KR20180101451A - 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
모놀리식 기판의 단부 표면을 액체로 코팅하는 방법 및 그에 따른 장치가 기술된다. 상기 방법은 (a) 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하는 단계; 및 (b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된 코팅 롤러와 접촉시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 배출 제어 장치에 사용되는 모놀리식 기판(monolithic substrate)의 단부 표면을 코팅하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅하는 장치를 제공한다.
코팅된 모놀리식 기판을 포함하는 수많은 배출 제어 장치가 매년 제조된다. 이러한 장치의 주용도 중 하나는 배기 가스, 예를 들어 발전소 또는 내연기관, 특히 차량 내연기관에 의해 생성되는 배기 가스의 처리를 위한 것이다. 모놀리식 기판은 배기 가스를 기판 안의 채널 벽의 코팅과 접촉하게 하는 복수의 채널을 포함한다. 이러한 코팅은 사람의 건강에 해롭거나 환경 친화적이지 않은 배기 가스의 성분을 포집, 산화 및/또는 환원시킬 수 있다. 모놀리식 기판은 또한 필터 기판일 수 있고, 이는 그을음(즉, 미립자 물질), 예를 들어 내연기관에 의해 생성된 그을음을 제거할 수 있다.
배기 가스에서 대기 중으로 배출될 수 있는 오염 물질의 정도를 규제하는 환경 입법이 점차 엄격해지고 있다. 이러한 입법상의 요구를 충족하기 위해 개선되거나 변경된 활성을 가지는 배출 제어 장치를 제공할 필요가 있다. 이러한 접근법 중 하나는 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 코팅, 특히 촉매 코팅을 도포하는 것이다.
US 8,257,659 B2는 채널 개구가 그을음으로 막히는 것(소위, 페이스-플러깅(face-plugging))을 방지 또는 감소시키기 위해 벌집형 기판의 유입구 단부 표면 또는 단부면에 촉매 코팅이 있는 배출 제어 장치를 기술한다.
본 출원인에 의한 영국 특허 출원 1504658.4호는 장치가 고온에 노출될 경우 휘발되는 백금을 포집하기 위한 포획 물질로 코팅된 배출구 단부 표면을 가지는 배출 제어 장치를 기술한다.
모놀리식 기판의 단부 표면만을 정밀하게 코팅하기 위한 자동화된 방법이 필요하다.
본 발명자는 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체로 자동으로 균일하게 코팅할 수 있는 방법 및 장치를 개발했다. 본 발명은 또한 모놀리식 기판 상에 코팅된 액체, 특히 액체에 존재하는 백금족 원소 염의 양을 정밀하게 제어하여 낭비를 피할 수 있게 해 준다.
본 발명은 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체로 코팅하는 방법, 바람직하게는 자동화된 방법을 제공한다. 이 방법은
(a) 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하는 단계; 및
(b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된(loaded) 코팅 롤러와 접촉시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체로 코팅하는 장치, 바람직하게는 자동화된 장치를 제공한다. 이 장치는
(a) 모놀리식 기판용 운반 장치;
(b) 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 코팅 롤러; 및
(c) 액체 도포기를 포함하며,
운반 장치는 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하도록 배치되고, 액체 도포기는 코팅 롤러에 액체를 로딩하도록 배치된다.
상기 장치는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 상기 장치의 용도에 관한 것이다.
모놀리식 기판을 액체, 특히 워시코트(washcoat)로 코팅하는 종래 방법은 기판 내부의 채널의 내벽을 코팅하는 데 중점을 둔다. 종래 기술은 기판의 단부 표면에만 제어된 방식으로 균일하게 액체를 도포하기 위한 실용적인 방법을 제공하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 단면도를 도시한다. 코팅 롤러(1)는 모놀리식 기판(10)의 단부 표면에 도포할 액체(2)를 담고 있는 통(trough)(5) 안에서 회전한다. 모놀리식 기판은 복수의 롤러(4)를 포함하는 롤러 컨베이어인 운반 장치 상에 도시된다. 상기 장치는 또한 복수의 롤러(6)를 포함하는 롤러 컨베이어인 제2 운반 장치를 포함한다.
본 발명은 모놀리식 기판의 단부 표면 또는 단부면을 액체로 코팅하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법 및 이를 위한 장치는 실질적으로 모놀리식 기판의 단부 표면 또는 단부면만을 액체로 코팅하는 것이다. 유리하게는, 본 발명은 모놀리식 기판 안으로 액체의 현저한 유입 없이 단부 표면의 코팅을 가능하게 한다. 모놀리식 기판 내의 채널을 실수로 코팅하지 않고 실질적으로 모놀리식 기판의 단부 표면만을 자동으로 코팅하는 것은 어렵다.
일부 액체의 경우 액체 전부가 모놀리식 기판의 채널로 들어오는 것을 막는 것이 어려울 수 있다. 이러한 상황에서, 본 발명은 모든 채널(즉, 코팅되는 단부 표면에서 개방 단부를 가지는 모든 채널)에 걸쳐 균등한 코팅 깊이를 획득하게 하고 각각의 채널 안에 균일한 코팅 분배를 가능하게 한다.
원칙적으로, 본 발명은 임의의 유형의 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅하는 데 사용될 수 있다. 모놀리식 기판은 바람직하게는 모놀리식 벌집형 기판이다.
모놀리식 기판은 종래의 원형 단면을 가질 수 있고, 또는 타원형, 계란형, "경주 트랙 형(race-track)" 또는 다른 비대칭 단면을 가질 수 있다.
모놀리식 기판은 일반적으로 그를 통해 연장되는 복수의 채널을 가진다.
모놀리식 기판은 필터 기판 또는 관류(flow-through) 기판(즉, 모놀리식 필터 기판 또는 모놀리식 관류 기판)일 수 있다.
관류 기판은 일반적으로 통상 그를 통해 연장되는 복수의 채널을 포함하고, 각각의 채널은 양단(즉, 유입부의 개방 단부 및 배출부의 개방 단부)이 개방된다. 채널은 복수의 벽 사이에 형성된다. 벽은 비다공성 재료 또는 다공성 재료를 포함할 수 있고, 바람직하게는 벽은 비다공성 재료를 포함한다.
필터 기판은 관류 기판과 상이한 구조를 가진다. 대조적으로, 필터 기판은 복수의 채널을 포함하고, 각각의 채널은 개방 단부와 폐쇄 단부(예를 들어, 차단되거나 막힌 단부)를 가진다. 각각의 채널은 일반적으로 벽에 의해 인접하거나 이웃한 채널로부터 분리된다. 벽은 다공성 재료를 포함하거나 본질적으로 그것으로 구성된다. 그러한 다공성 재료는 당 업계에 공지되어 있다.
일반적으로, 필터 기판은 복수의 유입 채널과 복수의 배출 채널을 포함한다. 각각의 유입 채널은 기판의 제1 단부에 개방 단부 및 기판의 제2 단부(즉, 제2 단부는 제1 단부의 반대편 단부임)에 폐쇄(예를 들어, 차단되거나 막힌) 단부를 가지고, 각각의 배출 채널은 기판의 제1 단부에 폐쇄(예를 들어, 차단되거나 막힌) 단부 및 기판의 제2 단부에 개방 단부를 가진다.
필터 기판에서, 기판의 제1 단부에 개방 단부와 기판의 제2(즉, 반대편) 단부에 폐쇄 단부를 가지는 각각의 채널은 일반적으로 기판의 제1 단부에 폐쇄 단부와 기판의 제2(즉, 반대편) 단부에 개방 단부를 가지는 채널에 인접한다. 채널들 사이의 유체 연통은 기판의 벽을 통해(예를 들어, 다공성 재료를 통해) 이루어진다.
일반적으로, 필터 기판의 채널은 교대로 폐쇄(예를 들어, 차단되거나 막힌) 단부 및 개방 단부를 가진다. 따라서, 각각의 유입 채널은 배출 채널에 인접할 수 있고, 각각의 배출 채널은 유입 채널에 인접할 수 있다. 필터 기판의 양단에서 볼 경우, 채널은 체스판의 외관을 가질 수 있다.
일반적으로, 모놀리식 기판은 관류 기판인 것이 바람직하다.
모놀리식 기판은 일반적으로 세라믹 재료 또는 금속 재료로 만들어지거나 구성된다. 기판은 알루미늄 티탄염, 근청석(SiO2-Al2O3-MgO), 탄화 규소(SiC), Fe-Cr-Al 합금, Ni-Cr-Al 합금 또는 스테인리스강 합금으로 만들어지거나 구성되는 것이 바람직하다.
모놀리식 기판은 기판 내에 분산(예를 들어, 기판의 몸체 내에 분산)되는 촉매 물질을 포함할 수 있다. 촉매 물질(또는 그의 전구체)은 모놀리식 기판을 형성하기 위해 사용되는 압출물의 일부이다. 따라서, 모놀리식 기판은 압출된 고체(solid) 몸체일 수 있고, 고체 몸체는 촉매 물질을 포함한다.
액체는 용액 또는 현탁액일 수 있다. 현탁액은 콜로이드 현탁액, 예를 들어 졸, 또는 비콜로이드 현탁액일 수 있다. 액체가 용액 또는 현탁액일 경우, 이것은 수용액 또는 수현탁액일 수 있다.
액체는 용액, 더 바람직하게는 수용액인 것이 바람직하다.
일반적으로, 액체는 접착성이다.
일반적으로, 액체는 촉매 성분을 포함한다. "촉매 성분"이란 표현은 생성되는 배출 제어 장치 또는 이를 위한 전구체의 활성에 기여하는 코팅에 포함될 수 있는 임의의 성분을 망라한다. 촉매 성분은, 예를 들어 (i) 백금족 원소(PGM) 또는 PGM의 산화물(또는 PGM의 염과 같은 전구체), (ii) 전이 금속 또는 전이 금속의 산화물(또는 전이 금속의 염과 같은 전구체), (iii) 담지체(예를 들어, 내화 산화물), (iv) 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 산화물 또는 탄산염과 같은 NOx 저장 성분, 및/또는 (v) 제올라이트일 수 있다. "촉매 성분"이란 용어는 성분 자체가 "촉매"란 용어의 엄밀한 의미에서 촉매 활성(예를 들어, 반응 속도를 속도론적으로(kinetically) 증가시킴)을 가질 것을 요구하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 촉매 성분은 NOx 또는 탄화수소를 저장 또는 흡수할 수 있는 재료를 지칭할 수 있다. 촉매 성분을 포함하는 액체는 당 업계에 공지되어 있다. 액체에 포함되는 촉매 성분(들)은 제조하고자 하는 제품에 좌우될 것이다.
본 발명의 방법 또는 본 발명의 장치를 사용해서 얻어지는 제품은, 예를 들어 삼원 촉매(TWC), 가솔린 미립자 필터(GPF), 디젤 산화 촉매(DOC), 촉매화된 그을음 필터(CSF), 희박 NOX 트랩(LNT), 수동 NOX 흡착제(PNA), 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 선택적 촉매 환원 필터 촉매(SCRFTM), 암모니아 슬립 촉매(ASC), 저온 시동(dCSCTM), 우레아 가수분해 촉매(UHC), 또는 이들 중 둘 이상의 조합일 수 있다.
"촉매 성분"에 더하여, 액체는 제형 보조제(formulation aid)를 더 포함할 수 있다. "제형 보조제"란 용어는 모놀리식 기판 상에 코팅하기 위한 액체의 화학적 또는 물리적 특성을 변형시키기 위해 액체에 포함되는 성분을 지칭한다. 예를 들어, 제형 보조제는 액체 중의 촉매 성분의 분산을 돕거나 또는 액체의 점도를 변경시킬 수 있다. 제형 보조제는 최종적으로 코팅된 모놀리식 기판 제품에 존재하지 않을 수 있다(예를 들어, 하소 동안 분해되거나 열화될 수 있음). 제형 보조제는 예를 들어 산, 염기, 증점제(예를 들어, 유기 화합물 증점제) 또는 결합제일 수 있다. 이러한 제형 보조제의 예들은 당 업계에 공지되어 있다.
일반적으로, 액체는 증점제를 포함할 수 있다. 증점제는 액체에 점성을 제공하며 액체가 모놀리식 기판의 단부 표면에 부착되고/거나 모놀리식 기판의 채널로 들어오는 것을 감소시키거나 막도록 하기 위해 포함될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "액체"라는 용어는 "워시코트"라는 용어를 포함할 수 있다. 일반적으로, 워시코트는 제올라이트 또는 담지체, 예를 들어 내화 산화물을 포함한다.
액체는, 특히 액체가 수용액과 같은 용액일 경우, PGM의 염 또는 전이 금속의 염, 바람직하게는 PGM의 염을 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 액체는 워시코트가 아니다. 따라서, 액체는 제올라이트 또는 담지체, 예를 들어 내화 산화물을 포함하지 않는다.
액체는, 특히 용액이 제올라이트 또는 담지체, 예를 들어 내화 산화물을 포함하지 않을 경우 함침 용액일 수 있다. 액체가 함침 용액일 경우 바람직하게는 함침 용액은 백금족 원소, 예를 들어 백금, 팔라듐, 로듐 및 이들 중 둘 이상의 조합물로부터 선택된 백금족 원소를 포함한다.
본 발명에서 사용하는 모놀리식 기판은 코팅된 모놀리식 기판 또는 코팅되지 않은 모놀리식 기판일 수 있다. 모놀리식 기판은 코팅된 모놀리식 기판인 것이 바람직하다(즉, 모놀리식 기판이 사전 코팅됨). 모놀리식 기판은 종래 기술, 예를 들어 본 출원인의 WO 99/47260, WO 2011/080525 및 WO 2014/195685의 임의의 적절한 방법을 사용하여 사전 코팅될 수 있다.
코팅된 모놀리식 기판(즉, 사전 코팅된 모놀리식 기판)은 일반적으로 복수의 채널 내에 코팅을 포함한다. 코팅은 복수의 벽 내부 및/또는 표면에 배치될 수 있다.
코팅된 모놀리식 기판이 관류 기판일 경우, 일반적으로 코팅은 바람직하게는 복수의 벽 상에 배치된다. 코팅된 모놀리식 기판이 코팅된 필터 기판일 경우, 코팅은 복수의 유입 채널 내부 및/또는 복수의 배출 채널 내부에 존재한다.
일반적으로, 상기 코팅(즉, 코팅된 모놀리식 기판 [예를 들어, 사전 코팅된 모놀리식 기판])은 본 발명의 방법에 의해 또는 본 발명의 장치를 사용하며 얻어지는 모놀리식 기판의 단부 표면 상의 코팅과는 상이한 조성을 가진다.
본 발명은 복수의 모놀리식 기판의 복수의 단부 표면 또는 단부면을 액체로 동시에 코팅하는 방법 및/또는 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 다수의 모놀리식 기판의 각각의 단부 표면은 동시에 액체로 코팅될 수 있다. 본 발명의 방법은 바람직하게는 실질적으로 복수의 모놀리식 기판의 복수의 단부 표면 또는 단부면만을 액체로 코팅하는 것이다.
일반적으로, 코팅 롤러는 길이방향 축을 갖고, 코팅 롤러는 길이방향 축을 중심으로 회전하거나(예를 들어, 본 발명의 방법으로 사용 시) 또는 회전 가능하다. 코팅 롤러는 원통형이고 그것의 길이방향(즉, 원통형의) 축을 중심으로 회전하거나(예를 들어, 본 발명의 방법으로 사용 시), 또는 회전 가능한 것이 바람직하다. 코팅 롤러는 바람직하게는 직원통형이다.
코팅 롤러는 바람직하게는 모터로 구동된다.
일반적으로, 코팅 롤러는 측면을 포함한다. 측면은 이동하거나(예를 들어, 본 발명의 방법으로 사용 시) 또는 이동 가능하다. 측면 상의 하나의 점은 코팅 롤러의 길이방향 축을 중심으로 회전하거나(예를 들어, 사용 시) 회전 가능하다.
본 명세서에서 코팅 롤러의 측면은 "코터 표면(coater surface)"으로 지칭된다. 코터 표면은 일반적으로 굴곡진 측면이다. 코팅 롤러가 원통형(예를 들어, 원통), 특히 직원통형일 경우, 코터 표면은 원통의 측면이다(즉, 원통의 원형 단부 또는 단부 표면이 아님).
본 발명의 방법은 (a) 예를 들어 모놀리식 기판용 운반 장치(즉, 본 발명의 장치의 운반 장치)를 사용하며 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 (a) 단계는 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하여 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅 롤러와 접촉시키는, 바람직하게는 본 명세서에서 정의된 코팅 롤러와 같은 코팅 롤러의 코터 표면과 접촉시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, (a) 단계는 (a) 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하여 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅 롤러의 코터 표면과 접촉시키는 단계를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 방법에서 (a) 단계는 (a) 모놀리식 기판을 일정 배향으로 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하는 단계를 포함하고, 여기서 (i) 모놀리식 기판의 단부 표면(즉, 단부 표면 평면 또는 단부 표면을 포함하는 평면)은 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 실질적으로 평행하고/거나 (ii) 모놀리식 기판의 복수의 채널(예를 들어, 그를 통해 연장되는 채널들)은 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 실질적으로 수직이다. 상기 단부 표면은 바람직하게는 코팅되는 단부 표면이다. 단부 표면이 (i) 및/또는 (ii)에서 정의된 것과 같은 배향을 가질 경우, 모놀리식 기판은 코팅 롤러를 사용하여 액체가 단부 표면에 도포되도록 정확하게 배향된다.
본 발명의 방법에서 (a) 단계는 일반적으로 (a) 모놀리식 기판을 일정 방향으로 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하는 단계를 포함하고, 상기 방향은 코팅 롤러에 대해 접선 방향(즉, 코팅 롤러의 원형 단면에 대해 접선 방향)이다. (a) 단계는 모놀리식 기판을 일정 방향 및 일정 배향으로 코팅 롤러로 또는 코팅 롤러 쪽으로 운반하는 단계를 포함하고, 상기 방향은 코팅 롤러에 대해 접선 방향(즉, 코팅 롤러의 원형 단면에 대해 접선 방향)이고 (i) 모놀리식 기판의 단부 표면(즉, 단부 표면 평면 또는 단부 표면을 포함하는 평면)은 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 실질적으로 평행하고/거나 (ii) 모놀리식 기판의 복수 채널(예를 들어, 그를 통해 연장되는 채널)은 실질적으로 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 수직인 것이 바람직하다.
일반적으로, 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축은 (예들 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수평이거나 실질적으로 수직이다. 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축은 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수평인 것이 바람직하다.
모놀리식 기판의 단부 표면(즉, 단부 표면 평면 또는 단부 표면을 포함하는 평면)은 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 대해 실질적으로 평행일 수 있다. 코팅 롤러의 길이방향 축이 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수평일 경우, 모놀리식 기판의 단부 표면은 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수평일 수 있다. 코팅 롤러의 길이방향 축이 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수직일 경우, 모놀리식 기판의 단부 표면이 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수직일 수 있다. 모놀리식 기판의 단부 표면이 실질적으로 수평인 것이 바람직하다.
모놀리식 기판의 복수의 채널(예를 들어, 그를 통해 연장되는 채널)은 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 대해 실질적으로 수직일 수 있다. 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축이 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수평일 경우, 모놀리식 기판의 복수의 채널(예를 들어, 그를 통해 연장되는 채널)은 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수직일 수 있다. 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축이 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수직일 경우, 모놀리식 기판의 복수의 채널(예를 들어, 그를 통해 연장되는 채널)은 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수평일 수 있다. 모놀리식 기판의 복수의 채널은 실질적으로 수직인 것이 바람직하다.
모놀리식 기판의 단부 표면이 실질적으로 수평이고/거나 모놀리식 기판의 복수의 채널이 실질적으로 수직일 경우 특히 유리하다. 그러한 배치에서, 모놀리식 기판은 수직이며, 중력이 코팅 롤러로부터 모놀리식 기판의 채널 내로 액체의 유입을 감소시키거나 막는 데에 도움이 된다. 따라서, 실질적으로 모놀리식 기판의 단부 표면 또는 단부면만이 액체로 코팅된다.
코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축이 (예를 들어, 지면에 대해) 실질적으로 수평일 경우, 모놀리식 기판, 바람직하게는 모놀리식 기판의 단부 표면이 코팅 롤러 위로 통과하는 것이 바람직하다. 따라서, 모놀리식 기판은 코팅 롤러의 코터 표면과 접촉하면서 그 위로 지난다. 이러한 배치에서, 모놀리식 기판의 하단부 표면이 액체로 코팅된다.
일반적으로, 특히 사용 시, 코팅 롤러의 길이방향 축의 위치는 운반 장치의 위치에 대해 고정된다.
본 발명의 방법에서, (b) 단계는 (b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된 코팅 롤러와 접촉시키고 모놀리식 기판을 코팅 롤러 위로 통과시킴으로서 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 장치에서, 운반 장치는 코팅 롤러의 상류에 있다.
코팅 롤러는 모놀리식 기판(예를 들어, 모놀리식 기판의 단부 표면)이 운반 장치로부터 코터 표면(즉, 코팅 롤러)을 통과하도록, 바람직하게는 접촉하며 통과할 수 있게 배치될 수 있다.
원칙적으로, 운반 장치는 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 운반하기 위한, 바람직하게는 코팅 롤러로 코팅되도록 배향된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 운반하기 위한 임의의 자동화된 장치일 수 있다. 운반 장치는 모놀리식 기판에 파손이나 손상을 주어서는 안 된다.
운반 장치는, 예를 들어 롤러 컨베이어, 벨트 컨베이어, 철망 컨베이어, 체인 컨베이어 또는 로봇 팔일 수 있다.
운반 장치가 롤러 컨베이어일 경우, 바람직하게는 운반 장치는 복수의 롤러, 바람직하게는 직렬로 배열된 복수의 롤러를 포함한다. 복수의 롤러의 각각의 롤러는 일반적으로 원통형이다. 복수의 롤러 중의 각각의 롤러는 길이방향(즉, 원통형의) 축을 가진다. 복수의 롤러 중의 각각의 롤러의 직경은 동일한 것이 바람직하다.
복수의 롤러는 모놀리식 기판을 지지하고 코팅 롤러로 운반하는 일련의 표면을 제공한다. 복수의 롤러의 각각의 롤러는 모놀리식 기판을 지지하고 코팅 롤러로 운반하는 표면을 가진다.
사용 시, 복수의 롤러의 각각의 롤러의 각각의 표면의 접선속도는 동일한 것이 바람직하다. 복수의 롤러는 모터로 구동할 수 있으며, 바람직하게는 복수의 롤러의 각각의 롤러의 각각의 표면의 접선속도가 동일하도록 모터로 구동될 수 있다.
일반적으로, 복수의 롤러는 코팅 롤러에 인접한(예를 들어, 바로 인접한) 롤러를 포함한다. 코팅 롤러에 인접한 롤러는 바람직하게는 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 실질적으로 평행한 길이방향(즉, 원통형의) 축을 가진다.
운반 장치가 벨트 컨베이어일 경우, 바람직하게는 운반 장치는 벨트를 포함한다. 벨트는 모놀리식 기판을 지지하고 코팅 롤러로 운반하기 위한 표면을 제공한다. 벨트는 바람직하게는 모터로 구동된다.
운반 장치가 철망 컨베이어일 경우, 바람직하게는 운반 장치는 철망을 포함한다. 운반 장치는 하나의 철망 시트 또는 복수의 철망 세그먼트를 포함할 수 있다. 하나의 철망 시트 또는 복수의 철망 세그먼트는 모놀리식 기판을 지지하고 코팅 롤러로 운반하기 위한 표면(또는 일련의 표면)을 제공한다. 하나의 철망 시트 또는 복수의 철망 세그멘트는 바람직하게는 모터로 구동된다.
운반 장치가 체인 컨베이어일 경우, 바람직하게는 운반 장치는 체인을 포함한다. 운반 장치는 복수의 체인을 포함한다. 체인 또는 복수의 체인은 모놀리식 기판을 지지하고 코팅 롤러로 운반하기 위한 표면(또는 일련의 표면)을 제공한다. 체인 또는 복수의 체인은 바람직하게는 모터로 구동된다.
본 발명의 방법은 (b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된 코팅 롤러와 접촉시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 단계를 포함한다. 이 단계는 일반적으로 (b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된 코팅 롤러와 접촉시킴으로써 실질적으로 단부 표면에만 액체를 도포하는 것을 포함한다.
코팅 롤러에 액체가 로딩될 경우, 코터 표면에 액체가 로딩되거나 담지된다.
본 발명의 방법에서, (b) 단계는 바람직하게는 (b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅 롤러의 코터 표면과 접촉시킴으로써 단부 표면에(예를 들어, 실질적으로 단부 표면에만) 액체를 도포하는 단계를 포함한다. 코팅 롤러는 바람직하게는 액체가 로딩된다.
코팅 롤러는 코터 표면을 포함하는 슬리브(예를 들어, 롤러 커버)를 가질 수 있다. 슬리브는 교체 가능할 수 있다. 대안적으로, 코터 표면은 코팅 롤러의 일체화된(integral) 부분일 수 있다.
코팅 롤러의 코터 표면은 (예를 들어, 액체를 흡수하기 위해) 흡수성 표면이거나, 또는 비흡수성 표면일 수 있다.
코터 표면은 발포체 물질(즉, 고체 발포체 물질)을 포함하거나 본질적으로 그것으로 구성될 수 있다. 따라서, 코팅 롤러의 코터 표면은 발포체 물질을 포함하거나 본질적으로 그것으로 구성될 수 있다.
코팅 롤러의 코터 표면은 비흡수성 표면인 것이 바람직하다. 이것은 코터 표면으로부터 모놀리식 기판의 단부 표면으로의 액체의 완전한 전달을 보장하기 위한 것이다. 코터 표면 상에 잔류 액체가 남아있을 경우, 액체 내의 성분들이 불균일한 농도로 모놀리식 기판에 도포될 수 있거나, 또는 예를 들어 액체가 들어있는 통으로 재유입될 수 있다. 발포체 물질은 (예를 들어, 코팅 롤러의 코터 표면이 비흡수성 표면일 경우) 일반적으로 폐포형 발포체 물질이다.
발포체 물질은 탄성중합체 발포 재료 또는 실리콘 발포 재료인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 발포체 물질은 탄성중합체 발포 재료, 보다 바람직하게는 폐포형 탄성 중합체 발포체 물질이다.
발포체 물질은 바람직하게는 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM) 고무 재료이다.
흡수성 표면과 같은 표면(즉, 코팅 롤러의 표면)은, 일반적으로 이 표면과 단부 표면 사이에 접촉 압력(contact pressure)이 가해질 경우 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체(예를 들어, 로딩된 액체)를 방출하기에 적합하다. 접촉 압력은 코팅 롤러에 작용하는 모놀리식 기판의 무게를 통해 가해질 수 있다. 대안적으로, 코팅 롤러가 모놀리식 기판에 대해 가압될(예를 들어 모놀리식 기판을 향해 눌려질) 수 있고/거나, 모놀리식 기판이 코팅 롤러에 대해 가압될 수 있다. 접촉 압력은 코팅 롤러에 작용하는 모놀리식 기판의 무게를 통해 가해지는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은, 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅 롤러의 흡수성 표면과 접촉시킴으로써 단부 표면에(예를 들어, 실질적으로 단부 표면에만) 액체를 도포하는 (b) 단계를 포함하고, 흡수성 표면은 액체가 로딩되고, 접촉 압력이 흡수성 표면과 단부 표면 사이에 가해질 경우 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 방출한다.
상술한 바와 같이, 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축은 (즉, 지면에 대해서) 실질적으로 수직 또는 실질적으로 수평일 수 있다. 코팅 롤러의 길이방향 축이 실질적으로 수평인 것이 바람직하다.
코팅 롤러의 길이방향 축이 실질적으로 수평일 경우, 접촉 압력은 모놀리식 기판이 코팅 롤러 위를 통과할 때 흡수성 표면과 모놀리식 기판의 단부 표면 사이에 가해질 수 있다. 코팅 롤러 상의 모놀리식 기판의 무게는 흡수성 표면과 모놀리식 기판의 단부 표면 사이에 가해지는 접촉 압력을 제공한다.
일반적으로, (b) 단계는 단부 표면을 액체가 로딩된 코팅 롤러와 접촉시키고, 코팅 롤러를 단부 표면 위로 회전시키는 단계를 포함한다.
원칙적으로, 임의의 유형의 액체 도포기가 코팅 롤러에 로딩하는 데 사용될 수 있다. 액체 도포기는 일반적으로 코터 표면에 고르게 액체를 로딩하는 데 적합하다.
액체 도포기는 코터 표면 상에 액체를 붓거나 분사할 수 있다. 예를 들어, 액체 도포기는 액체로 코터 표면을 도포하거나 코팅하도록 배치된 노즐을 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 액체 도포기는 통을 포함할 수 있다. 통은 액체를 담기에 적합하다. 일반적으로, 통은 액체를 담기 위해 적어도 하나의 벽에 의해 한정되는 체적을 가진다. 액체 도포기가 코터 표면 상에 액체를 붓거나 분사할 경우, 통은 코터 표면으로부터 떨어질 수 있는 잉여 액체를 담도록 배치될 수 있다.
일반적으로, 특히 사용 시, 코팅 롤러의 길이방향 축의 위치는 통의 위치에 대해 고정된다.
코팅 롤러의 길이방향(예를 들어, 원통형의) 축이 실질적으로 수평일 경우(즉, 지면에 대해 수평일 경우), 통은 코팅 롤러의 바로 및 또는 아래에 위치하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 통은 코팅 롤러 상에 액체를 로딩하도록(예를 들어, 코팅 롤러 상에 직접 액체를 로딩하도록) 배치될 수 있다. 통은 코터 표면 상에(예를 들어 코터 표면 상에 직접) 액체를 로딩하도록 배치되는 것이 바람직하다.
통이 코팅 롤러 또는 코터 표면 상에 액체를 로딩하도록 배치될 경우, 바람직하게는 통은 코팅 롤러의 바로 및 또는 아래에 위치한다. (예를 들어, 통에 액체가 들어 있을 경우) 통 및 코팅 롤러는 코터 표면이 액체와 접촉하고/거나 액체에 담가지도록 배치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 통 및 코팅 롤러는 코팅 롤러의 코터 표면의 하측이 액체와 접촉하고/거나 액체에 담가지도록 배치된다.
코팅 롤러의 코터 표면이 (예를 들어 액체를 흡수하는) 흡수성 표면인 경우, 코터 표면이 통 안에서 액체를 흡수할 때 액체가 코터 표면 상에 로딩될 수 있다.
대안적으로, 액체 도포기는 픽업 롤러를 더 포함할 수 있다. 통은 픽업 롤러의 바로 밑 또는 아래에 위치한다. 통 및 픽업 롤러는 (예를 들어, 통에 액체가 들어 있을 경우) 픽업 롤러의 표면의 일부가 액체와 접촉 및/또는 액체에 담가지도록 배치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 통 및 픽업 롤러는 픽업 롤러의 표면 하측(즉, 표면 일부)이 액체와 접촉 및/또는 액체에 담가지도록 배치된다.
액체 도포기가 픽업 롤러를 포함할 경우, 바람직하게는 코팅 롤러는 픽업 롤러의 표면과 접촉하도록 배치된다. 보다 바람직하게는, 코팅 롤러의 코터 표면은 픽업 롤러의 표면, 특히 상측 표면과 접촉하도록 배치된다. 사용 중, 액체는 일반적으로 픽업 롤러의 표면으로부터 코팅 롤러의 코터 표면으로 전달된다.
일반적으로, 액체 도포기는 액체 분배기를 더 포함할 수 있다. 통은 액체 분배기에 결합되는 것이 바람직하고, 바람직하게는 액체 분배기가 통의 벽 내의 밸브를 통해 통 안으로 액체를 분배할 수 있다. 액체 분배기는 일반적으로 알려진 원리를 이용하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 식품 또는 페인트 산업에서 필링(filling)에 사용되는 액체의 체적 또는 무게 기준으로 고정밀의 투여가 가능한 상업적으로 입수 가능한 기계들이 있다. 이들 기계들은 다양한 점성 및 유동성의 액체를 취급할 수 있다.
본 발명의 방법의 (b) 단계는 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 제조한다. 본 발명의 방법은 (c) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조하는, 바람직하게는 모놀리식 기판 상의 액체를 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
(c) 단계는 (c1) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조시키는 것, 바람직하게는 모놀리식 기판 상의 액체를 건조한 후, (c2) 모놀리식 기판을 하소시키는 단계를 포함할 수 있다.
일반적으로, (c) 단계는 (b) 단계의 다음이다. 따라서, (c1) 및 (c2) 단계는 (b) 단계의 다음이다.
모놀리식 기판은 (예를 들어, 5 내지 60분, 특히 10 내지 30분 동안) 75 내지 125℃로 건조될 수 있다. 건조 단계는 모놀리식 기판 상에 액체를 고정시키기 위해 수행될 수 있다.
모놀리식 기판은 550℃ 이하의 온도, 예를 들어 125 내지 550℃ (예를 들어 125℃ 초과 및 550℃ 이하)에서 하소될 수 있다.
본 발명의 방법의 (c) 단계는 (c0) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 (예를 들어, 제2 운반 장치를 사용하여) 코팅 롤러로부터 먼 쪽으로 운반하는 것을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, (c) 단계는 (c0) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 (예를 들어, 제2 운반 장치를 사용하여) 코팅 롤러로부터 먼 쪽으로, 및 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조하기 위한 장치 및/또는 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 하소시키기 위한 장치, 예를 들어 아래에 기술되는 장치로 또는 이들 장치 쪽으로 운반하는 것을 포함한다.
일반적으로, (c0) 단계는 (c1) 단계 및/또는 (c2) 단계에 선행한다.
액체의 조성에 따라, 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조 또는 하소시키기 전에 액체로 코팅된 단부 표면이 하부 단부 표면에서 상부 단부 표면으로 전환되도록 모놀리식 기판을 반전시킬 필요가 있을 수도 없을 수도 있다.
상기 방법의 (c) 단계는 (c0) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 (예를 들어, 제2 운반 장치를 사용하여) 코팅 롤러로부터 먼 쪽으로 운반하고 (예를 들어 모놀리식 기판을 180°회전시켜) 모놀리식 기판을 반전시키는 것을 포함할 수 있다. 모놀리식 기판을 반전시킨 후, 액체로 코팅된 단부 표면은 모놀리식 기판의 상단부에 있게 될 것이다.
대안적으로, 상기 방법의 (c) 단계는 (c0) 모놀리식 기판을 반전시킴 없이 (예를 들어 제2 운반 장치를 사용하여) 코팅 롤러로부터 먼 쪽으로 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 운반하는 것을 포함한다.
본 발명의 장치는 (d) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 위한 제2 운반 장치를 더 포함할 수 있다. 제2 운반 장치는 바람직하게는 코팅 롤러로부터 먼 쪽으로 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 운반하도록 배치된다.
제2 운반 장치는 코팅 롤러로부터 먼 쪽으로 (예를 들어, 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는) 모놀리식 기판을 운반하기 위한 임의의 자동화된 장치일 수 있다. 제2 운반 장치는 모놀리식 기판을 파손 또는 손상을 일으키지 않아야 한다.
제2 운반 장치는 바람직하게는 코팅 롤러의 하류에 있다.
제2 운반 장치는 "운반 장치"와 관련하여 상술한 것처럼, 예를 들어 롤러 컨베이어, 벨트 컨베이어, 철망 컨베이어, 체인 컨베이어, 또는 로봇 팔일 수 있다.
제2 운반 장치는 롤러 컨베이어인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 제2 운반 장치는 복수의 롤러, 바람직하게는 직렬로 배치된 복수의 롤러를 포함한다. 복수의 롤러 중의 각각의 롤러는 일반적으로 원통형이다. 복수의 롤러 중의 각각의 롤러는 길이방향(즉, 원통형의) 축을 가진다. 복수의 롤러 중의 각각의 롤러의 직경은 동일한 것이 바람직하다.
복수의 롤러는 모놀리식 기판을 지지하고 코팅 롤러로 운반하기 위한 일련의 표면을 제공한다. 복수의 롤러 중의 각각의 롤러는 모놀리식 기판을 지지하고 코팅 롤러로 운반하기 위한 표면을 가진다.
사용 시, 복수의 롤러 중의 각각의 롤러의 각각의 표면의 접선속도는 동일한 것이 바람직하다. 복수의 롤러는 모터로 구동될 수 있으며, 바람직하게는 복수의 롤러 중의 각각의 롤러의 각각의 표면의 접선 속도가 동일하도록 모터로 구동될 수 있다.
일반적으로, 복수의 롤러는 코팅 롤러에 인접한(예를 들어, 바로 인접한) 롤러를 포함한다. 코팅 롤러에 인접한 롤러는 바람직하게는 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 실질적으로 평행한 길이방향(즉, 원통형의) 축을 가진다.
제2 운반 장치는 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 (i) 코팅 롤러로부터 먼 쪽으로 운반하고 (ii) 아래에서 기술되는 장치와 같은, 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조하기 위한 장치 및/또는 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 하소하기 위한 장치로 또는 이들 장치 쪽으로 운반하도록 배치되는 것이 바람직하다.
제2 운반 장치는 모놀리식 기판을 반전시키는 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 장치는 예를 들어 로봇 팔일 수 있다.
본 발명의 장치는 (e) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조 및/또는 하소하기 위한 장치를 더 포함할 수 있다. 모놀리식 기판을 건조 및/또는 하소하기 위한 장치는 코팅 롤러의 하류에 있다.
상기 장치는 (e) (i) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조하기 위한 장치 및 (ii) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 하소하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 따라서 모놀리식 기판을 건조하기 위한 장치는 모놀리식 기판을 하소하기 위한 장치와 분리되어 있을 수 있다(예를 들어, 다른 장치임).
대안적으로, 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조 및 하소하기 위한 장치는 하나의 장치일 수 있다.
일반적으로, 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조하고/거나 하소하기 위한 장치는 오븐, 고온 공기총 또는 마이크로웨이브 건조 장치이다. 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조하고 하소하기 위한 장치는 오븐인 것이 바람직하다.
본 발명은 복수의 코팅 롤러의 용도를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 방법은
(a) 복수의 코팅 롤러로 또는 복수의 코팅 롤러 쪽으로 모놀리식 기판을 운반하는 단계; 및
(b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 복수의 코팅 롤러와 접촉시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하고, 각각의 코팅 롤러에 액체를 로딩하는 단계
를 포함한다.
상기 장치는
(a) 모놀리식 기판용 운반 장치; 및
(b) 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하기 위한 복수의 코팅 롤러; 및
(c) 액체 도포기
를 포함하고, 운반 장치는 모놀리식 기판을 복수의 코팅 롤러로 또는 복수의 코팅 롤러 쪽으로 운반하도록 배치되고, 액체 도포기는 복수의 코팅 롤러에 액체를 로딩하도록 배치된다.
복수의 코팅 롤러에서 각각의 코팅 롤러는 위에서 단수형으로 기술된 코팅 롤러의 임의의 특징을 가질 수 있다.
복수의 코팅 롤러는 바람직하게는 직렬로 배치된다. 복수의 코팅 롤러에서 각각의 코팅 롤러는 일반적으로 원통형이다. 복수의 코팅 롤러에서 각각의 코팅 롤러는 길이방향(즉, 원통형의) 축을 가진다. 복수의 코팅 롤러에서 각각의 코팅 롤러의 직경은 동일한 것이 바람직하다.
복수의 코팅 롤러는 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅하기 위한 일련의 코터 표면을 제공한다. 복수의 코팅 롤러에서 각각의 코팅 롤러는 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅하기 위한 코터 표면을 가진다.
사용 시, 복수의 코팅 롤러에서 각각의 코팅 롤러의 접선속도(예를 들어, 각각의 코터 표면의 속도)가 동일한 것이 바람직하다. 복수의 코팅 롤러는 모터로 구동될 수 있으며, 특히 복수의 코팅 롤러의 각각의 코팅 롤러의 접선속도가 동일하도록 모터로 구동될 수 있다.
액체 도포기는 일반적으로 (즉, 복수의 코팅 롤러의) 코터 표면에 액체를 균일하게 로딩하는 데 적합하다.
액체 도포기가 코터 표면 상에 액체를 붓거나 분사할 경우, 통은 코터 표면으로부터 떨어질 수 있는 잉여 액체를 담을 수 있도록 배치될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 통은 복수의 코팅 롤러 중의 적어도 하나의 코팅 롤러의 바로 밑 또는 아래에 위치할 수 있고, 보다 바람직하게는 통은 복수의 코팅 롤러(예를 들어, 복수의 코팅 롤러 중의 모든 코팅 롤러)의 바로 밑 또는 아래에 위치한다.
통은 코팅 롤러 또는 코터 표면 상에 액체를 로딩하기 위해 배치될 수 있다. 통은 바람직하게는 코팅 롤러의 바로 밑 또는 아래에 위치한다. 통 및 코팅 롤러는 (예를 들어, 통에 액체가 들어 있을 경우) 코터 표면이 액체와 접촉하고/거나 액체에 담가질 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 통 및 코팅 롤러는 각각의 코터 표면의 하측이 액체와 접촉하고/거나 액체에 담가지도록 배치된다.
일반적으로, 본 발명은 하나의 코팅 롤러의 용도에 관한 것이 바람직하다.
정의
모놀리식 기판과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "단부 표면"이라는 용어는 모놀리식 기판의 "면"이라는 용어와 동의어이다. 모놀리식 기판의 단부 표면은 설치 후 배출 제어 장치의 유입 또는 배출 단부를 제공할 것이다.
여기에서는 코팅 롤러의 "길이방향 축"을 참조한다. 길이방향 축은 모놀리식 기판의 단부 표면을 관통한다. 일반적으로, 길이방향 축은 각각의 단부 표면을 포함하는 평면에 수직이다.
본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 ~ 만"이라는 용어는, 특히 모놀리식 기판의 단부 표면의 코팅 또는 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 것과 관련하여, 단부 표면으로부터 측정한 복수의 채널의 액체 또는 코팅(예를 들어, 모놀리식 기판의 단부 표면에 도포되는 액체 또는 코팅)의 평균 길이가 5 mm 이하, 바람직하게는 3 mm 이하, 특히 2 mm 이하, 및 보다 바람직하게는 1 mm 이하인 모놀리식 기판을 지칭한다. 더욱더 바람직하게는, 복수의 채널에는 단부 표면으로부터의 액체 또는 코팅이 존재하지 않는다(예를 들어, 실험 측정 오차 내에서). 따라서 "실질적으로 ~ 만"이란 용어는 "~ 만"이라는 용어를 포함한다. 모놀리식 기판이 필터 기판일 경우, 단부 표면으로부터 측정한 복수의 채널에서의 액체 또는 코팅의 평균 길이는 단부 표면에 개방 단부를 갖는 복수의 채널과(예를 들어, 복수의 채널과만) 관련된다. 모놀리식 기판의 채널 내의 코팅의 존재 또는 부재(즉, 액체가 채널에 유입된 정도)는 당 업계에 공지된 종래 기술, 예를 들어 (모놀리식 기판의 손상이 없는) X-ray 촬영 또는 (모놀리식 기판을 절개 개방한 후에) 광학 현미경을 사용하여 결정할 수 있다.
(코팅 롤러와 같은 롤러 또는 운반 장치 등의) 길이방향 축, 모놀리식 기판의 단부 표면 또는 모놀리식 기판의 복수의 채널과 같은 구성과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 수직"이란 용어는 상기 구성이 수직으로부터 ± 5°, 바람직하게는 수직으로부터 ± 3°, 예를 들어 수직으로부터 ± 0°(즉, 측정 오차 내에서 완벽한 수직)인 배치를 지칭한다. 따라서, "실질적으로 수직"이란 용어는 "수직"이라는 용어를 포함한다.
(코팅 롤러와 같은 롤러 또는 운반 장치 등의) 길이방향 축, 모놀리식 기판의 단부 표면 또는 모놀리식 기판의 복수의 채널 같은 구성과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 수평"이란 용어는 구성이 수평으로부터 ± 5°, 바람직하게는 수평으로부터 ± 3°, 예를 들어 수평으로부터 ± 0°(즉, 측정 오차 내에서 완벽한 수직)인 배치를 지칭한다. 따라서, "실질적으로 수평"이란 용어는 "수평"이라는 용어를 포함한다.
두 개의 구성, 예를 들어 (i) 코팅 롤러의 길이방향 축에 대한 모놀리식 기판의 단부 표면 또는 (ii) 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 대한 코팅 롤러에 인접하는 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 평행"이라는 용어는 상기 구성들이 평행으로부터 ± 5°, 바람직하게는 평행으로부터 ± 3°, 예를 들어 평행한 상태로부터 ± 0°(즉, 측정 오차 내에서 완벽한 평행)인 배치를 지칭한다. 따라서, "실질적으로 평행"이란 용어는 "평행"이란 용어를 포함한다.
두 개의 구성, 예를 들어 코팅 롤러의 길이방향(즉, 원통형의) 축에 대해 모놀리식 기판의 복수의 채널과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 수직"이란 용어는 상기 구성들이 수직으로부터 ± 5°, 바람직하게는 수직으로부터 ± 3°, 예를 들어 수직으로부터 ± 0°(즉, 측정 오차 내에서 완벽한 수직)인 배치를 지칭한다. 따라서, "실질적으로 수직"은 "수직"이란 용어를 포함한다.
실시예
본 발명을 다음의 비제한적인 실시예에 의해 설명하겠다.
본 발명의 코팅 공정에서 사용하는 액체를 다음과 같이 제조하였다. 백금 질산염 용액 3330 g(15% Pt 함량(assay), 존슨 맛쎄이)을 탈이온수 4540 g에 첨가하였다. 로터 스테이터 믹서를 사용하여 혼합물을 중간 전단에 유지하였다. 시트르산 2100 g을 백금 질산염 용액에 첨가하고 용해될 때까지 교반하였다. 그 다음으로 ActigumTM CS-6 잔탄 검 25KG CTN (Cargill) 32 g을 첨가하여 용액을 고점도로 조정했다. 모든 ActigumTM가 용해되고 활성화될 때까지 액체를 교반했다. 생성된 용액은 0.5의 pH, 및 스핀들(spindle) #03을 사용하는 BrookfieldTM RVT 점도계를 사용하여 10 rpm에서 측정 시 1400 cP의 점도를 가졌다. (위에서 기술한 것과 같은) 통에 얻어진 액체를 채우고 본 발명의 방법을 사용하여 코팅 공정을 수행했다.
직경 304.8 mm x 높이 152.4 mm의 근청성 62 셀/㎠ (400 cpsi)의 관류 부품(flow through part)을 상기 방법으로 단부-코팅하였다. 코팅 공정 후 상기 부부품의 단부에 총 5.6g의 습윤 액체 덩어리가 도포되었다. 이어서, 상기 부품을 85℃의 공기를 상기 부품에 강제 통풍시켜 건조시키고 5분 동안 500 내지 550℃에서 하소시켰다.
하소 후에, 단부 코팅된 모놀리식 기판을 축 방향으로 분할하고, 0.01 mm 정밀도로 서로 다른 3 개의 지점에서 코팅 깊이를 측정하였다. 이들 3 개의 지점에서 코팅 깊이는 0.72 mm, 0.63 mm 및 0.81 mm였다. 따라서, 평균 코팅 깊이는 0.72 mm였다.
의심을 회피하기 위해, 본 명세서에서 인용된 임의의 모든 문헌의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
Claims (26)
- 모놀리식 기판(monolithic substrate)의 단부 표면을 액체로 코팅하는 방법으로서,
(a) 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 운반하는 단계; 및
(b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된(loaded) 코팅 롤러와 접촉시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 단계
를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서, (a) 단계는 (a) 모놀리식 기판용 운반 장치를 사용하여 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 운반하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, (a) 단계는 (a) 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 운반하여 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅 롤러의 회전면과 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 롤러는 원통형이고 그의 길이방향 축을 중심으로 회전 가능한 방법.
- 제4항에 있어서, (a) 단계는 (a) 모놀리식 기판을 모놀리식 기판의 단부 표면이 코팅 롤러의 길이방향 축에 실질적으로 평행하게 되는 배향으로 코팅 롤러로 운반하는 것을 포함하는 방법.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, (a) 단계는 (a) 모놀리식 기판을 모놀리식 기판의 복수 개의 채널이 코팅 롤러의 길이방향 축에 실질적으로 수직이 되게 하는 배향으로 코팅 롤러로 운반하는 단계를 포함하는 방법.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 롤러의 길이방향 축은 지면에 대해 실질적으로 수평인 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, (b) 단계는 (b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된 코팅 롤러의 회전면과 접촉시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, (b) 단계는 (b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된 코팅 롤러와 접촉시키고 모놀리식 기판을 코팅 롤러 위로 통과시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 것을 포함하는 방법.
- 제9항에 있어서, 코팅 롤러의 회전면은 비흡수성 표면인 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, (b) 단계는 (b) 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체가 로딩된 코팅 롤러와 접촉시키고 모놀리식 기판을 코팅 롤러 위로 통과시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, (b) 단계는 (b) 모놀리식 기판의 단부를 액체가 로딩된 코팅 롤러와 접촉시킴으로써 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하여 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 제조하는 것을 포함하고,
(c) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 제12항에 있어서, (c) 단계는 (c1) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조한 후, (c2) 모놀리식 기판을 하소하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 액체는 백금족 원소(PGM)의 염 또는 전이 금속의 염을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 액체는 용액인 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 실질적으로 모놀리식 기판의 단부 표면만을 액체로 코팅하는 방법.
- 모놀리식 기판의 단부 표면을 액체로 코팅하기 위한 장치로서,
(a) 모놀리식 기판용 운반 장치; 및
(b) 모놀리식 기판의 단부 표면 상에 액체를 도포하기 위한 코팅 롤러; 및
(c) 액체 도포기
를 포함하고, 운반 장치는 모놀리식 기판을 코팅 롤러로 운반하도록 배치되고, 액체 도포기는 코팅 롤러에 액체를 로딩하도록 배치되는 장치. - 제17항에 있어서, 운반 장치는 롤러 컨베이어, 벨트 컨베이어, 철망 컨베이어, 체인 컨베이어 또는 로봇 팔인 장치.
- 제17항 또는 제18항에 있어서, 코팅 롤러는 원통형이고 그의 길이방향 축을 중심으로 회전 가능한 장치.
- 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 도포기는 액체를 담기 위한 통(trough)을 포함하는 장치.
- 제20항에 있어서, 코팅 롤러는 지면에 대해 실질적으로 수평인 길이방향 축을 가지고, 통은 코팅 롤러의 바로 밑 또는 아래에 위치하는 장치.
- 제20항 또는 제21항에 있어서, 코팅 롤러는 코터 표면(coater surface)을 가지고, 통 및 코팅 롤러는 코팅 롤러의 코터 표면이 액체와 접촉하고/거나 액체에 담가지도록 배치되는 장치.
- 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 롤러는 모터로 구동되는 장치.
- 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 롤러는 모놀리식 기판이 운반 장치로부터 코팅 롤러의 코터 표면 위로 통과할 수 있게 배치되는 장치.
- 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
(d) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 위한 제2 운반 장치
를 더 포함하고, 제2 운반 장치는 모놀리식 기판을 코팅 롤러로부터 먼 쪽으로 운반하도록 배치되는 장치. - 제17항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
(e) 액체로 코팅된 단부 표면을 갖는 모놀리식 기판을 건조 및/또는 하소하기 위한 장치
를 더 포함하는 장치.
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