KR20240055004A

KR20240055004A - 기재를 코팅하기 위한 코팅 시스템 및 이를 이용하여 기재를 코팅하는 방법

Info

Publication number: KR20240055004A
Application number: KR1020247008605A
Authority: KR
Inventors: 유팅 리; 준콩 지앙; 윤페이 치; 청하오 덩; 젠청 리우; 아틸리오 시아니; 샤오민 인
Original assignee: 바스프 코포레이션
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2024-04-26
Also published as: WO2023020582A1; CN117940658A

Abstract

기재(10)를 코팅하기 위한 코팅 시스템은 이송될 고체 재료를 사전-칭량하고 투입하기 위한 투입 유닛(1); 칭량된 고체 재료를 코팅될 기재(10)로 이송 가스 유동에 의해 이송하기 위한 이송 유닛(2); 이송 가스 유동의 유동 방향(F)을 따라 이송 유닛의 하류측에 위치된, 기재를 수용하기 위한 수용 유닛(3); 및 투입 유닛(1), 이송 유닛(2) 및 수용 유닛(3)의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛(4)을 포함한다.

Description

기재를 코팅하기 위한 코팅 시스템 및 이를 이용하여 기재를 코팅하는 방법

본 발명은 기재(substrate), 특히 벽-유동 필터(wall-flow filter)를 위한 기재를 코팅하기 위한 코팅 시스템, 및 이 코팅 시스템을 이용하여 기재를 코팅하는 방법에 관한 것이다.

소정의 내연 기관, 예를 들어 희박 연소 엔진, 디젤 엔진, 천연 가스 엔진, 발전소, 소각로, 및 가솔린 엔진은 상당한 양의 검댕(soot) 및 다른 미립자 물질을 갖는 배기 가스를 생성하는 경향이 있다. 보통, 미립자 물질 배출은 PM-함유 배기 가스를 벽-유동 필터를 통해 통과시킴으로써 개선될 수 있다.

디젤 벽-유동 필터는 디젤 엔진의 배기 가스로부터 탄소 검댕을 제거하는 데 효율적인 것으로 입증되었다. 가장 널리 사용되는 디젤 미립자 필터는 필터 본체의 다공성 벽 상에 검댕을 포획함으로써 디젤 배기 가스를 필터링하는 벽-유동 필터이다. 벽-유동 필터는 배기 유동을 유의하게 방해하지 않으면서 검댕의 거의 완전한 여과를 제공하도록 설계된다.

필터, 예컨대 우수한 여과 효율 및 낮은 배압(backpressure)을 갖는 벽-유동 필터를 얻기 위해 개선된 코팅 시스템 및 코팅 방법을 제공할 필요가 있다.

최근에, 유로 6d 및 차이나 6b와 같은 훨씬 더 엄격한 규제가 부과되었고, 종래의 촉매 필터 기술은 추가의 개선 없이 고객의 미립자 물질 배출 목표 및 배기 시스템 배압 목표를 동시에 충족시킬 수 없었다. 이는 차세대 촉매 필터(또는 FWC)의 개발 및 동시에 이러한 차세대 제품을 대규모로 생산할 수 있는 새로운 코팅 시스템의 개발에 대한 긴급한 필요성을 생성하였다.

본 발명의 목적은 우수한 여과 효율 및 낮은 배압을 갖는 필터를 더 효율적으로 제조하기 위한 개선된 코팅 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 우수한 여과 효율 및 낮은 배압을 갖는 필터를 더 효율적으로 제조하기 위한 개선된 코팅 방법을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 일 태양은 기재를 코팅하기 위한 코팅 시스템으로서, 이송될 고체 재료를 사전-칭량하고 투입하기 위한 투입 유닛; 칭량된 고체 재료를 코팅될 기재로 이송 가스 유동에 의해 이송하기 위한 이송 유닛; 이송 가스 유동의 유동 방향을 따라 이송 유닛의 하류측에 위치된, 기재를 수용하기 위한 수용 유닛; 투입 유닛, 이송 유닛 및 수용 유닛의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는, 코팅 시스템에 관한 것이다.

일 실시예에서, 투입 유닛은 분배 포트를 갖는 재료 용기 및 재료 용기 내에 배열되는 분배 기구를 구비하는 자동 재료 투입 장치; 재료 전달 용기; 및 칭량 장치를 포함할 수 있으며, 분배 기구는 고체 재료를 분배 포트를 통해 재료 전달 용기 내로 분배하는 데 사용되고, 칭량 장치는 재료 전달 용기 내의 고체 재료를 칭량하는 데 사용된다.

일 실시예에서, 분배 기구 및 칭량 장치는 제어 유닛과 각각 통신할 수 있으며, 제어 유닛은 재료 전달 용기 내로 분배되는 고체 재료의 중량 측정 값을 칭량 장치로부터 수신하고, 중량 측정 값을 이송될 고체 재료의 설정 중량과 비교하며, 제어 유닛은 중량 측정 값이 설정 중량 ± 5%의 범위 내인 경우에 고체 재료의 분배를 중지시키도록 분배 기구를 제어할 것이다.

일 실시예에서, 이송 유닛은 입구 단부 및 출구 단부를 갖는 이송 파이프로서, 입구 단부와 출구 단부 사이에 제1 체크 밸브 및 제2 체크 밸브가 제공되는, 상기 이송 파이프; 이송 파이프의 출구 단부로부터 수용 유닛으로 유동하는 이송 가스 유동을 생성하기 위한 팬(fan); 및

팬을 이송 파이프의 출구 단부 및 수용 유닛과 유동적으로 연통시키는 연결 파이프라인

을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 이송 파이프는 수직으로 배열될 수 있고, 그의 입구 단부는 깔때기 형상이며, 이송 유닛은 팬과 이송 파이프 사이에 배열되는 가스 완충 박스; 팬과 가스 완충 박스 사이에 배열되는 냉각기; 냉각기와 가스 완충 탱크 사이에 제공되는 제1 제어 밸브; 가스 완충 박스와 이송 파이프 사이에 제공되는 제2 제어 밸브; 및 연결 파이프라인을 외부 환경과 유동적으로 연통시키는, 냉각기와 제1 제어 밸브 사이에 제공되고 제3 제어 밸브가 배치되는 분기 파이프를 추가로 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 수용 유닛은 기재를 고정적으로 유지하기 위한 유지 기구를 포함할 수 있고, 유지 기구는 연결 파이프라인에 의해 팬에 기밀식으로 연결된다.

바람직하게는, 유지 기구는 상이한 크기들의 기재들을 유지하도록 조절될 수 있는 팽창가능 가요성 홀더이다.

일 실시예에서, 연결 파이프라인은 팬 및 이송 파이프의 출구 단부에 연결되고 제1 단면을 갖는 제1 파이프 섹션, 및 수용 유닛에 연결되는 제2 테이퍼형 파이프 섹션을 포함하며, 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최소 단면은 제1 단면과 동일하고, 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최대 단면은 기재의 단면보다 더 크거나 이와 동일한 제2 단면으로서 정의된다.

일 실시예에서, 제1 단면의 직경은 0.3D 내지 0.75D, 바람직하게는 0.4D 내지 0.6D의 범위일 수 있다. 제2 단면의 최대 직경은 1D 내지 1.2D, 바람직하게는 1.02D 내지 1.1D의 범위일 수 있다. 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 높이는 0.3D 내지 0.9D, 바람직하게는 0.4D 내지 0.8D의 범위일 수 있고, D는 기재의 원형 단면의 직경을 또는 기재가 타원형 원통인 경우 기재의 타원형 단면의 단축(minor axis)을 의미한다.

당업자는 원형 원통이 원형 단면을 갖고 타원형 원통이 타원형 단면을 갖는 것을 이해할 수 있다.

일 실시예에서, 기재의 D가 95 mm 내지 155 mm의 범위인 경우, 제1 단면의 직경은 60 mm 내지 100 mm의 범위, 예를 들어 60 mm 또는 100 mm일 수 있고, 제2 단면의 최대 직경은 96 내지 160 mm의 범위, 예를 들어 98 또는 155 mm일 수 있으며, 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 높이는 60 mm 내지 130 mm의 범위일 수 있다.

다른 실시예에서, 연결 파이프라인은 팬 및 이송 파이프의 출구 단부에 연결되고 제1 단면을 갖는 제1 파이프 섹션, 수용 유닛에 연결되는 제2 테이퍼형 파이프 섹션, 및 제1 파이프 섹션과 제2 테이퍼형 파이프 섹션을 연결하는 제3 파이프 섹션을 포함할 수 있고, 제3 파이프 섹션은 그의 테이퍼형 연결 부분에 의해 제1 파이프 섹션에 연결되며, 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최대 단면은 제2 단면으로서 정의되고, 제2 단면은 기재의 단면보다 더 크거나 이와 동일하며, 제3 파이프 섹션의 단면은 제3 단면으로서 정의되고, 제3 단면은 제1 단면보다 더 크고 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최소 단면과 동일하다.

일 실시예에서, 기재는 필터 기재, 특히 입구 면 및 출구 면을 갖는 벽-유동 필터 기재일 수 있고, 기재는 그의 입구 면이 이송 유닛을 향하는 상태로 팽창가능 가요성 홀더에 배열된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 코팅 시스템은 코팅될 기재를 수용 유닛으로 전달하고 코팅된 기재를 수용 유닛으로부터 제거하기 위한 자동 전달 기구를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 코팅 시스템을 이용하여 기재를 코팅하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 기재를 제공하는 단계; 수용 유닛에서 기재를 고정적으로 유지하는 단계; 기재 상에 코팅될 고체 재료를 투입 유닛에 의해 사전-칭량하는 단계; 칭량된 고체 재료를 이송 가스 유동과 혼합하고, 이들을 이송 유닛에 의해 수용 유닛으로 이송하여 기재를 코팅하는 단계; 및 코팅된 기재를 수용 유닛으로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법에서, 기재는 벽-유동 필터를 위한 기재일 수 있다.

본 발명에 따른 코팅 시스템은 추가의 개선 없이 고객의 미립자 물질 배출 목표 및 배기 시스템 배압 목표를 동시에 충족시킬 수 있다. 이러한 새로운 코팅 시스템에 의해 얻어진 제품(촉매 필터)은 미립자 물질에 대해 더 높은 포획 효율을 갖고, 동시에 코팅 시스템은 이러한 제품을 대규모로 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 코팅 시스템의 일 실시예의 개략 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 투입 유닛의 개략 구조도를 도시한다.
도 3은 서로 연결된 이송 유닛 및 수용 유닛을 도시하는 개략 구조도이다.
도 4는 서로 연결된 이송 파이프 및 연결 파이프라인을 도시하는 개략 구조도이다.
도 5는 본 발명에 따른, 이송 파이프를 수용 유닛에 연결하기 위한 연결 섹션의 일 실시예를 도시하는 개략 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른, 이송 파이프를 수용 유닛에 연결하기 위한 연결 섹션의 다른 실시예를 도시하는 개략 구조도이다.
도 7은 본 발명에 따른, 벽-유동 필터를 위한 기재의 일 실시예를 도시하는 개략 구조도이다.

부정 관사("a", "an", "the")는 상기 관사에 뒤따르는 용어에 의해 지정된 종류들 중 하나 이상을 의미한다.

본 개시의 맥락에서, 특징부에 대해 언급된 임의의 특정 값들(범위에서 종점으로서 언급된 특정 값들을 포함함)이 재조합되어 새로운 범위를 형성할 수 있다.

본 개시의 맥락에서, 그렇게 한정된 각각의 태양은, 반대로 명백하게 지시되지 않는 한, 임의의 다른 태양 또는 태양들과 조합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리한 것으로 나타난 임의의 특징부는 바람직하거나 유리한 것으로 나타난 임의의 다른 특징부 또는 특징부들과 조합될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기재(10)를 코팅하기 위한 코팅 시스템의 일 실시예의 개략 블록도를 도시한다. 코팅 시스템은 주로 투입 유닛(1); 이송 유닛(2); 수용 유닛(3); 및 투입 유닛(1), 이송 유닛(2) 및 수용 유닛(3)의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛(4)을 포함한다. 투입 유닛(1)은 이송될 고체 재료를 사전-칭량하고 투입하는 데 사용되고, 이송 유닛(2)은 칭량된 고체 재료를 이송 가스 유동에 의해 코팅될 기재(10)로 이송하는 데 사용된다. 게다가, 수용 유닛(3)은 기재를 수용하는 데 사용되고, 이송 가스 유동의 유동 방향(F)을 따라 이송 유닛의 하류측에 위치된다. 이러한 발명에서, 기재는 미립자 필터, 특히 벽-유동 필터를 위한 기재일 수 있다. 그러나, 당업자는 기재가 또한 코팅될 필요가 있는 다른 유형의 기재일 수 있음을 이해하여야 한다.

바람직한 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 투입 유닛(1)은 자동 재료 투입 장치(11), 재료 전달 용기(15) 및 칭량 장치(16)를 포함할 수 있다. 자동 재료 투입 장치(11)가 분배 포트(또는 분배 튜브)(12)를 갖는 재료 용기(13) 및 재료 용기 내에 배열되는 분배 기구(14)를 포함하도록 구성된다는 것을 도면으로부터 알 수 있다. 이송될 고체 재료는 재료 용기 내에 수용되고, 분배기구(14)는 고체 재료를 분배 포트(12)를 통해 컵과 같은 재료 전달 용기(15) 내로 분배하는 데 사용되며, 재료 전달 용기 내의 고체 재료는 칭량 장치에 의해 칭량된다. 일례에서, 분배 기구(14)는 예를 들어 고체 재료를 비스듬히 배열된 분배 파이프 내로 밀어내기 위한 나사형 스크루(threaded screw) 기구일 수 있다.

상기 투입 유닛(1)에서, 분배 기구(14) 및 칭량 장치(16)는 제어 유닛(4)과 각각 통신하며, 제어 유닛(4)은 재료 전달 용기 내로 분배되는 고체 재료의 중량 측정 값(W1)을 칭량 장치(16)로부터 수신하고, 중량 측정 값(W1)을 이송될 고체 재료의 설정 중량(W)과 비교하며, 제어 유닛(4)은 중량 측정 값(W1)이 설정 중량(W) ± 5%의 범위 내인 경우에 고체 재료의 분배를 중지시키도록 분배 기구(14)를 제어할 것이다.

실제 작동에서, 고체 재료의 중량 측정 값(W1)은 칭량 장치(16)의 중량 측정 값(Wt)에서 재료 전달 용기(15)의 중량(Wc)을 뺀 것이다. 재료 전달 용기(15)의 벽에 일부 고체 재료가 부착하는 것을 피하기 어렵기 때문에, 재료 전달 용기(15) 내의 고체 재료를 이송 유닛(2)으로 공급한 후에, 재칭량을 위해 빈 재료 전달 용기(15)를 칭량 장치(16) 상에 두는 것이 필요하며, 측정된 값이 Wr이고, 이어서 Wt - Wr이 이송 유닛(2)으로 공급되는 실제 재료 중량(G)이다. 실제 재료 중량(G)이 규정된 범위 내, 예를 들어 설정 중량(W) ± 5%의 범위 내에 있는 경우, 투입 유닛(1)은 다음 기재를 위한 고체 재료를 계속 칭량할 것이고, 그렇지 않으면, 칭량 장치(16)는 이때 코팅된 기재를 "불합격 제품"으로서 마킹하도록 제어 유닛에 신호를 송신할 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 이송 유닛(2)은 팬(5), 이송 파이프(21), 및 팬(5)을 이송 파이프의 출구 단부(21b) 및 수용 유닛(3)과 유동적으로 연통시키는 연결 파이프라인(22)을 포함할 수 있다.

특히 도 4를 참조하면, 입구 단부(21a) 및 출구 단부(21b)를 갖는 이송 파이프(21)는 수직으로 배열되고, 그의 입구 단부(21a)는 바람직하게는 깔때기 형상이다. 제1 체크 밸브(즉, 일방향 밸브)(V1) 및 제2 체크 밸브(V2)가 이송 파이프(21)의 입구 단부와 출구 단부 사이에 제공될 수 있고, 제1 체크 밸브(V1) 및 제2 체크 밸브(V2)는 각각 제어 유닛(4)과 통신하고, 이들 밸브의 개폐가 제어 유닛(4)에 의해 제어된다. 예를 들어, 이송 파이프(21)의 상부 부분에서의 제1 체크 밸브(V1)가 먼저 개방될 수 있고, 고체 재료가 재료 전달 용기(15)로부터 이송 파이프(2) 내로 공급될 수 있으며, 이어서 제1 체크 밸브(V1)가 폐쇄되고, 마지막으로 제2 체크 밸브(V2)가 개방된다. 중력의 작용 하에, 고체 재료는 이송 파이프라인(22) 내로 이송되고, 팬(5)으로부터의 이송 공기 유동에 의해 수용 유닛(3)으로 이송될 것이다. 2개의 체크 밸브를 제공하는 주 목적은 고체 재료가 이송 파이프(21) 내로 공급될 때 팬(5)으로부터의 이송 공기 유동에 의해 고체 재료가 역방향으로 내뿜어져 고체 재료의 손실을 초래하는 것을 방지하기 위한 것이다.

도 3을 다시 참조하면, 이송 공기 유동의 안정성을 유지하기 위해, 이송 유닛(2)은 팬(5)과 이송 파이프(21) 사이에 배열된 가스 완충 박스(23)를 추가로 포함한다. 팬이 과열되는 것을 방지하기 위해, 팬(5)과 가스 완충 탱크(2) 사이에 냉각기(24)가 제공된다. 게다가, 냉각기(24)와 가스 완충 박스(23) 사이에 제1 제어 밸브(25)가 제공되고, 이송 가스 유동의 속도를 제어하기 위해 가스 완충 박스(23)와 이송 파이프(21) 사이에 제2 제어 밸브(26)가 제공된다. 또한, 연결 파이프(22)를 외부 환경과 유동적으로 연통시킬 수 있는 분기 파이프(27)가 제1 제어 밸브(25)와 냉각기(24) 사이에 추가로 배열될 수 있고, 분기 파이프(27)에 제3 제어 밸브(28)가 배열될 수 있으며, 제3 제어 밸브(28)는 코팅 시스템이 작동할 때 완전히 또는 부분적으로 개방될 수 있어 이송 유닛(2)에서의 이송 공기 유동의 유량을 제어할 수 있다. 코팅 공정의 안정성을 제어하기 위해, 이송 공기 스트림의 유량을 모니터링하기 위해 연결 파이프(22)에서 제2 제어 밸브(26)의 하류측에 유동 센서(29)가 또한 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 수용 유닛(3)은 코팅될 기재(10)를 고정적으로 유지하기 위한 유지 기구(31)를 포함할 수 있고, 유지 기구는 연결 파이프(22)에 의해 팬(5)에 기밀식으로 연결될 수 있다. 유리하게는, 유지 기구(31)는 상이한 크기들의 기재(10)들을 수용하도록 조절될 수 있는 팽창가능 가요성 홀더이다. 예를 들어, 팽창가능 가요성 홀더는 수영 링(swimming ring) 또는 타이어의 형태일 수 있다.

본 발명에서, 도 7을 참조하면, 기재(10)는 예를 들어 벽-유동 필터용 기재이고, 입구 면(10a) 및 출구 면(10b)을 가지며, 여기서 기재(10)는 그의 입구 면(10a)이 이송 유닛(2)을 향하는 상태로, 다시 말하면, 그의 입구 면(10a)이 연결 파이프(22)를 향하는 상태로 팽창가능 가요성 홀더에 배열된다. 이러한 도면에 도시된 기재는 원형 단면을 가지며, 상대적으로 작은 크기를 갖는 기재의 단면의 직경(D)은 95 mm 내지 155 mm의 범위일 수 있는 반면, 상대적으로 큰 크기를 갖는 기재의 단면의 직경(D)은 예를 들어 160 mm 내지 350 mm의 범위일 수 있다.

도시되지 않은 일 실시예에서, 기재의 단면은 타원형일 수 있으며, 이 경우에, 상대적으로 작은 크기를 갖는 기재의 타원형 단면의 단축(D)은 95 mm 내지 155 mm의 범위일 수 있는 반면, 상대적으로 큰 크기를 갖는 기재의 단면의 단축(D)은 160 mm 내지 350 mm의 범위일 수 있다.

도 5를 다시 참조하면, 본 발명에 따른, 이송 파이프(21)를 수용 유닛(3)에 연결하기 위한 연결 파이프라인(22)의 연결 섹션의 일 실시예를 도시하는 개략 구조도이다.

도 3 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 연결 파이프라인(22)은 팬(5) 및 이송 파이프의 출구 단부(21b)에 연결되고 제1 단면을 갖는 제1 파이프 섹션(22a), 및 수용 유닛(3)에 연결되는 제2 테이퍼형 파이프 섹션(22b)을 포함하며, 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최소 단면은 제1 단면과 동일하고, 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최대 단면은 기재(10)의 단면보다 더 크거나 이와 동일한 제2 단면으로서 정의된다.

도 5에 도시된 연결 파이프라인의 상기 연결 섹션의 구성은 작은 크기를 갖는 기재에 특히 적합한데, 예를 들어 기재(10)의 단면의 직경/단축(D)이 95 mm 내지 155 mm의 범위이다. 이러한 경우에, 제1 단면의 직경은 0.3D 내지 0.75D, 바람직하게는 0.4D 내지 0.6D, 예를 들어 60 mm 내지 100 mm의 범위일 수 있고, 제2 단면의 최대 직경은 1D 내지 1.2D, 바람직하게는 1.02D 내지 1.1D, 예를 들어 95 내지 155 mm의 범위일 수 있으며, 제2 테이퍼형 파이프 섹션(22b)의 높이는 0.3D 내지 0.9D, 바람직하게는 0.4D 내지 0.8D, 예를 들어 60 mm 내지 130 mm의 범위일 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른, 이송 파이프(21)를 수용 유닛(3)에 연결하기 위한 연결 파이프라인(22)의 연결 섹션의 다른 실시예를 도시하는 개략 구조도이다. 도 6에 도시된 연결 파이프라인의 상기 연결 섹션의 구성은 더 큰 크기를 갖는 기재에 특히 적합한데, 예를 들어 기재의 단면의 직경/단축(D)이 160mm 내지 350mm의 범위이다.

이러한 실시예에서, 연결 파이프라인(22)은 팬(5) 및 이송 파이프(21)의 출구 단부(21b)에 연결되고 제1 단면을 갖는 제1 파이프 섹션(22a), 수용 유닛(3)에 연결되는 제2 테이퍼형 파이프 섹션(22b), 및 제1 파이프 섹션(22a)을 제2 테이퍼형 파이프 섹션(22b)과 연결하는 제3 파이프 섹션(22c)을 포함하고, 제3 파이프 섹션은 그의 테이퍼형 연결 부분(22d)에 의해 제1 파이프 섹션(22b)에 연결되며, 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최대 단면은 제2 단면으로서 정의되고, 제2 단면은 기재(10)의 단면보다 더 크거나 이와 동일하며, 제3 파이프 섹션의 단면은 제3 단면으로서 정의되고, 여기서 제3 단면은 제1 단면보다 더 크고 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최소 단면과 동일하다. 예를 들어, 일례에서, 제1 단면의 직경은 0.17D 내지 0.375D일 수 있고, 제3 단면의 직경은 0.28D 내지 0.625D일 수 있으며, 제2 단면의 직경은 D 이상일 수 있다. 구체적으로, 제1 단면의 직경은 60 mm일 수 있고, 제3 단면의 직경은 100 mm일 수 있으며, 제2 단면의 직경은 350 mm일 수 있다.

도 5를 추가로 참조하면, 본 발명에 따른 코팅 시스템은 코팅될 기재(10)를 수용 유닛으로 전달하고 코팅된 기재를 수용 유닛으로부터 제거하기 위한 자동 전달 기구(6)를 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 자동 전달 기구(6)는 로봇일 수 있다.

본 발명은 또한 벽-유동 필터와 같은 제품을 얻기 위해 전술된 코팅 시스템을 이용하여 기재(10)를 코팅하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 기재(10)를 제공하는 단계; 수용 유닛(3)에서 기재를 고정적으로 유지하는 단계; 기재 상에 코팅될 고체 재료를 투입 유닛(1)에 의해 사전-칭량하는 단계; 칭량된 고체 재료를 이송 가스 유동과 혼합하고, 이들을 이송 유닛(2)에 의해 수용 유닛(3)으로 이송하여 기재를 코팅하는 단계; 및 코팅된 기재를 수용 유닛(3)으로부터 제거하는 단계를 포함한다.

기재(10)를 제공하는 단계에서, 기재의 배치(batch)가 적절한지 여부를 판단하기 위해 제공된 기재를 스캔하도록 스캐닝 장치(도면에 도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 기재의 배치가 적절하다면, 기재는 수용 유닛(3)에서 고정 및 유지될 것이며, 그렇지 않으면, 기재는 불합격 기재로서 판단될 것이다.

기재 상에 코팅될 고체 재료를 투입 유닛(1)에 의해 사전-칭량하는 단계에서, 실제로 이송 유닛(2) 내로 공급되는 고체 재료의 중량(G)은 칭량 장치(16)에 의해 또한 측정되고 설정 중량(W)과의 비교를 위해 제어 유닛으로 송신될 수 있다. G가 설정 중량(W) ± 5%의 범위 내에 있는 경우, 계량 유닛은 다음 기재를 위한 고체 재료를 계속 칭량할 것이고, 그렇지 않으면, 그것은 코팅된 기재를 불합격 제품으로서 마킹하도록 제어 유닛에 신호를 송신할 것이다.

칭량된 고체 재료를 이송 가스 유동과 혼합하고, 이들을 이송 유닛(2)에 의해 수용 유닛(3)으로 이송하여 기재를 코팅하는 단계에서, 이송 가스 유동의 유량은 제1 제어 밸브, 제2 제어 밸브 및 제3 제어 밸브에 의해 제어될 수 있다.

적격 제품 특성 및 외관을 갖는 획득된 제품을 제조하기 위해, 상이한 크기들을 갖는 기재들에 대해 상이한 유량들을 갖는 이송 가스 유동이 제공될 수 있다. 예를 들어, 100 mm 미만의 단면 직경 또는 단축을 갖는 기재의 경우, 이송 공기 유동의 유량은 600±40 m³/h로서 선택될 수 있고; 100 mm 내지 160 mm의 범위의 단면 직경 또는 단축을 갖는 기재의 경우, 이송 공기 유동의 유량은 300 m³/h 내지 800 m³/h의 범위이도록 선택될 수 있다. 한편, 더 큰 크기를 갖는 기재의 경우, 이송 공기 유동의 유량은 500 m³/h 내지 1000 m³/h의 범위이도록 선택될 수 있다. 게다가, 코팅 동안에, 20초와 같은 소정 기간 동안, 코팅될 기재를 퍼징하기(purge) 위해 적합한 유량을 갖는 이송 가스 유동을 사용하는 것이 필요하다. 유량이 적합하지 않고 퍼징 시간이 충분하지 않은 경우, 얻어진 제품은 적격하지 않을 수 있다.

코팅된 기재를 수용 유닛(3)으로부터 제거하는 단계 후에, 얻어진 제품이 적격인지 여부를 배압 시험에 의해 판단하는 것이 가능하다. 예를 들어, 요구되는 제품의 배압이 P이고 측정된 배압 Pt = P(1±5%)인 경우, 제품은 적격 제품으로서 판단될 수 있으며, 그렇지 않으면, 그것은 부적격 제품(불합격 제품)으로서 판단될 수 있다.

당업자에 의해 고려될 수 있는 다양한 수정 및 변형이 본 개시의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 상기에 개시된 실시예들에 대해 이루어질 수 있다. 본 개시에 따르면, 다른 실시예들이 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 설명 및 그의 개시된 예들은 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 개시의 보호 범주는 첨부된 청구범위 및 그들의 등가물에 의해 규정되어야 한다.

Claims

기재(substrate)(10)를 코팅하기 위한 코팅 시스템으로서,
이송될 고체 재료를 사전-칭량하고 투입하기 위한 투입 유닛(1);
칭량된 고체 재료를 코팅될 상기 기재(10)로 이송 가스 유동에 의해 이송하기 위한 이송 유닛(2);
상기 이송 가스 유동의 유동 방향(F)을 따라 상기 이송 유닛의 하류측에 위치된, 상기 기재를 수용하기 위한 수용 유닛(3);
상기 투입 유닛(1), 상기 이송 유닛(2) 및 상기 수용 유닛(3)의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛(4)
을 포함하는, 코팅 시스템.
제1항에 있어서, 상기 투입 유닛(1)은,
분배 포트(12)를 갖는 재료 용기(13) 및 상기 재료 용기 내에 배열되는 분배 기구(14)를 포함하는 자동 재료 투입 장치(11);
재료 전달 용기 (15); 및
칭량 장치(16)
를 포함하고,
상기 분배 기구(14)는 상기 고체 재료를 상기 분배 포트(12)를 통해 상기 재료 전달 용기(15) 내로 분배하는 데 사용되고, 상기 칭량 장치는 상기 재료 전달 용기 내의 상기 고체 재료를 칭량하는 데 사용되는, 코팅 시스템.
제2항에 있어서,
상기 분배 기구(14) 및 상기 칭량 장치(16)는 상기 제어 유닛(4)과 각각 통신하며, 상기 제어 유닛(4)은 상기 재료 전달 용기 내로 분배되는 상기 고체 재료의 중량 측정 값을 상기 칭량 장치(16)로부터 수신하고, 상기 중량 측정 값을 이송될 상기 고체 재료의 설정 중량과 비교하며, 상기 제어 유닛(4)은 상기 중량 측정 값이 상기 설정 중량과 동일한 경우에 상기 고체 재료의 분배를 중지시키도록 상기 분배 기구(14)를 제어할, 코팅 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이송 유닛(2)은,
입구 단부(21a) 및 출구 단부(21b)를 갖는 이송 파이프(21)로서, 상기 입구 단부와 상기 출구 단부 사이에 제1 체크 밸브(V1) 및 제2 체크 밸브(V2)가 제공되는, 상기 이송 파이프(21);
상기 이송 파이프의 상기 출구 단부(21b)로부터 상기 수용 유닛(3)으로 유동하는 이송 가스 유동을 생성하기 위한 팬(fan)(5); 및
상기 팬(5)을 상기 이송 파이프의 상기 출구 단부(21b) 및 상기 수용 유닛(3)과 유동적으로 연통시키는 연결 파이프라인(22)
을 포함하는, 코팅 시스템.
제4항에 있어서, 상기 이송 파이프는 수직으로 배열되고, 그의 입구 단부(21a)는 깔때기 형상이며,
상기 이송 유닛(2)은,
상기 팬(5)과 상기 이송 파이프(21) 사이에 배열되는 가스 완충 박스(23);
상기 팬(5)과 상기 가스 완충 박스(23) 사이에 배열되는 냉각기(24);
상기 냉각기와 상기 가스 완충 탱크 사이에 제공되는 제1 제어 밸브(25);
상기 가스 완충 박스(23)와 상기 이송 파이프(21) 사이에 제공되는 제2 제어 밸브(26); 및
상기 연결 파이프라인(22)를 외부 환경과 유동적으로 연통시키는, 상기 냉각기(24)와 상기 제1 제어 밸브(25) 사이에 제공되고 제3 제어 밸브(28)가 배치되는 분기 파이프(27)
를 추가로 포함하는, 코팅 시스템.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 수용 유닛(3)은,
상기 기재(10)를 고정적으로 유지하기 위한 유지 기구(31)를 포함하고, 상기 유지 기구는 상기 연결 파이프라인(22)에 의해 상기 팬(5)에 기밀식으로 연결되는, 코팅 시스템.
제6항에 있어서, 상기 유지 기구(31)는 상이한 크기들의 기재들을 유지하도록 조절될 수 있는 팽창가능 가요성 홀더인, 코팅 시스템.
제7항에 있어서, 상기 연결 파이프라인(22)은 상기 팬(5) 및 상기 이송 파이프의 상기 출구 단부(21b)에 연결되고 제1 단면을 갖는 제1 파이프 섹션(22a), 및 상기 수용 유닛(3)에 연결되는 제2 테이퍼형 파이프 섹션(22b)을 포함하며, 상기 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최소 단면은 상기 제1 단면과 동일하고, 상기 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최대 단면은 상기 기재(10)의 단면보다 더 크거나 이와 동일한 제2 단면으로서 정의되는, 코팅 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제1 단면의 직경은 0.3D 내지 0.75D, 바람직하게는 0.4D 내지 0.6D의 범위이고; 상기 제2 단면의 최대 직경은 1D 내지 1.2D, 바람직하게는 1.02D 내지 1.1D의 범위이고, 상기 제2 테이퍼형 파이프 섹션(22b)의 높이는 0.3D 내지 0.9D, 바람직하게는 0.4D 내지 0.8D의 범위이며, D는 상기 기재의 원형 단면의 직경을 또는 상기 기재가 타원형 원통인 경우 상기 기재의 타원형 단면의 단축(minor axis)을 의미하는, 코팅 시스템.
제7항에 있어서, 상기 연결 파이프라인(22)은 상기 팬(5) 및 상기 이송 파이프의 상기 출구 단부(21b)에 연결되고 제1 단면을 갖는 제1 파이프 섹션(22a), 상기 수용 유닛(3)에 연결되는 제2 테이퍼형 파이프 섹션(22b), 및 제1 파이프 섹션(22a)을 상기 제2 테이퍼형 파이프 섹션(22b)과 연결하는 제3 파이프 섹션(22c)을 포함하고, 상기 제3 파이프 섹션은 그의 테이퍼형 연결 부분(22d)에 의해 상기 제1 파이프 섹션(22b)에 연결되며, 상기 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최대 단면은 제2 단면으로서 정의되고, 상기 제2 단면은 상기 기재(10)의 단면보다 더 크거나 이와 동일하며, 상기 제3 파이프 섹션의 단면은 제3 단면으로서 정의되고, 상기 제3 단면은 상기 제1 단면보다 더 크고 상기 제2 테이퍼형 파이프 섹션의 최소 단면과 동일한, 코팅 시스템.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재(10)는 벽-유동 필터(wall-flow filter)를 위한 기재이고, 입구 면(10a) 및 출구 면(10b)을 가지며, 상기 기재(10)는 그의 입구 면(10a)이 상기 이송 유닛(2)을 향하는 상태로 상기 팽창가능 가요성 홀더에 배열되는, 코팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 코팅될 기재(10)를 상기 수용 유닛으로 전달하고 코팅된 기재를 상기 수용 유닛으로부터 제거하기 위한 자동 전달 기구(6)를 추가로 포함하는, 코팅 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 코팅 시스템을 이용하여 기재(10)를 코팅하는 방법으로서,
상기 기재(10)를 제공하는 단계;
상기 수용 유닛(3)에서 상기 기재를 고정적으로 유지하는 단계;
상기 기재 상에 코팅될 고체 재료를 투입 유닛(1)에 의해 사전-칭량하는 단계;
상기 칭량된 고체 재료를 상기 이송 가스 유동과 혼합하고, 이들을 상기 이송 유닛(2)에 의해 상기 수용 유닛(3)으로 이송하여 상기 기재를 코팅하는 단계; 및
코팅된 기재를 상기 수용 유닛(3)으로부터 제거하는 단계
를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 기재(10)는 벽-유동 필터를 위한 기재인, 방법.