. 벽 두께, 즉 기재의 채널들을 서로 분리하는 벽들의 두께는 통상적으로 약 0.005 cm 내지 약 0.25 cm이다.
기재는 유익하게 액밀성 방식(liquid-tight manner)으로 코팅 디바이스(122, 222) 상에 배열되고, 이러한 것은 적어도 하나의 밀봉구의 수단에 의해 달성되는 것이 가능하다. 밀봉구는 중공일 수 있으며, 기재가 코팅 디바이스(122, 222) 상에 장착되거나 또는 코팅 디바이스(122, 222) 내로 삽입됨에 따라서 가스 또는 액체가 충전될 수 있으며, 그러므로 누설 밀봉 클로저(leak tight closure)를 형성할 수 있다. 조인트의 누설 밀봉은 압력 또는 유동 센서의 수단에 의해 체크될 수 있다.
액체 코팅 매체(113, 213)는 예를 들어 촉매적 활성 성분(catalytically active component)들 또는 그 전구체 및 산화알루미늄, 이산화티타늄, 산화지르코늄 또는 그 조합과 같은 무기 산화물을 함유하는, 모터 차량을 위한 배기 가스 촉매(관류 모놀리스들 또는 필터들)를 코팅하기 위한 현탁액 또는 분산제("워시코트")이며, 산화물들이 예를 들어 실리콘 또는 란탄으로 도핑되는 것이 가능하다. 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 아연, 니켈 또는 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀 또는 그 조합과 같은 희토류 금속의 산화물들은 촉매적 활성 성분들로서 사용될 수 있다. 백금, 팔라듐, 금, 로듐, 이리듐, 오스뮴, 루테늄 및 그 조합과 같은 귀금속들은 촉매적 활성 성분들로서 또한 사용될 수 있다. 이러한 금속들은 또한 서로 또는 다른 금속과의 합금들로서 또는 산화물들로서 존재할 수있다. 금속들은 상기 귀금속들의 질산염, 아황산염 또는 오르가닐(organyls) 및 그 혼합물로서 존재할 수 있으며, 특히 팔라늄 질산염, 팔라듐 아황산염, 백금 질산염, 백금 아황산염 또는 Pt(NH3)4(N03)2는 액체 코팅 매체에서 사용될 수 있다. 약 400℃ 내지 약 700℃에서 하소(calcination)에 의해, 촉매적 활성 성분은 그런 다음 전구체로부터 획득될 수 있다. 자동차 배기 가스 촉매의 제조를 위하여 기재를 코팅하도록, 무기질 산화물의 현탁액 또는 분산제는 초기에 코팅을 위해 사용될 수 있으며, 그 후, 후속의 코팅 단계에서, 하나 이상의 촉매적 활성 성분들을 함유하는 현탁액 또는 분산제가 적용된다. 그러나, 액체 코팅 매체가 이러한 성분들의 양쪽을 함유하는 것이 또한 가능하다. 액체 코팅 매체는 때때로 35% 내지 52%의 고체 함유량을 가진다.
모터 차량을 위한 배기 가스 촉매의 제조에 적합한 완성된 기재들(즉, 코팅되고 열처리 또는 하소된 기재들)은 특히 균일한 코팅을 가지며, 이러한 것은 상이한 채널들의 코팅된 길이가 단지 5 mm, 특히 3 mm만큼 다르며, 이러한 것은 모든 기재의 채널들의 적어도 95%, 유익하게 기재의 모든 채널들의 적어도 99%, 특히 모든 채널들의 100%에 도포하는 것을 특징으로 한다. 이러한 경우에, 채널들의 코팅된 길이는 축방향 길이(L)보다 작다. 균일한 코팅 길이는 이러한 방식으로 각각의 기재의 상호 반대인 단부들로부터 2개의 코팅들을 유도하는 것이 가능하다는 이점을 가진다.
이러한 코팅들이 다르고 서로로부터 분리되어야만 하면(예를 들어, 코팅 성분들이 원치않는 방식으로 서로 반응하거나 또는 그 작용으로 서로 손상되기 때문에), 2개의 코팅들 사이에 공간이 유지되고 확실하게 보장되어야만 한다. 이러한 방식으로, 기재의 단지 짧은 길이만이 코팅들 사이의 공간을 위해 사용되어야만 하고 나머지가 코팅되지 않으므로 이용할 수 없기 때문에, 여기에서 코팅 길이가 가능한 정확하고 확실하게 설정될 수 있으면 유익하다. 이에 의해, 개선된 배기 가스 정화를 달성하거나 또는 코팅을 갖는 기재의 충전(charging)을 감소시키는 것이 가능하다.
그러므로, 특히 유익한 방식으로, 채널들이 적어도 하나의 제1 촉매적 활성 코팅을 갖는 내측 상에, 그리고 하나의 제2 촉매적 활성 코팅을 갖는 출구 상에 제공되며, 제1 촉매적 활성 코팅 및 제2 촉매적 활성 코팅으로 코팅된 채널 길이들이 각각의 경우에 기재의 축방향 길이(L)보다 작고, 기재의 채널들의 적어도 95%의 경우에, 제1 촉매적 활성 코팅 및 제2 촉매적 활성 코팅으로 코팅된 채널 길이들이 각각 서로로부터 단지 5 mm, 바람직하게 3 mm만큼 다르며, 기재의 채널들의 적어도 95%의 경우에 2개의 코팅들 사이의 공간이 단지 5 mm, 바람직하게 단지 3 mm, 특히 단지 1 mm인, 모터 차량을 위한 배기 가스 촉매의 제조를 위하여 코팅된 기재를 얻도록 본 발명의 방법을 사용하는 것이 가능하다.
도 3a 및 도 3b는 이러한 종류의 코팅된 기재(300)를 도시한다. 기재는 2개의 단부면(301)들, 원주면(302) 및 길이(L)를 가지며, 단부면들 사이에서 다수의 채널(310)들에 의해 횡단된다. 이러한 경우에, 채널들은 도 3a에서 굵은 선으로 지시된, 제1 부분 길이(303)에 걸친 제1 코팅부(330)와 추가의 부분 길이(305)에 걸친 제2 코팅부(340)를 구비하고, 이러한 것은 각각 제1 및 제2 코팅부들을 구비하는 2개의 구역들을 형성한다. 2개의 구역(303, 305)들 사이의 공간(304)은 바람직하게 최소화되며, 이 목적을 위하여, 가능한 균일한 코팅 길이가 중첩을 피하기 위하여 양 구역(303, 305)들에서 필요하다. 본 발명에 따라서, 이러한 코팅부가 없는 공간(304)은 단지 5 mm, 유익하게 단지 3 mm, 특히 단지 1 mm이다. 이러한 도 3a에서, 원형 단부면들을 구비한 기재(300)가 도시된다. 물론, 단부면들이 직사각형, 정사각형, 타원형, 삼각형, 육각형, 또는 다른 다각 형상을 가지는 것이 또한 가능하고, 기재의 대응하는 다른 3차원 형상, 예를 들어 각 기둥 또는 직육면체를 유발한다. 제1 및 제2 코팅부들 및 제1(330) 및 제2(340) 코팅부들을 구비한 그 부분 길이들은 동일하거나 또는 다를 수 있으며, 상기된 바와 같은 갭을 보일 수 있거나 또는 적어도 특정 범위에서 중첩할 수 있다.
제1 및 제2 코팅부들은 유익하게 상이한 형태의 것이다. 본 발명의 한 실시예에서, 코팅부들 중 적어도 하나는 산화 촉매 또는 SCR 촉매이다. 본 발명의 특히 유익한 실시예에서, 제1 코팅부(330)는 SCR 촉매이며, 제2 코팅부(340)는 NH3, HC, 및 CO의 산화를 위한 산화 촉매이다.
산화 촉매가 유익하게 다공성의 고체 지지체, 산화알루미늄 또는 이산화규소와 같은 대체로 다공성 무기 산화물 상에 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 금, 이리듐 또는 그 혼합물과 같은 주기율표 제8족 귀금속을 함유하면 유익하다. 지지체로서 다공성 산화알루미늄 및/또는 제올라이트 상의 백금이 특히 유익하다. 코팅된 기재 상의 이러한 코팅부는 대체로 0.1 내지 10 g/ft3, 바람직하게 0.5 - 5 g/ft3의 백금을 함유한다.
본 발명의 특정 실시예에서, SCR 촉매는 이산화티타늄, 5산화바나듐, 3산화텅스텐, 산화세륨, 산화지르코늄, 또는 그 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 산화물을 함유한다. 본 발명의 다른 특정 실시예에서, SCR 촉매는 매트릭스로서 이산화티타늄, 10 wt%까지의 5산화바나듐, 20 wt%까지의 3산화텅스텐을 함유한다. 본 발명의 또 다른 특정 실시예에서, 제1 코팅부는 5산화바나듐 및 산화알루미늄을 함유하는 SCR 촉매를 함유하고, 제2 코팅부는 백금, 금, 팔라듐 및 산화알루미늄을 함유하는 산화 촉매를 함유한다. 이 경우에, 제2 코팅부는 바람직하게 0.1 내지 10 g/ft3, 바람직하게 0.5 - 5 g/ft3의 백금, 금 또는 그 혼합물을 함유한다. 본 발명의 또 다른 특정 실시예에서, 제1 코팅부는 이산화티타늄, 5산화바나듐 및 3산화텅스텐을 함유하는 SCR 촉매를 함유하고, 제2 코팅부는 백금 및 산화알루미늄 및/또는 제올라이트를 함유하는 산화 촉매를 함유한다. 이러한 경우에, 제2 코팅부는 바람직하게 0.1 내지 10 g/ft3, 바람직하게 0.5 - 5 g/ft3의 백금을 함유한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 제1 코팅부는 제올라이트 또는 유사 제올라이트(zeotype), 예를 들어 능비석(chabazite) 또는 에리오나이트(erionite) 또는 리빈(levyne) 또는 SAPO-34와 같은 소공 분자체(small pore molecular sieve), 특히 철 또는 구리와 교환된 분자체의 조성을 함유하는 SCR 촉매를 함유하며, 제2 코팅부는 상기된 바와 같이 백금 및 산화알루미늄 및/또는 제올라이트를 함유하는 산화 촉매를 함유한다. 이러한 경우에, 제2 코팅부는 바람직하게 0.1 내지 10 g/ft3, 바람직하게 0.5 - 5 g/ft3의 백금을 함유한다.
본 발명의 다른 특정 실시예에서, 제1 코팅부는, 구리와 교환된 능비석 제올라이트를 함유하고 촉매재의 g당 적어도 20㎖의 암모니아의 암모니아 저장 능력을 가지는 SCR 촉매를 함유하며, 제2 코팅부는 백금 및 산화알루미늄 및/또는 제올라이트형 능비석을 함유하는 산화 촉매를 함유한다. 이러한 경우에, 제2 코팅부는 바람직하게 0.1 내지 10 g/ft3, 바람직하게 0.5 - 5 g/ft3의 백금을 함유한다.
본 공정에 따른 모터 차량을 위한 배기 가스 필터들의 제조에 적합한 필터 기재들을 고려하여, 필터 기재들은 40% 이상, 대체로 40% 내지 75%, 특히 45% 내지 60%의 기공도를 가진다. 평균 기공 크기는 적어도 7 ㎛, 예를 들어. 7 ㎛ 내지 34 ㎛, 바람직하게 10 ㎛ 이상, 특히 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 또는 11 ㎛ 내지 19 ㎛이다. 11 내지 33 ㎛의 평균 기공 크기 및 40% 내지 60%의 기공도를 가지는 모터 차량을 위한 배기 가스 필터들의 제조에 적합한 완성된 기재들이 특히 유익하다.
도 1은 기재(121)에 있는 채널(110)들을 코팅하기 위한 장치를 도시한 도면.
도 2는 기재(221)에 있는 채널(210)들을 코팅하기 위한 장치를 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 기재(300)를 사시도로 도시한 도면.
도 1은 기재(121)에 있는 채널(110)들을 코팅하기 위한 장치를 도시하며, 장치는 액체(103)가 충전되는 실린더(102)에서, 변위체(111)에 대한 실린더(102)의 연결부(104)를 통하여 액튜에이터(100)에 의해 작동되는 피스톤(101)을 가지며, 코팅 매체(113)가 충전되는 탱크(112)에서 변위체(111)의 작동을 가능하게 하며, 탱크(112)와 코팅 디바이스(122) 사이에 개재된 멀티웨이 밸브(115)를 갖는 2개의 라인 섹션(114, 116)들을 가지며, 코팅 디바이스(122)는 기재(121)와 제1 레벨(130)을 측정하기 위한 센서(123)들을 구비한다. 추가의 센서(124)들은 코팅 매체(113)의 변위 용적과 탱크(112)에서 변위체(111)의 상태를 모니터하도록 사용된다.
센서(123, 124)들에 의해 측정된 값들은 그 부분을 위하여 액튜에이터(100), 그러므로 피스톤(101)을 제어하는 제어 유닛(125)으로 전송된다.
한편, 멀티웨이 밸브(115)는 충전 유동 방향(117)으로 제1 레벨(130)까지 코팅 매체(113)에 의한 코팅 디바이스(122)의 충전을 스위칭하고, 다른 한편으로, 기재(121)에 있는 제2 레벨(132)이 도달된 후에, 복귀 유동 방향(118)으로, 배출 펌프(119) 및 잉여 코팅 매체(113)를 위한, 그리고 추후 사용을 위한 준비로 저장 탱크로 이어지는 연결 라인(120)에 대한 연결을 스위칭한다.
이러한 목적을 위해 요구되는 모든 제어 명령들은 바람직하게 중앙 제어 유닛(125)에 의해 유사하게 출력된다.
도 2는 기재(221)에 있는 채널(210)들을 코팅하기 위하 장치를 도시하며, 장치는 액체(203)가 충전되는 실린더(202)에서, 탱크(212)와 연통하는 실린더(202)의 연결부(204)를 통하여 액튜에이터(200)에 의해 작동되는 피스톤(201)을 가지며, 탱크는 변위체(211)가 안에서 작동되고 액체 코팅 매체(213)를 수용하고, 개재된 멀티웨이 밸브(215)를 갖는 2개의 라인 섹션(214, 216)들을 통하여 코팅 디바이스(222)에 연결되고, 코팅 디바이스는 기재(221)와 코팅 매체(213)의 제1 레벨(230)을 측정하기 위한 센서(223)들을 구비한다.
탱크(212) 상의 추가의 센서(224)들에 의해, 코팅 매체의 변위 용적과 탱크(212)에서의 변위체(211)의 상태가 모니터된다. 센서(223, 224)들에 의해 측정된 값들은 그 부분을 위하여 액튜에이터(200), 그러므로 피스톤(201)을 제어하는 제어 유닛(225)으로 전송된다.
한편, 멀티웨이 밸브(215)는 충전 유동 방향(217)으로 제1 레벨(230)까지 코팅 매체(213)에 의한 코팅 디바이스(222)의 충전을 스위칭하고, 다른 한편으로, 복귀 유동 방향(218)으로, 배출 펌프(219) 및 잉여 코팅 매체(213)를 위한, 그리고 추후 사용을 위한 준비로 저장 탱크로 이어지는 연결 라인(220)에 대한 연결을 스위칭한다. 이러한 목적을 위해 요구되는 모든 제어 명령들은 바람직하게 중앙 제어 유닛(225)에 의해 유사하게 출력된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라서 코팅 구조로 보이는 것이 가능하게 하도록 그 중앙 부분에서 3개의 평면들로 절단된 섹션을 가지는 기재(300)를 사시도로 도시한다.
2개의 부분적인 길이 구역(303, 305)들에서 코팅된 기재(300)는 2개의 단부면(301)들, 원주면(302) 및 길이(L)를 가지며, 2개의 단부면(301)들 사이에서 다수의 채널(310)들에 의해 횡단된다.
제1 코팅부(330)는 채널(310)들에 있는 제1 부분 길이 구역(303)에 제공되는 한편, 추가의 부분 길이 구역(305)은 제2 코팅부(340)를 구비한다.
2개의 부분적인 길이 구역(303 및 305)들 사이에 또는 2개의 코팅부(330 및 340)들 사이에, 도 3b와 같은, 특히 확대도로 도시된 무코팅 구역(304)이 있다.
도 1 :
100 액튜에이터
101 피스톤
102 실린더
103 액체
104 연결부
110 기재(121)에 있는 채널
111 변위체
112 탱크
113 코팅 매체
114 라인 섹션
115 멀티웨이 밸브
116 라인 섹션
117 충전 유동 방향
118 코팅 매체(113)를 제거하는 복귀 유동 방향
119 다이아프램 펌프
120 코팅 매체를 위하여 저장소로 이어지는 연결 라인
121 기재
122 코팅 디바이스
123 레벨(130)을 검출하기 위한 센서
124 변위체(111)의 위치를 모니터하기 위한 센서
125 제어 유닛
130 코팅 디바이스(122)에서 코팅 매체(113)의 제1 레벨(113)
132 기재(121)에서 코팅 매체(113)의 제2 레벨
도 2 :
200 액튜에이터
201 피스톤
202 실린더
203 액체
204 연결부
210 기재(221)에 있는 채널
211 변위체
212 탱크
213 코팅 매체
214 라인 섹션
215 멀티웨이 밸브
216 라인 섹션
217 충전 방향
218 코팅 매체(213)의 추출 유동 방향
219 배출 및 추출 펌프
220 잉여 코팅 매체(213)를 위한 저장소로 이어지는 연결 라인
221 기재
222 코팅 디바이스
223 레벨(230)을 검출하기 위한 센서
224 변위체의 위치를 모니터하기 위한 센서
225 제어 유닛
230 코팅 디바이스(222)에서의 제1 레벨
232 기재(221)에서의 제2 레벨
도 3 :
300 기재
301 단부면
302 원주 방향 표면
303 제1 부분 길이 구역
304 2개의 부분적인 길이(303 및 305)들 사이의 공간
305 제2 부분 길이 구역
310 기재(300)에 있는 채널
330 채널(31)들에서의 제1 코팅부
340 채널(31)들에서의 제2 코팅부
L 기재(300)의 전체 길이

Claims (5)

  1. 특히 모터 차량을 위한 배기 가스 정화 촉매의 제조를 위하여, 원통형 지지체이며 2개의 단부면(301)들, 원주면(302) 및 축방향 길이(L)를 각각 가지며 또한 다수의 채널(310)들에 의해 제1 단부면으로부터 제2 단부면으로 횡단되는 기재를 액체 코팅 매체로 코팅하기 위한 공정으로서, 액체(103)가 충전되고 피스톤(101)을 가지는 실린더(102)를 가지며, 상기 액체 충전 실린더(102)는 탱크(112)와 연통하고 상기 탱크 내에 변위체(111)가 배열되어, 상기 피스톤(101)이 움직여질 때, 상기 변위체(111)가 상기 액체(103)에 의해 비례하여 움직여지고, 상기 탱크(112)는 상기 기재를 위한 코팅 디바이스(122)와 연통하며, 상기 변위체(111)는 액체 코팅 매체(113) 상에서 작용하고, 그 결과, 상기 코팅 디바이스(122)에서 액체 코팅 매체(113)의 레벨에서의 비례 변화가 초래되는, 상기 기재를 액체 코팅 매체로 코팅하기 위한 공정으로서,
    상기 변위체(111)의 편향으로 이어지는 상기 피스톤(101)의 움직임은 상기 피스톤(101)의 속도가 오버숏이 아닌 방식으로 제어되며, 이에 의해 워시코트에서 거품의 출현을 피하는 공정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변위체(111)의 편향으로 이어지는 상기 피스톤(101)의 속도는 0.01 - 3 m/s인 것을 특징으로 하는 공정.
  3. 제2항에 있어서, 상기 액체 코팅 매체(113)의 속도는 2 - 200㎫*s인 것을 특징으로 하는 공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변위체(111)의 편향으로 이어지는 상기 피스톤(101)의 속도는 상기 피스톤이 먼저 가속되고 그 백스트로크의 종료로 감속되는 방시으로 제어되는 것을 특징으로 하는 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(101)의 속도를 제어하도록 사용되는 센서는 압력 센서, 광학 센서, 전도성 센서 및 진동 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
KR1020177003208A 2014-08-14 2015-08-05 기재 몸체를 코팅하기 위한 공정 KR102338972B1 (ko)

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