本公开内容涉及用低粘度涂覆溶液涂覆基材，特别是其中包括多个孔或通道的基材。
背景技术：
催化转化器用于移除和/或转化废气中的有害组分是众所周知的。尽管催化转化器具有用于该目的的各种结构，然而一种结构形式是催化涂覆的刚性骨架整料基材，或具有多个纵向通道或孔室(cell)以提供具有高表面积的催化涂覆体的蜂窝式元件。刚性整料基材可由陶瓷和其他材料制成。该类材料及其结构例如描述于美国专利3,331,787和3,565,830中，各自通过引用并入本文。
整料蜂窝基材通常具有入口端和出口端，多个彼此相邻的孔室沿基材体的长度从入口端延伸至出口端。这些蜂窝基材通常具有约100-600个孔室/平方英寸(cpsi)；然而，孔室密度可为约10-约1200cpsi。孔可具有圆形、正方形、三角形或六边形孔室形状。
整料蜂窝基材的开孔正面区域可占表面积的约50-约85％，并且孔室壁厚度可为约0.5-约10密耳，其中1密耳为0.001英寸。孔室还可由厚度为约0.5-约60密耳(0.012-1.5mm)的壁彼此隔开。对于2密耳孔室壁厚的600cpsi基材而言，开孔正面面积可高达91％。
基材的孔室壁可为多孔或无孔的、光滑的或粗糙的。对于多孔壁，平均壁孔直径可为约0.1-约100微米，且壁孔隙率可为10-约85％。
该整料催化基材可具有沉积在基材孔室壁上的一个、两个或更多个催化涂层。催化材料可作为溶液中的溶解化合物或作为淤浆中的悬浮固体来负载。将载体和涂层引入孔室中并以湿态沉积在壁上，然后可干燥和煅烧。该涂覆工艺涉及使用真空将溶液或淤浆吸入孔室中达预定的距离，其中当移除载体液体时，预定量的催化材料然后可粘附到壁上。涂覆操作可能不会将相同量的催化材料沉积到不同孔室的壁上，或者可能不会将溶液或浆液以均一的距离吸入各孔室中。此外，会难以将低粘度材料均匀地分布在整个基材上，并且会难以通过施加真空(例如，避免设备的过喷和污染)将低粘度材料精确地抽入基材中。此外，当使用已知的系统将溶液抽入基材中时，具有低固含量的溶液通常从基材中滴出或以不希望的方式与设备和/或人员接触。希望减少涂覆整料催化基材所需的时间，同时提高催化材料深度和负载的均一性以改进生产效率。同样希望解决上文所述的其他难题。
技术实现要素：
本公开内容的概述
本公开内容提供了可用于将一种或多种洗涂层(washcoat)提供到基材上的涂覆系统和方法。特别地，可将包含催化材料的洗涂层施加到基材中的通道壁以形成催化基材。所述涂覆系统和方法可用作多站式涂覆系统和方法的一部分。
因此，在一个或多个实施方案中，本公开内容可提供一种涂覆系统，其包括：
涂覆容器，其包括：
由壁限定并且设置用于接收基材的接收室；
位于接收室下方的流体入口；和
位于接收室下方的容器阀；
设置用于与涂覆容器不透流体地接合的容器盖；
填充传感器；
设置用于将涂覆溶液输送至流体入口的供应泵；
设置用于从容器阀接收涂覆溶液的返回泵；和
任选的真空泵。
在进一步的实施方案中，所述涂覆系统可就以下描述中的一个或多个进行表征，所述描述可以以任何数量和顺序进行组合。
可设置接收室以使得涂覆溶液可通过基材而基本上没有涂覆溶液通过基材和接收室的壁之间。
流体入口可位于容器阀的上方。
填充传感器可位于容器盖中。
所述涂覆系统可进一步包括在容器阀下方延伸并具有出口的尾管。
尾管可延伸至收集箱中。
可包括真空泵并且可与收集箱上的吸入口流体连接。吸入口可位于尾管出口的上方。
可进一步包括处于真空泵与吸入口之间且与二者流体连通的分离器。
分离器可包括在尾管出口下方的位置处与收集箱流体连接的喷口(spout)。
所述涂覆系统可进一步包括控制器，其设置用于接收来自传感器的信号并发送控制信号。
控制器可设置用于控制供应泵和容器阀之一或二者。
所述涂覆系统可进一步包括控制器，其设置用于接收控制信号并且相对于返回泵、真空泵和容器盖中的一个或多个执行控制命令。
所述涂覆系统可进一步包括基材夹具或空气囊，其设置用于可移动地接合基材。
在一个或多个实施方案中，本公开内容可提供一种用低粘度涂覆溶液涂覆基材的方法，所述方法包括：
将基材定位在涂覆容器的接收室中，其中接收室由壁限定，并且基材定位成限定了顶部和底部；
将容器盖与涂覆容器接合以形成不透流体的接合；
以足以导致涂覆溶液进入接收室、进入基材底部和向上迁移通过存在于基材中的孔(pore)或通道的压力将低粘度涂覆溶液泵送通过位于接收室下方的流体入口；和
打开位于接收室下方的容器阀，以允许低粘度涂覆溶液的未涂覆部分通过容器阀从基材排出，并且在基材的孔或通道中留下低粘度涂覆溶液的涂覆部分。
在进一步的实施方案中，所述方法可就以下描述中的一个或多个来表征，所述描述可以以任何数量和顺序组合。
所述定位可包括利用可移动的基材夹具或空气囊将基材从非涂覆位置移动到接收室。
可进行泵送以使得低粘度涂覆溶液通过基材的孔或通道，而基本没有低粘度涂覆溶液通过基材和接收室的壁之间。
泵送可持续进行，直至低粘度涂覆溶液到达接收室中的预定高度。预定高度可基本上对应于基材的顶部。
泵送可持续进行，直至来自传感器的填充水平控制信号被发送到控制器，从而指示低粘度涂覆溶液已充分地向上迁移通过存在于基材中的孔或通道。
传感器可位于容器盖中。
当接收到填充水平控制信号时，控制器可执行以下命令之一或二者：自动停止将低粘度涂覆溶液泵送通过流体入口的供应泵；和自动打开容器阀。
通过容器阀排出的低粘度涂覆溶液的未涂覆部分可通过尾管出口并进入收集箱。
在打开容器阀之后，所述方法可进一步包括从收集箱泵送低粘度涂覆溶液的未涂覆部分并将低粘度涂覆溶液的未涂覆部分再循环以进一步涂覆基材。
控制器可自动启动返回泵，从而相对于容器阀的打开在限定时间泵送低粘度涂覆溶液的未涂覆部分。
在打开容器阀之后，所述方法可进一步包括主动从基材抽出低粘度涂覆溶液的未涂覆部分。主动抽出可包括用真空泵通过收集箱抽真空。控制器可相对于返回泵的启动在限定时间自动启动真空泵。
所述方法可包括将容器盖与涂覆容器充分脱离以释放不透流体的密封。控制器可相对于真空泵的启动在限定时间自动地将容器盖与涂覆容器脱离。
分离器可位于真空泵和收集箱之间且与二者流体连通。
所述方法可包括将分离器中收集的低粘度涂覆溶液的未涂覆部分的一部分在尾管出口下方的位置处排空到收集箱中。
所述方法可包括停止真空泵，并且可在停止真空泵之后进行排空。
可满足以下一个或多个条件：控制器可基于与低粘度涂覆溶液的未涂覆部分的流动相关的传感器输出和算法之一或二者自动停止真空泵；控制器可相对于真空泵的停止在限定时间自动打开用于排空分离器的阀门；和控制器可基于与低粘度涂覆溶液的未涂覆部分的流动相关的传感器输出和算法之一或二者自动关闭容器阀。
可进一步包括通过实施一个或多个干燥步骤来至少部分地干燥处于基材孔或通道中的低粘度涂覆溶液的涂覆部分。
可进一步包括将在其孔或通道中具有至少部分干燥的低粘度涂覆溶液的涂覆部分的基材煅烧。
在一个或多个实施方案中，本公开内容可涉及一种多站式涂覆系统，其中将如本文所述的涂覆机与称量站、干燥站和煅烧站中的一个或多个组合。所述多站式涂覆系统可包括控制元件，以使得基材可从一个站顺序通过到另一个站，从而自动形成催化基材。
本发明包括但不限于以下实施方案。
实施方案1：一种涂覆站，其包括：
涂覆容器，其包括：
由壁限定且设置用于接收基材的接收室；
位于接收室下方的流体入口；和
位于接收室下方的容器阀；
设置用于与涂覆容器不透流体地接合的容器盖；
填充传感器；
设置用于将涂覆溶液输送至流体入口的供应泵；
设置用于从容器阀接收涂覆溶液的返回泵；和
任选的真空泵。
实施方案2：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，其中对接收室进行设置以使得涂覆溶液可通过基材，而基本上没有涂覆溶液通过基材和接收室的壁之间。
实施方案3：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，其中流体入口位于容器阀的上方。
实施方案4：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，其中填充传感器位于容器盖中。
实施方案5：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，进一步包括在容器阀下方延伸且具有出口的尾管。
实施方案6：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，其中尾管延伸至收集箱中。
实施方案7：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，其中包括真空泵并且真空泵与收集箱上的吸入口流体连接。
实施方案8：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，其中吸入口位于尾管出口的上方。
实施方案9：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，进一步包括位于真空泵和吸入口之间且与二者流体连通的分离器。
实施方案10：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，其中分离器包括在尾管出口下方的位置处与收集箱流体连接的喷口。
实施方案11：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，进一步包括设置用于接收来自传感器的信号并发送控制信号的控制器。
实施方案12：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，其中控制器设置用于控制供应泵和容器阀之一或二者。
实施方案13：根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站，进一步包括控制器，其设置用于接收控制信号并相对于返回泵、真空泵和容器盖中的一个或多个执行控制命令。
实施方案14：根据先前任意实施方案的涂覆站，进一步包括设置用于可移动地接合基材的基材夹具。
实施方案15：一种用低粘度涂覆溶液涂覆基材的方法，所述方法包括：
将基材定位在涂覆容器的接收室中，其中接收室由壁限定，并且基材定位成限定了顶部和底部；
将容器盖与涂覆容器接合以形成不透流体的接合；
以足以导致涂覆溶液进入接收室、进入基材底部和向上迁移通过存在于基材中的孔或通道的压力将低粘度涂覆溶液泵送通过位于接收室下方的流体入口；和
打开位于接收室下方的容器阀，以允许低粘度涂覆溶液的未涂覆部分通过容器阀从基材排出，并且在基材的孔或通道中留下低粘度涂覆溶液的涂覆部分。
实施方案16：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中所述定位包括利用可移动的基材夹具将基材从非涂覆位置移动到接收室。
实施方案17：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中实施所述泵送以使得低粘度涂覆溶液通过基材的孔或通道，而基本上没有低粘度涂覆溶液通过基材和接收室的壁之间。
实施方式18：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中所述泵送持续进行，直至低粘度涂覆溶液达到接收室中的预定高度。
实施方案19：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中预定高度基本上对应于基材的顶部。
实施方案20：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中所述泵送持续进行，直至来自传感器的填充水平控制信号被发送到控制器，从而指示低粘度涂覆溶液已充分地向上迁移通过存在于基材中的孔或通道。
实施方案21：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中传感器位于容器盖中。
实施方案22：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中在接收到填充水平控制信号时，控制器执行以下命令之一或二者：
自动停止将低粘度涂覆溶液泵送通过流体入口的供应泵；
自动打开容器阀。
实施方式23：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中通过容器阀排出的低粘度涂覆溶液的未涂覆部分通过尾管的出口并进入收集箱中。
实施方案24：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中在打开容器阀之后，所述方法进一步包括从收集箱泵送低粘度涂覆溶液的未涂覆部分且将低粘度涂覆溶液的未涂覆部分再循环以用于进一步涂覆基材。
实施方案25：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中控制器自动启动返回泵，从而相对于容器阀的打开在限定时间泵送低粘度涂覆溶液的未涂覆部分。
实施方案26：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中在打开容器阀之后，所述方法进一步包括从基材主动抽出低粘度涂覆溶液的未涂覆部分。
实施方案27：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中所述主动抽出包括利用真空泵通过收集箱抽真空。
实施方案28：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中控制器相对于返回泵的启动在限定时间自动启动真空泵。
实施方案29：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中所述方法包括将容器盖与涂覆容器充分脱离以释放不透流体的密封。
实施方案30：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中控制器相对于真空泵的启动在限定时间自动地将容器盖与涂覆容器脱离。
实施方案31：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中分离器位于真空泵和收集箱之间且与二者流体连通。
实施方案32：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中所述方法包括在尾管出口下方位置处将分离器中收集的低粘度涂覆溶液的未涂覆部分的一部分排空到收集箱中。
实施方案33：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中所述方法包括停止真空泵，且其中所述排空在真空泵停止之后进行。
实施方案34：根据先前或随后的任意实施方案的方法，其中满足以下条件中的一个或多个：
控制器基于与低粘度涂覆溶液的未涂覆部分的流动相关的传感器输出和算法之一或二者自动停止真空泵；
控制器相对于真空泵的停止在限定时间自动打开用于排空分离器的阀门；
控制器基于与低粘度涂覆溶液的未涂覆部分的流动相关的传感器输出和算法之一或二者自动关闭容器阀。
实施方式35：根据先前或随后的任意实施方案的方法，进一步包括通过实施一个或多个干燥步骤来至少部分地干燥处于基材的孔或通道中的低粘度涂覆溶液的涂覆部分。
实施方案36：根据前述任意实施方案的方法，进一步包括煅烧在其孔或通道中具有至少部分干燥的低粘度涂覆溶液的涂覆部分的基材。
实施方案37：一种多站式涂覆系统，其包括根据先前或随后的任意实施方案的涂覆站。
实施方式38：根据先前或随后的任意实施方案的多站式涂覆系统，进一步包括称量站、干燥站和煅烧站中的一个或多个。
通过结合下文简述的附图阅读以下详细描述，本公开内容的这些和其他特征、方面和优点将变得显而易见。本发明包括上述实施方案中的两个、三个、四个或更多个的任何组合，以及本公开内容中所述的任何两个、三个、四个或更多个特征或要素的组合，而不论该特征或要素明确地组合在本文的具体实施方案描述中。本公开内容旨在从整体上阅读，从而使得所公开发明的任何可分离的特征或要素在其各方面和实施方案中的任何一个中应被视为意欲组合的，除非上下文另有明确说明。
附图简述
为了提供对本发明实施方案的理解，参考了附图，其不一定按比例绘制，并且其中附图标记指代本发明示例性实施方案的组件。附图仅仅是示例性的，并且不应解释为限制本发明。
图1是根据本公开内容的一个或多个实施方案的设置用于在基材上提供洗涂层的涂覆机系统的示意图；
图2a是根据本公开内容的实施方案的涂覆容器和容器盖的局部横截面，其中涂覆容器具有部分地设置在涂覆容器的接收室中的基材，以准备将洗涂料施加至基材上；
图2b是图2a中的实施方案的进一步说明，其中基材完全位于接收室中，容器盖与涂覆容器接合，涂覆溶液被泵入接收室中；
图2c是图2b的实施方案的进一步说明，其中涂覆溶液已完全泵送通过基材；
图2d是图2c的实施方案的进一步说明，其中涂覆溶液的未涂覆部分已从基材排出，从而留下其上具有洗涂层的基材；
图3是流程图，其显示了根据本公开内容的示例性实施方案的与基材涂覆有关的多个步骤；
图4是显示根据本公开内容的一个或多个实施方案的多站式涂覆系统的图；和
图5是显示根据本公开内容的一个或多个实施方案的多站式涂覆系统的图。
具体实施方式
本公开内容的详细描述
在描述本发明的若干示例性实施方案之前，应理解的是，本发明不限于以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本发明能具有其他实施方案并且能够以各种方式实践或实施。
本公开内容提供了适于将溶液涂覆至基材的至少一部分上的系统和方法。特别地，可提供具有形成于其中的多个孔和/或通道的基材，其在限定了孔和/或通道的壁上提供有洗涂层。
在一个或多个实施方案中，洗涂层(也称为湿涂层)可通过以下步骤形成：制备处于液体载体或赋形剂中的含有规定固含量(例如约5-约60重量％)的催化剂或其他材料的淤浆，然后将其涂覆至基材上并干燥以提供洗涂层。如本文所用，术语“洗涂层”在本领域中具有其通常的含义，即施加至基材材料(例如蜂窝型载体构件)上的催化材料或其他材料的薄的粘附涂层，其中所述基材材料是足够多孔的以允许被处理的气流通过。根据本公开内容的系统和方法施加的洗涂层或湿涂层可包含金属催化剂。例如，金属催化剂可选自钙、钡、锶、铈、铯、铜、铁、镍、钴、锰、铬、钒、锆及其组合。特别地，金属可呈可溶于液体载体，特别是含水载体(例如h2o)中的化合物如金属盐的形式。在一些实施方案中，淤浆可包含氧化铝、分子筛、二氧化硅-氧化铝、沸石、氧化锆、二氧化钛、氧化镧及其组合。在一些实施方案中，淤浆可包含金属氧化物，包括但不限于钙、钡、锶、铈、铯、铜、铁、镍、钴、锰、铬、钒及其组合的氧化物。在一些实施方案中，淤浆可包含金属化合物，其不是氧化物，但适于在沉积至基材之前、期间或之后转化成金属氧化物。例如，可使用各种金属盐。在某些示例性实施方案中，可在溶液中提供硝酸镍以作为洗涂层施加至基材上，并且可使硝酸镍反应以在基材上形成氧化镍。可使用的金属盐的其他非限制性实例包括硝酸铜和硝酸铁。
在各实施方案中，用于制备洗涂层的涂覆溶液的浓度可为约0.5-约5重量％的铂系金属(pgm)，或者，涂覆溶液的浓度可为约1-约2重量％的铂系金属或约1.5重量％的铂系金属。在一些实施方案中，涂覆溶液中的金属物类总浓度可为约0.5-约20重量％、约0.75-约15重量％或约1-约10重量％。
在一些实施方案中，涂覆溶液可为低粘度涂覆溶液。低粘度涂覆溶液可定义为具有约50厘泊(cp)(50mpa·s)或更低，例如约1cp(1mpa·s)至约50cp(50mpa·s)粘度的溶液。低粘度涂覆溶液可定义为具有约45cp(45mpa·s)或更低，例如约2cp(2mpa·s)至约45cp(45mpa·s)粘度的溶液。低粘度涂覆溶液可定义为具有约40cp(40mpa·s)或更低，例如约3cp(3mpa·s)至约450cp(40mpa·s)粘度的溶液。低粘度涂覆溶液可定义为具有约35cp(35mpa·s)或更低，例如约4cp(4mpa·s)至约35cp(35mpa·s)粘度的溶液。低粘度涂覆溶液可定义为具有约30cp(30mpa·s)或更低，例如约5cp(5mpa·s)至约30cp(mpa·s)粘度的溶液。低粘度涂覆溶液可定义为具有约25cp(25mpa·s)或更低，例如约5cp(5mpa·s)至约25cp(25mpa·s)粘度的溶液。低粘度涂覆溶液可定义为具有约20cp(20mpa·s)或更低，例如约5cp(5mpa·s)至约20cp(20mpa·s)粘度的溶液。
根据本公开内容的一个或多个实施方案的涂覆溶液可就其总固体浓度来定义，这可直接影响溶液粘度。固体可包括金属物类和/或氧化铝(例如沸石)颗粒。优选地，根据本公开内容的涂覆溶液具有约1-约40重量％，约2-约35重量％，约3-约30重量％，约4-约25重量％或约5-约20重量％的总固体浓度。在一些实施方案中，涂覆溶液可限于牛顿流体—即流体粘度和应变速率在每个点处都是线性相关的流体。
不希望地，当使用已知的系统和方法施加时，低粘度溶液(即，具有低固含量的溶液)会难以容纳。例如，已知的系统利用真空将溶液抽吸到基材中，并且在处理期间通常必须翻转基材。由于低粘度、低固含量的溶液，这种翻转会导致溶液从基材“甩出”，从而污染设备和/或接触人员。当涂覆溶液包含可能被视为人体接触所不希望的材料含量时(例如一些含金属的溶液)，该类情况可能是特别不希望的。本文所公开的系统和方法可显著减少和/或消除该类问题。
根据本公开内容的低粘度涂覆溶液可特别地用作底涂层，其上可涂覆其他催化材料。因此，本公开内容特别涵盖设置用于将多个洗涂层施加至同一基材的系统和方法。
根据本公开内容的各实施方案可用的催化基材可包含整料陶瓷或金属蜂窝结构，且整料基材可具有纵向延伸的细平行气流通道，从而使得通道可开放以使流体从中流过。从其流体入口到其流体出口基本上是直路径的通道由壁限定，所述壁上涂覆有催化材料以作为洗涂层，从而使得流过通道的气体接触该催化材料。整料基材的流动通道可为薄壁通道，其可具有任何合适的横截面形状和尺寸，例如梯形、矩形、正方形、正弦形、六边形、椭圆形、圆形等。该结构每平方英寸横截面可包含约60-约900或更多个气体入口(即，孔室)。
在一个或多个实施方案中，催化基材可具有圆形横截面、矩形横截面或正方形横截面，其宽度、对角线距离或直径为约2-约14英寸，长度(高度)为约2-约12英寸。在各实施方案中，催化基材可具有约3-约7英寸的宽度、对角线距离或直径，以及约4-约8英寸的长度(高度)。在某些实施方案中，高度和最大垂直尺寸(宽度、长度、直径)不超过7英寸。
在一个或多个实施方案中，本公开内容涉及一种涂覆系统。所述系统可设置用于将涂覆溶液施加至基材上，特别是催化基材，例如整料陶瓷或金属蜂窝结构上。所述涂覆系统特别设置用于施涂低粘度涂覆溶液。如上所述，当将低粘度涂覆溶液施加至蜂窝基材等时，会难以精确地控制进入待施加涂覆溶液的基材的高度，并且当涂覆溶液过喷至基材末端并且被抽入用于将溶液抽过基材的真空设备中时，经常发生设备污染。
本公开内容的涂覆系统可设置用于通过施加正压力将涂覆溶液施加至基材上。特别地，涂覆溶液可从基材下方向上泵送通过基材。所述涂覆系统可设置用于泵送涂覆溶液、检测基材涂覆的完成，并且至少部分地仅通过重力从基材回收过量的涂覆溶液。考虑到下文提供的示例性涂覆系统的描述，所述涂覆系统的功能方面将变得更显而易见。
参考图1，涂覆系统100包括涂覆容器110，涂覆容器110包括由壁113限定的接收室112。涂覆容器110的接收室112设置用于接收基材105。在一些实施方案中，接收室112尤其可设置尺寸以基本上对应于基材105的一个或多个尺寸。特别地，接收室112的内径可基本上与基材105的外径相同。该尺寸可用于使涂覆溶液通过基材的流动最大化而不是围绕基材外部流动。在一个或多个实施方案中，例如，接收室112的内表面与基材105的外表面之间的间隙可为约12mm或更小，约10mm或更小，约8mm或更小或约5mm或更小。因此，接收室112的内径可大于基材105的外径，并且两个直径之间的差可为约0.5-约12mm，约1-约10mm或约2-约8mm。在各实施方案中，涂覆容器110的接收室112可具有可例如为圆形、矩形、正方形、六边形、三角形或其他几何形状的横截面形状，并且接收室的形状可变以符合具有基本相同形状的基材105。
基材105可位于接收室112中，以使得基材的纵向轴线与接收室的纵向轴线基本对齐。压力传感器111(例如传感器)可位于涂覆容器110上或接收室112中，并且可设置用于感测接收室中的压力。
涂覆容器110进一步包括位于接收室112下方的流体入口115。流体入口115与设置用于将涂覆溶液输送到流体入口的供应泵120流体连接。入口供应阀122可介于供应泵120与流体入口115之间。供应泵120可设置用于以可变压力将涂覆溶液从供应源101输送至流体入口115，所述可变压力可设置用于克服重力驱使涂覆溶液向上(参见箭头10)进入并通过位于涂覆容器110的接收室112中的基材105。涂覆溶液可以以基本恒定的压力、渐大的压力或渐小的压力泵送。例如，供应泵120可以以足以至少支撑与接收室112中的涂覆溶液的重量相等的流体柱压力提供涂覆溶液。在一些实施方案中，所述系统可包括供应泵控制器124，其操作上与供应泵120相关联并且设置用于调节涂覆溶液输送至接收室112的压力。例如，供应泵控制器124可基于由压力传感器111获取的压力读数而调节泵送通过供应泵120的涂覆溶液的压力。
涂覆容器110还包括位于接收室112下方并且任选位于流体入口115下方的容器阀117。在一些实施方案中，容器阀117可为与涂覆容器110分离，但仍与涂覆容器的接收室112流体连接的元件。特别地，容器阀117可为全通径阀门—即在阀的任一侧上具有与管道尺寸大致相同的尺寸的通孔。优选地，容器阀117具有尺寸为该阀门任一侧管道尺寸(例如直径)的至少85％，至少90％，至少95％或至少98％(例如约85-约110％或约90-约100％)的通孔。容器阀117可以可控地打开和关闭，以允许涂覆溶液从接收室112(和存在于接收室中的基材110)中排出。优选地，容器阀117在可将涂覆溶液从供应泵120泵入涂覆容器110中的所有压力下提供不透流体的密封。
涂覆系统100可进一步包括容器盖130。尽管涂覆容器110的接收室112设置用于接收基材105，然而可对接收室进行设置以使得基材基本上全部接收在其中，或者可对接收室进行设置以使得基材的一部分从接收室的顶部延伸。因此，可对容器盖130进行设置以配合在基材105的顶部上，或者可对容器盖进行设置以简单地与涂覆容器110配合。例如，可对容器盖130进行设置以配合基材高度的约1-约50％，更特别是基材高度的约2-约30％，约3-约20，或约5-约15％。容器盖130可相对于涂覆容器110定位，以与其同轴且可相对于涂覆容器纵向移动。容器盖130的纵向运动可由致动器137控制，致动器137可包括致动器控制器138，致动器控制器138可基于由计算元件接收输入信号而导致容器盖自动移动。容器盖130可在打开位置和关闭位置(与涂覆容器110接触)之间线性运动。致动器137还可提供容器盖或其他盖(例如压力罩131)的旋转运动以与涂覆容器110对准或不对准。容器盖130可设置用于与涂覆容器110形成不透流体的接合。例如，涂覆容器110和容器盖130之一或二者可包括垫圈139。
在一个或多个实施方案中，填充传感器135可包括在容器盖130中(尽管该传感器可包括在涂覆容器110中)。填充传感器135可设置用于检测接收室112(其可包括由接收室的壁113和容器盖130限定的总体积)中的液位。特别地，填充传感器135可设置用于检测涂覆溶液何时在接收室112中达到限定高度和/或涂覆溶液何时达到容器盖130的内表面。填充传感器135可与供应泵控制器124操作性地连接，以使得当所需量的涂覆溶液已泵送至接收室112时，可关闭供应泵120，从而充分地涂覆其中的基材105。
典型地，泵送至接收室112中的涂覆溶液将基本上填充基材中的通道和/或孔的空体积。然而，由于通常希望提供仅在通道壁上具有涂覆溶液的洗涂层的开放通道，因此可从基材上移除过量的涂覆溶液。在图1所示的示例性实施方案中，容器阀117可打开(例如在容器阀控制器118的控制下)，以使得接收室112中的涂覆溶液(和基材105中的过量涂覆溶液)可从其中排出。因此，尾管140可在容器阀117下方延伸且与其流体连接。如方向箭头20所示，从涂覆容器110排出的涂覆溶液可通过容器阀117且向下通过尾管140。排出的涂覆溶液可通过出口141从尾管140中排出。
在所示的实施方案中，尾管140可延伸至收集箱150中，收集箱150可提供若干功能。例如，收集箱150通常可提供可收集涂覆溶液的容器。然而，在一些实施方案中，促进涂覆溶液从涂覆容器110和基材105中主动排出可能是特别有用的，且收集箱150可提供用于向系统施加真空的中间容器。在一个或多个实施方案中，收集箱150可包括吸入口154，其可与真空泵162流体连通。优选地，吸入口154可位于尾管140的出口141上方，以使得可通过尾管施加负压力，而不将大量涂覆溶液经由吸入口吸入到真空泵162中。正如所示的那样，收集箱150可进一步包括雾化填料(mistpacking)152，其可位于尾管140的出口142和吸入口154之间。雾化填料152优选是透气的，然而不会显著降低由真空泵162施加至尾管140上的抽吸压力。雾化填料可由任何合适的材料形成，例如天然或合成纤维、陶瓷等。
在一些实施方案中，分离器164可位于真空泵162和吸入口154之间且与二者流体连接。可对分离器164进行设置以使得可通过吸入口154的任何涂覆溶液都可收集在其中且因此避免真空泵162结垢。
所述系统可进一步包括返回泵170，其设置用于接收通过容器阀从涂覆容器110排出的涂覆溶液。返回泵170可与收集箱150流体连接(尽管所述泵可直接连接至尾管141或容器阀117(如果希望的话))。如图1所示，收集箱150包括位于尾管140的出口141下方的横向段155。排入收集箱150中的涂覆溶液可收集在横向段155中并经由返回泵170从其中抽出。运动通过返回泵170的涂覆溶液可直接返回至供应源101和/或涂覆溶液再循环容器(未示出)。阀158可位于收集箱150与返回泵170之间，以控制回收泵170在收集箱150上的抽吸。
收集在分离器164中的涂覆溶液可返回或再循环至供应源(或其他容器)。例如，分离器164可包括与收集箱150流体连接(更特别地与收集箱的横向段155流体连接)的喷口166，其可特别地位于尾管140出口141下方的位置处。阀168可串联设置在分离器164的喷口166与收集箱150的横向段155之间。
在使用中，将基材105定位在涂覆容器110的接收室112中，以便用涂覆溶液涂覆。例如，基材夹具132可设置用于可移动地接合基材105，从而放置在接收室112中并且任选用于从涂覆系统100移动至一个或多个其他系统/模块，在该其他系统/模块中可相对于基材采取进一步的动作(例如干燥、煅烧等)。涂覆进一步在图2a至图2d中示出。如图2a所示，将基材105保持在基材夹具132中，并且部分地插入到涂覆容器110的接收室112中。在图2b中，基材105完全插入接收室112中，并且移除基材夹具132。可使用其他元件如空气囊来代替基材夹具132。可用作根据本公开内容的基材夹具的元件的非限制性实例是2015年3月30日提交的美国临时专利申请62/140,103中所述的夹持组件，其通过引用并入本文。
容器盖130与涂覆容器110接合，并且使用垫圈139来确保不透流体地接合。将涂覆溶液102泵送通过流体入口115以填充涂覆容器110的下部并接触基材。泵送持续进行，直至如图2c所示，涂覆溶液102已完全通过基材105从底部表面105a到达顶部表面105b。填充传感器135感测涂覆溶液102的通过，并且停止涂覆溶液的泵送。此时可关闭阀122。然后打开容器阀117，以允许过量的涂覆溶液102从涂覆容器110和基材105中排空。如图2d所示，涂覆溶液102在流体入口115下方从涂覆容器中排空，并且留下其上具有涂覆溶液的湿涂层的基材105。
由于涂覆溶液102克服重力向上泵送通过基材105，因此可使用被动排放来从基材和涂覆容器110移除过量的涂覆溶液。如果希望的话，可在仍然处于涂覆容器110中的同时向基材105的顶部表面105a施加正压力(例如泵送空气或其他气体)，从而有助于移除过量的涂覆溶液102。例如，可将脉冲空气泵送通过容器盖130。因此，容器盖130也可起压力罩的作用。或者，可移除容器盖130，并且可用单独的压力罩131接合涂覆容器，以使得可通过压力罩将脉冲空气施加至基材105。在一个或多个实施方案中，可将容器盖130与涂覆容器脱离，并且可在基材105的底部表面105b上施加负压。回到图1，可通过启动真空泵162以抽低基材105下方的压力来施加真空。可关闭阀168和阀158，以使得尾管140出口141处的抽吸最大化，从而使得过量的涂覆溶液102通过容器阀117并进入收集箱150中。一旦基材105已充分排出过量的涂覆溶液102，则可停止真空泵162，并且可任选关闭容器阀117。可打开阀158，并且可启动返回泵170以通过横向段155从收集箱150中抽出收集的涂覆溶液102。阀168可在启动返回泵170之前或者在通过返回泵泵送期间打开，以使得在分离器164中分离的任何涂覆溶液可在收集箱150的横向段中重新组合。
在图1中，涂覆系统100的各元件通过线互连，所述线具有指示流体流过该系统的方向的箭头。应理解的是，相应的线可表示适于使流体在本文另外描述的条件下流过其中的管、管道等。
在一个或多个实施方案中，涂覆系统100可包括一个或多个设置用于系统的自动化功能的控制器和控制元件。例如，涂覆系统100可包括设置用于接收来自填充传感器135的信号并发送控制信号的控制器。在一些实施方案中，容器阀控制器118可设置用于接收与来自填充传感器135的信号相关的控制信号，并且容器阀控制器可自动打开和/或关闭容器阀117。在一些实施方案中，供应泵控制器124可设置用于接收与来自填充传感器135的信号相关的控制信号，并且供应泵控制器124可自动启动供应泵120、停止供应泵120、增加供应泵120的输出压力和/或降低供应泵120的输出压力。供应泵控制器124也可自动打开和/或关闭阀122。此外，供应泵控制器124可设置用于接收来自压力传感器111的压力读数，并且供应泵控制器可基于该压力读数自动增加和/或减小其输出压力。在一些实施方案中，例如在将已知体积的涂覆溶液泵送至基材的情况下，供应泵控制器124可设置用于自动启动，然后在泵送该特定体积的涂覆溶液之后停止。因此，供应泵120和/或涂覆容器110中和/或在供应泵和涂覆容器之间的管线中可包括一个或多个流量传感器。尽管供应泵控制器124被示为与供应泵120直接接触，并且容器阀控制器118被示为与容器阀117直接接触，然而应理解的是，相应控制器之一或二者可仅与相应的元件电连接。作为其他实例，涂覆系统100可包括一个或多个可设置用于自动引导致动器137运动的致动器控制器138，可设置用于自动启动真空泵162、停止真空泵162、增加真空泵162的真空压力/或减小真空泵162的真空压力的真空泵控制器161，以及可设置用于自动启动返回泵170、停止返回泵170、增加返回泵170的泵速率和/或降低返回泵170的泵速率的返回泵控制器171。再次，尽管所述三个控制器各自被示为与它们各自的三个元件直接接触，然而应理解的是，各控制器中的一个或全部可仅与它们各自的元件电连接。此外，尽管分开示出，然而应理解的是，控制器118、124、138、161和171中的任何两个或更多个可组合成可提供组合控制器的控制功能的单个控制器。换言之，容器阀、供应泵、致动器138、真空泵161和返回泵171中的任何两个或更多个可由相同的控制器控制。
在一个或多个实施方案中，本公开内容可提供用于涂覆基材的方法。特别地，所述涂覆方法可适于涂覆低粘度涂覆溶液。例如，用低粘度涂覆溶液涂覆基材的方法可包括以下步骤：将基材定位在涂覆容器的接收室中，其中接收室由壁限定，并且基材定位成限定了顶部和底部；将容器盖与涂覆容器接合以形成不透流体的接合；以足以导致涂覆溶液进入接收室、进入基材底部和向上迁移通过存在于基材中的孔或通道的压力将低粘度涂覆溶液泵送通过位于接收室下方的流体入口；和打开位于接收室下方的容器阀，以便允许低粘度涂覆溶液的未涂覆部分通过容器阀从基材排出并且在基材的孔或通道中留下低粘度涂覆溶液的涂覆部分。
更特别地，在一些实施方案中，基材可从非涂覆位置移动至接收室，例如使用基材夹具。非涂覆位置可例如为称量站、干燥站或用于制备催化基材的多站式系统的其他站。
在涂覆基材期间，可泵送涂覆溶液直至满足一个或多个条件。在一些实施方案中，泵送可持续进行，直至低粘度涂覆溶液达到接收室中的预定高度。例如，泵送可持续进行，直至涂覆溶液达到基本上对应于基材顶部的高度。在一个或多个实施方案中，泵送可持续进行，直至来自传感器的填充水平控制信号被发送到控制器，从而指示低粘度涂覆溶液已充分向上迁移通过存在于基材中的孔或通道。例如，位于容器盖中的填充水平传感器可提供填充信号，从而可停止泵送。在接收到填充水平控制信号时，控制器可执行以下命令中的一个或两个：自动停止将低粘度涂覆溶液泵送通过流体入口的供应泵；和/或自动打开容器阀。
一旦涂覆溶液基本上充满基材，则一部分涂覆溶液将与基材粘合，从而在其上形成洗涂层，并且允许另一部分涂覆溶液(即“未涂覆”部分)从基材排出。可打开容器阀，并且可任选释放容器盖，且涂覆溶液可通过容器阀排出并通过尾管的出口进入收集箱。在一些实施方案中，在打开容器阀之后，可将涂覆溶液的未涂覆部分从收集箱中泵出。可将涂覆溶液直接泵回至溶液源或中间存储场所。因此，所述方法可表征为将涂覆溶液的未涂覆部分再循环，从而可将其用于进一步涂覆基材。控制器可自动启动返回泵以泵送涂覆溶液的未涂覆部分，并且可相对于容器阀的打开在限定时间执行该自动控制。
涂覆溶液的未涂覆部分可被动地抽出—即通过重力排出；然而，也可进行主动抽出。例如，抽出可包括用真空泵通过收集箱抽真空。在一些实施方案中，控制器可相对于返回泵的启动在限定时间自动启动真空泵。此时可将容器盖与涂覆容器脱离，以充分释放不透流体的密封。在一些实施方案中，控制器可相对于真空泵的启动在限定时间自动地将容器盖与涂覆容器脱离。
在一些实施方案中，可在位于真空泵和收集箱之间且与二者流体连通的分离器中捕集涂覆溶液的未涂覆部分的级分。因此，所述方法可包括将分离器中收集的涂覆溶液的未涂覆部分的级分在尾管出口下方的位置处(例如横向段)排空至收集箱中。特别地，该排空可在停止真空泵之后进行。在示例性实施方案中，可利用其他自动控制。例如，控制器可基于与低粘度涂覆溶液的未涂覆部分的流动相关的传感器输出和算法之一或二者而自动停止真空泵。传感器输出可与通过尾管的涂覆溶液的流动和/或通过尾管和/或收集箱和/或分离器的抽出压力相关联。该算法可与基于所计算的全部涂覆溶液的体积和所计算的涂覆溶液的未涂覆部分的体积而计算的涂覆溶液的未涂覆部分的抽出时间相关联。作为另一实例，控制器可相对于真空泵的停止在限定时间自动打开用于排空分离器的阀门。在一些实施方案中，控制器可设置用于基本上在真空泵停止后立即自动打开分离器下方的阀门，并且控制器可在限定时间(例如，移除存在于分离器中的涂覆溶液体积所必需的计算时间)后或者在流量传感器的读数指示不存在待从分离器中抽出的其他涂覆溶液时自动关闭该阀门。作为又一实例，控制器可基于与低粘度涂覆溶液的未涂覆部分的流动相关的传感器输出和算法之一或二者而自动关闭容器阀。在一些实施方案中，可存在传感器以指示何时基本上没有其他涂覆溶液从涂覆容器排出和/或可存在传感器以指示何时基本上没有其他涂覆溶液运动通过收集箱的横向段。在其他实施方案中，算法可基于从溶液储罐中泵出的涂覆溶液总体积来计算可从基材和涂覆容器中抽出的涂覆溶液的未涂覆部分的体积。
本发明的方法可进一步包括通过实施一个或多个干燥步骤来至少部分地干燥处于基材的孔或通道中的低粘度涂覆溶液的涂覆部分。干燥可在涂覆容器中进行。可选地或额外地，干燥可在单独的干燥容器中进行。更进一步地，本发明的方法可包括煅烧在其孔或通道中具有至少部分干燥的低粘度涂覆溶液的涂覆部分的基材。煅烧可在多站式设备的另一个模块中进行，或者可将至少部分干燥的基材转移至单独的煅烧设备。
为了进一步例示本发明，可根据图3所示的流程图实施涂覆基材的方法。因此，所述方法可包括将涂料(例如催化涂料)引入并附着到包含多个孔和/或通道的基材孔室的一个或多个面上。根据本公开内容施加的涂层可为底涂层(即，其上将施加其他涂层的涂层)，和/或根据本公开内容施加的涂层可为罩面层(即涂覆在现有涂层上的涂层)。
在305处，可将基材定位在涂覆容器的接收室中。可利用设置用于抓住基材的可移动的基材夹具，将基材与涂覆容器对准，并将基材降低到涂覆容器的接收室中来进行放置。
在310处，将容器盖与涂覆容器接合以便将基材封闭在接收室中。在闭合设置中，容器盖的内表面可限定接收室的顶壁。涂覆容器的侧壁和底壁可限定接收室的侧壁和底壁。底壁可具有贯穿其中的开口以用于涂覆溶液的流入和/或流出。
在315处，可将涂覆溶液通过位于基材下方的入口泵入接收室中。以此方式，涂覆溶液向上(即，克服重力)流入接收室并通过基材。在涂覆步骤中，涂覆溶液的泵送压力可为恒定的、可为可变的、可上升和/或可下降。
在320处，可中断涂覆溶液的泵送。中断可基于已泵入接收室和/或基材中的限定填充量的涂覆溶液。在一些实施方案中，当填充水平传感器指示已经实现了预定的填充水平时，可中断泵送。在某些实施方案中，当已泵送一定体积的涂覆溶液时，可中断泵送。例如，可基于接收室的总体积和基材中的总开放空间体积(例如通道体积)来计算溶液体积。
在325处，可打开接收室下方的容器阀，以允许排出涂覆溶液的未涂覆部分。更特别地，涂覆溶液的涂覆部分将与形成基材中的通道的壁的表面保持接触，而涂覆溶液的未涂覆部分将是进一步填充通道但未与通道壁表面粘附或以其他方式结合的部分。涂覆溶液的未涂覆部分可收集在收集箱中。收集箱可位于涂覆容器的下方，并且尾管可从容器阀延伸至收集箱中。
在330处，可接合返回泵以将来自收集箱的收集的涂覆溶液转移，从而再循环。再循环的涂覆溶液可直接转移至涂覆溶液的主存储单元，或者可转移至中间单元。
在335处，可接合真空泵以在基材上施加负压。真空泵可与收集箱流体连接，从而在收集箱中形成负压，且因此在基材的底部表面(即，直至通过尾管和容器阀)提供吸入压力，以便从基材主动排出涂覆溶液的未涂覆部分。
在340处，可将容器盖与涂覆容器脱离。这可有助于从基材主动抽出涂覆溶液的未涂覆部分。
在345处，可将真空泵脱离。此时，涂覆溶液可能基本上不从基材排出。
在350处，可关闭容器阀。因此没有更多量的涂覆溶液可从接收室中抽出。
在355处，打开分离器下方的阀门，以使得在介于真空泵和收集箱之间的在线分离器中收集的任何涂覆溶液可排入收集箱(例如收集箱的横向段)中。借助返回泵将该量的涂覆溶液泵出收集箱。
在360处，可停止返回泵。可关闭任何剩余的打开的阀门。
在一个或多个实施方案中，上述步骤中的一个或多个的顺序可变化。此外，一个或多个步骤可基本上同时进行。例如，步骤320和325可基本上同时进行。同样地，步骤335和340可基本上同时进行。此外，步骤345和350可基本上同时进行。
如上所述，本文所述的涂覆系统可包括在用于形成催化剂元件的多站式系统中。在一个或多个实施方案中，本公开内容可进一步提供一种用于制备催化基材的模块化多站式涂覆机系统。
如图4所示，在一个或多个实施方案中，多站式涂覆机系统400可包括原重站410，其中测量基材的初始重量；第一涂覆站420，其中将湿涂层引入到基材的纵向孔室中；第一干燥站430，其中将涂覆基材的纵向孔室的壁的湿涂覆溶液涂层至少部分干燥；第一煅烧站440，其中将基材上的催化涂层煅烧；和干重站450，其中测量其上具有经干燥和煅烧的催化剂材料的基材的最终重量。
在各实施方案中，在任何其他工艺步骤之前，可首先在原重站410上称量基材以确定未经处理的基材的基线干重，以便与沉积一个或多个催化涂层之后的基材重量进行比较。重量变化可用于计算沉积在基材孔室壁上的催化材料的量，并确定基材是否处于规格范围内，这是进行中的工作，而不是可能超出规格的最终产品。在各实施方案中，原重站410和干重站450(以及可能使用的任何其他重量站)可为数字秤，其可通过通信通路498连接至控制器499且与控制器499电通信。控制器499可为计算机，其设置用于接收电信号和/或信息，存储该接收到的信息，对接收到的、存储的和/或编程的信息进行计算且将信号发送给通过通信通路498连接至控制器并与控制器电通信的其他部件。
在一些实施方案中，可将秤操作上地与干燥站430和/或煅烧站440相关联，以便在将涂覆液体施加到催化基材之后确定催化基材的湿重。在施加洗涂层之后催化基材的额外重量的量度可由基材的初始原重与通过各秤测得的湿重之间的差值来计算，从而确定是否施加了正确量的涂覆溶液体。
在一个或多个实施方案中，秤可与煅烧站操作上地相关联，以确定在将洗涂层煅烧至基材孔室壁的面之前的催化基材的重量。同样地，秤可与煅烧站操作上地相关联，以确定煅烧后的重量是否落入预期限度内。如果确定催化基材在煅烧之后具有超出预期限度的重量，则可中断催化基材的处理以允许在制得可能超出规格的额外基材之前进行调节、校准和/或维护。
在各实施方案中，可在各处理步骤之后称量基材以提供统计过程控制和/或过程反馈，从而调整各相应处理站处的各工艺参数(例如湿涂料粘度、pgm浓度、淤浆与载体的比例、干燥时间、煅烧温度等)。由此在所述系统处理多个基材时，可改变工艺，且在额外的时间、能量和昂贵的材料可能被浪费在有缺陷的或其他不可用的基材之前，调整各在线站和/或从处理序列中移除超出规格的基材。通过在涂料或基材超出规格之前实时校正工艺参数和规格的偏差，可减少废料并且提高多站式涂覆机系统的生产率，因此在每单位时间内生产比以批量方式操作的涂覆系统(即，在对系统测试和/或改变之前，完成一块基材)多至少25％、50％或者甚至100％的符合规格的成品催化基材(例如单元/小时)。
在一个或多个实施方案中，可首先称量基材以建立基材的原重，以便与涂覆处理的其他阶段的基材重量进行比较。基材可具有通过第一涂覆站420引入基材孔室中的第一湿涂层，从而在孔室壁的至少一部分上沉积第一催化涂层(例如具有或不具有支撑体(support)材料的pgm)。在各实施方案中，第一涂覆站420可为本文所述的涂覆系统，其中将涂覆溶液克服重力从基材下方泵入到孔室中。基材可在第一干燥站430干燥至所需的干燥水平。在煅烧之前，可将湿涂层干燥以移除至少一部分载体(carrier)流体。移除足够量的载体流体允许催化涂覆部分(即淤浆固体)保留在孔室的表面上而不滴落或流失。可使用多个干燥站。在将湿涂层引入基材中并且至少部分干燥之后，可将基材在第一煅烧站440中煅烧。可将催化涂层煅烧至孔室的表面上以提供具有至少一部分底部涂层的基材。在各实施方案中，催化涂层的煅烧可驱除剩余的载体流体、将催化涂层热附着至孔室壁上，和/或转化至少一些催化涂层的化学结构(例如相变)和/或化学式(例如化学分解)。在催化涂层已在基材上煅烧之后，可在干重站450上称量煅烧的基材。沉积至孔室壁上的催化涂层的实际量可通过比较基材的初始原重与基材的煅烧重量来计算。重量的变化可用于计算沉积在基材孔室壁上的煅烧催化材料(例如，pgm和支撑体、金属和分子筛等)的量，并确定在将额外的湿涂料引入基材(如果需要的话)之前经煅烧的基材是否处于规格范围内。如果催化涂层的实际量大于或小于预定量，则可通过警报器向操作员警告基材的特征超出规格，或者可将基材从涂覆机系统排出。在各实施方案中，可听信号和/或视觉信号可警告操作员基材超出规格，和/或基材可通过整合至重量站中或与其操作上地关联的转移机构或排出机构物理排出，此时例如可打开转移机构，以允许基材落入箱中，或者排出机构为推杆或空气射流，从而驱使基材离开秤进入箱中。
在一个或多个实施方案中，本公开内容还可涉及一种用于制备催化基材的多站式系统。所述系统可包括：至少一个催化基材涂覆站，其将至少一种洗涂料(也称为湿涂料或涂覆溶液)施加至催化基材的至少一部分上，所述洗涂料包含催化淤浆和液体载体；至少一个干燥站，其从催化基材的该至少一部分移除至少一部分液体载体；至少一个煅烧站，其将洗涂层的催化淤浆煅烧至催化基材的孔室壁；和基材夹持器，其保持催化基材且将催化基材在该至少一个催化基材涂覆站、该至少一个干燥站和该至少一个煅烧站之间转移。
图5提供了根据本实施方案的多站式涂覆机系统500的其他实施方案。正如所示的那样，多站式涂覆机系统500可包括：原重站510，其设置用于提供待涂覆的基材的初始重量；涂覆机站520，其设置用于如本文所述地施加涂覆溶液的洗涂层；第一精干站530，其设置用于将基材干燥至如下干燥水平：其中在离开涂覆机站520时，存在于基材上的全部洗涂层中的全部液体载体的约98-约70重量％，约97-约75重量％或约95-约80重量％仍存在于基材上；第二精干站531，其设置用于将基材进一步干燥至如下干燥水平：其中在离开涂覆机站520时，存在于基材上的全部洗涂层中的全部液体载体的约90-约50重量％，约85-约55重量％或约80-约60重量％仍存在于基材上；中间干燥站535，其设置用于将基材进一步干燥至如下干燥水平：其中在离开涂覆机站520时，存在于基材上的全部洗涂层中的全部液体载体的约75-约20重量％，约65-约25重量％或约60-约30重量％仍存在于基材上；第一最终干燥站537，其设置用于将基材进一步干燥至如下干燥水平：其中在离开涂覆机站520时，存在于基材上的全部洗涂层中的全部液体载体的约50-约10重量％，约40-约12重量％或约30-约15重量％仍存在于基材上；第二最终干燥站538，其设置用于将基材进一步干燥至如下干燥水平：其中在离开涂覆机站520时，存在于基材上的全部洗涂层中的全部液体载体的小于约15重量％，小于约10重量％或小于约5重量％(例如，约15-约0.1重量％，约10-约0.2重量％或约5-约0.25重量％)仍存在于基材上；冷却站545，其中将煅烧基材冷却至大约室温；以及干重站550，其设置用于测量催化基材的最终重量。
本公开内容的多站式涂覆系统可包括本文所述的站的任何组合。此外，多站式涂覆系统可包括其他元件，例如2015年3月30日提交的美国临时专利申请no.62/140,103中描述的那些，其通过引用并入本文。
在描述本文所述的材料和方法的上下文中(特别是在下文权利要求的上下文中)使用冠词“a”、“an”和“the”以及类似措辞应解释为涵盖单数和复数二者，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非本文另有说明，本文中关于数值范围的叙述仅仅旨在作为单独指代落入该范围内的每个单独数值的简写方法，并且每个单独的数值如同其在本文单独列举那样地合并到说明书中。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序实施，除非本文另有说明或者上下文明显矛盾。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“如”)的使用仅仅旨在更好地阐明材料和方法，而不对范围施加限制。说明书中的任何语言都不应解释为表明任何未要求保护的要素对于实施所公开的材料和方法是必不可少的。
本说明书通篇的措辞“一个实施方案”、“某些实施方案”，“一个或多个实施方案”或“实施方案”意指结合该实施方案描述的特定特征、结构、材料或特性包括在至少一个本发明的实施方案中。因此，出现在本说明书通篇各处的短语如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”并非必然指代本发明的同一实施方案。此外，特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施方案中。
尽管本文已参考具体实施方案描述了本发明，然而应理解的是，这些实施方案仅仅是阐明本发明的原理和应用。对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离本发明主旨和范围的情况下，可对本发明的方法和装置做出各种修改和改变。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同范围内的修改和改变。