专利名称：涂覆用于集束中的催化器的基材的制作方法
涂覆用于集束中的催化器的基材
背景技术：
在涂覆用于催化器的载体时，循环时间对于成本有利的且高效的生产具有很大意义。在迄今为止的方法中，循环时间例如通过供应涂覆悬浮液和接着通过所使用的气体和液体的高的流动速度来除去多余的涂覆悬浮液来缩短。这在GB 1 515 733、US 4，208，454、EP 0 157 651、DE 40 40 150 和 US 5，182，140中有所描述。该工作方式受到自然限制，该限制阻碍进一步提高循环时间。此外，对许多不同尺寸的被涂覆的载体存在增多的需求，根据传统的方法对于这些载体需要新的机器。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新的方法和一种新的装置，由此关于各个载体能实现进一步提高循环时间并且能实现更灵活地使用存在的设备。该目的通过一种用于利用涂覆悬浮液完全或部分地涂覆圆柱形载体的方法来实现，其中，载体各具有一个圆柱轴线、两个端面、一个周面和轴向长度L并且从第一端面至第二端面被多个通道穿过，以及载体被以这样的方式涂覆所希望的涂覆量的涂覆悬浮液， 即，使该载体的圆柱轴线竖直地定向并且将涂覆悬浮液通过载体的所述端面中的至少一个端面引入通道中，其特征在于，将多个载体同时设置在一个涂覆装置上，将涂覆悬浮液同时弓丨入载体的通道中并且接着将各载体同时从涂覆装置移开。在将涂覆悬浮液同时引入载体的通道中之后，将多余的涂覆悬浮液同时从各载体的通道重新除去。将多个载体同时设置在所述一个涂覆装置上也允许较高的生产率，即使由涂覆的方法技术上的参数如涂覆的方式和特性、涂覆悬浮液的粘度和通道的直径决定地，实际的涂覆持续时间的进一步降低不能进一步下降，因为以这种方式在涂覆的必需的持续时间期间涂覆多个载体并且因此降低了每单个被涂覆的载体的循环时间。该工作方式对于涂覆例如用在摩托车、割草机和类似物用的废气催化器中的小体积的载体特别有益，所述载体能通过本发明的工作方式在用于制造汽车催化器的设备上经济地有意义地制造。按照本发明，将多个载体同时设置在一个涂覆装置上，亦即至少两个、特别有利地 3至30个、特别是5至25个、相当特别地7至21个载体。按照本发明，用填充体积的涂覆悬浮液从所述端面中的至少一个端面出发填充要涂覆的载体，其中填充体积如此确定，即，载体被填充直到这样的高度，该高度占其长度L 的预先确定的一部分，并将多余的涂覆悬浮液除去并且因此所希望的涂覆量留在载体上。长度L的所述部分也可是L本身，因此在这种情况下在整个长度上涂覆载体。在涂覆载体时可以以任意适合的方式进行。在本发明的一种实施形式中，可从下端面出发用涂覆悬浮液填充载体。在此大多有利的是，多余的涂覆悬浮液也被向下除去。
例如，为此可将各载体设置在一个涂覆装置上并从下端面克服重力给所述多个载体供给希望的填充体积的涂覆悬浮液并且在中断涂覆悬浮液的供应之后通过施加压力降将多余的涂覆悬浮液除去。在本发明的一种特定的实施方式中，在此在涂覆装置的下端部处将涂覆悬浮液布设在一个容器中，该容器匹配于各载体的或用于这些载体的一个支架的端面的形状，并且通过在载体的上端面上施加负压将涂覆悬浮液通过载体的下端面吸入载体的通道中。这样的方法例如在US-B-4340505和US-B-73230M中有所描述。在本发明的另一特定的实施方式中，替代于此也可以将涂覆悬浮液这样地输送到载体的通道中，即，涂覆悬浮液被置于压力下并且通过载体的下端面被压入通道中。在另一种方案中，可这样对载体进行涂覆，S卩，从上方给所述载体供给涂覆悬浮液。为此，从上方给载体、亦即给载体的上端面在上方浇注涂覆悬浮液并且同时或者顺序地在载体的下端面上施加负压，以便将涂覆悬浮液吸入。在该方案的一种有利的实施方式中， 或者将各载体用一保护套卷绕或者给各载体从上方配设一与载体的端面形状匹配的容器， 从而载体的外周面不与涂覆悬浮液接触。在另一种有利的实施方式中，这样地调节涂覆悬浮液的粘度(例如通过添加剂如触变胶或者通过调节成分的浓度或所使用的溶剂的量)， 使得涂覆悬浮液只有当在载体的下端面上施加负压时才进入通道中。在此，施加负压可以或者与从上方浇注涂覆悬浮液同时地进行，但或者顺序地进行、亦即将涂覆悬浮液施加到载体的上端面上并且接着在载体的下端面上施加负压。这样的、适合的工作方式在原理上在W097/48500中有所描述。在给载体供给涂覆悬浮液之后，中断向载体供应涂覆悬浮液，然后通过施加压力降将多余的涂覆悬浮液除去。例如，为此在下端面上这样地施加真空，S卩，例如打开通向被抽真空的负压容器的阀。同时可以从载体的上端面将空气或其它相对于被涂覆的载体和涂覆悬浮液惰性的气体如氮气无压地供应给上端面。因为在真空容器内的压力降低，所以气体在载体通道内的流动速度也减小。但也可以相反地进行，并且真空可施加在上端面上而气体供应施加在载体的下端面上。该供应同样也可单次或多次地变换或者说逆转，这根据US-B-70947^引起对载体内的通道的较均勻的涂覆。代替施加负压(“吸空”载体)，也可以施加超压(“吹空”载体)。为此将空气或其它相对于被涂覆的载体和涂覆悬浮液惰性的气体如氮气在压力下供应给上端面或下端面。与被加载气体压力的端面相对的那些端面在此必须确保气体充分地流出。为此可以施加负压(真空)，但这不是一定必需的。但从彼此相对的侧面不应当同样地施加气体或液体压力，以确保气体的流动速度足以从载体的通道除去多余的涂覆悬浮液。类似于根据 US-B-7094728的以上简短描述的方法，在这种情况下可以将超压交替地从上端面和下端面供应。在除去多余的涂覆悬浮液之后，干燥载体并且接着使载体经历热处理(煅烧)。如果必要，也可以多次用涂覆悬浮液涂覆载体。这原则上可以在干燥之前或之后进行，但或者也可以在热处理之后，但这是不优选的。涂覆悬浮液可以在继续的涂覆步骤中具有与首先施加的涂覆悬浮液相同或者不同的组分。涂覆悬浮液不仅可以是悬浮液(如名称所建议的那样)、而且可以是分散物或溶液。这可以包含贵金属或贵金属溶液。适合的涂覆悬浮液例如在US-B-7465690第2栏第 63行至第4栏第45行中有所描述，参阅该内容。有利地，可以将各载体在一个先于上述方法步骤的步骤中组合成集束，这就是说， 本发明也涉及一种用于利用涂覆悬浮液完全或部分地涂覆圆柱形载体的方法，其中，载体各具有一个圆柱轴线、两个端面、一个周面和轴向长度L并且从第一端面至第二端面被多个通道穿过，以及载体被以这样的方式涂覆所希望的涂覆量的涂覆悬浮液，即，使该载体的圆柱轴线竖直地定向并且将涂覆悬浮液通过载体的端面中的至少一个端面引入通道中，该方法包括以下步骤·提供多个载体；·将所述多个载体组合成一个载体集束；·将载体集束设置在一个涂覆装置上；·将涂覆悬浮液同时引入各载体的通道中；以及·将各载体从涂覆装置移开。集束包括多个载体、特别有利地7至21个载体。在将涂覆悬浮液同时引入载体的通道中之后，将多余的涂覆悬浮液同时从各载体的通道重新除去。组合成集束的载体可以有利地相互连接，以便便于运输并且减少由于载体跌倒所引起的方法故障，因为相互连接的载体的集束由于其较低的重心而具有比单个载体更好的站立稳定性。这可以按任意方式发生，例如粘接带、绳、塑料连接件(例如系电线的带)、金属带或者金属丝。如果使用金属丝或金属带用来连接，则这可以通过在方法过程中进行的热处理、不是通过烧尽而除去。当最终单个地构建或包装载体时，这是不利的，因为分开的用于除去的步骤是必需的。但如果打算包装或构建集束的载体，则通过金属丝或金属带来连接载体是有利的。在本发明的另一实施形式中，载体可以相互粘接，当应当单个地包装或构建完成的、被涂覆的载体时，这便是特别有利的。在这种情况下，将各载体以所希望的布置通过粘接剂相互连接，该粘接剂在后来的热处理(例如煅烧)时烧尽，如基于聚乙烯醇或聚乙烯乙酸酯的粘接剂或者热粘接剂。在粘接剂干燥或者说凝固或冷却之后，继续处理这样得到的由相互连接的载体构成的集束。有利地，一个集束的各载体的连接关于载体的长度L不是在载体的中间进行。在例如金属丝布置在中间时观察到，个别载体更经常地从集束中滑出。根据载体的外形，将载体以其最密的包装捆扎成集束。该集束包括至少两个、特别有利地3至30个、特别是5至 25个、相当特别地7至21个载体。在圆形的横截面时，优选将7或21个载体组合成一个集
束ο将各载体这样地设置在一个涂覆装置上，使得每个载体的端面之一设置在一个孔板上，该孔板的孔布置、孔尺寸和孔数目与载体的布置、尺寸和数目相对应。因此如果例如将7个具有圆形横截面的载体组合成一个集束，该集束包括一个中心载体，该中心载体被六个另外的载体以六角形的形式包围，则孔板必须具有六个圆形的开口，其中一个安置在中心的开口被六个另外的开口以六角形的形式包围。各载体自然必须分别位于各开口上并且开口为了涂覆基本上所有通道而必须足够大。因此，开口不允许如此之小，使得仅仅一小部分通道对于涂覆悬浮液是可接近的。孔板由适合的材料、例如金属或塑料构成。在孔板和载体的端面之间有利地设置有至少一种密封材料。适合的密封材料例如是橡胶或热塑性的弹性体，其或者作为密封圈设置在孔板上或者作为设有与孔板相同的孔图案的垫子平放或固定在该孔板上。在这种情况下，为了执行本发明的方法将各载体通过按压而保持在密封材料和孔板上。为此，例如可以将一个第二孔板安放到载体的上端面上，该第二孔板可以设有第二密封材料。各载体在此设置在一个第一孔板上，该第一孔板有利地设有第一密封材料。第一和第二密封材料是相同的或者不同的，并且可以按相同或不同的方式设置或固定在相应的孔板上。第二孔板便可以被加载力，从而载体被压到第一孔板和有利地存在的第一密封材料上。对载体的均勻涂覆可以通过流动整流器确保。孔板通常具有基本上与涂覆装置中的开口的尺寸相当的尺寸，通过该开口将涂覆悬浮液引入载体的通道中。但在本发明的另一实施形式中，孔板大于涂覆装置中的开口，在这种情况下载体不是全部同时直接设置在涂覆装置的开口上方。由此便可以同时涂覆较大数量的载体，或者可以同时涂覆相同或更小数量的更大的载体。但孔板便是一种较复杂的构件，该构件将涂覆悬浮液通过适当设置的通道供应给载体。这些通道可以或者按这样的方式安置在孔板之内，即，孔板例如通过在材料中延伸的通道将涂覆装置的开口与孔板中的孔连接，各载体设置在这些孔上。替代于此，这些通道也可以安置在孔板之外。在这种情况下，涂覆装置的开口通过在外部安置在孔板上的软管或管道与孔板中的孔相连接，各载体设置在这些孔上。由此便可以同时涂覆较大数量的载体，或者可以同时涂覆相同或更小数量的更大的载体。在本发明的另一实施形式中，将多个载体组合成一个集束并且借助一个孔板相互连接。这些通过一个孔板相互连接的载体便被同时运输和共同地涂覆。有利地，使多个载体在同时涂覆之后同样同时经历继续的方法步骤，有利地经历至少一个干燥步骤和/或热处理。在此可以将这些载体组合成集束并且如上面所述地有利地用金属丝、金属带或孔板连接。载体通常由适合的陶瓷材料或金属材料制成。载体的陶瓷材料可以由堇青石、多铝红柱石、钛酸铝、碳化硅或者其它陶瓷材料构成。优选地使用碳化硅或金属材料，由于其高的耐高温性和小的热膨胀。例如钢、特别是优质钢适合作为金属材料。本发明的方法特别适合用于在用于汽车催化器的传统生产设备上涂覆小的载体， 例如用于用汽油工作的园艺器具或者农用器具、摩托车或小型摩托车的小的载体。在此，载体通常具有为200ml或者更小的体积和/或具有为70mm、优选50mm的最大直径。本发明也涉及一种用于实施所述方法的装置，其中，涂覆装置在用于引入涂覆悬浮液的地方具有至少一个孔板或开口，该孔板或开口的孔布置、孔尺寸和孔数目与载体的布置、尺寸和数目相对应。按照本发明同时涂覆多个载体，从而孔板或涂覆装置有利地具有至少一个、特别是至少两个、特别有利地3至30个、特别是5至25个、相当特别地7至21 个开口。原则上更大数量的开口因而以及同时涂覆许多载体也是可能的，不过将载体集束相互机械连接的力便必须明显提高，以便防止靠中心的载体滑出。在此，当对于可靠地连接载体所必需的力超过载体的机械稳定性时，本发明的方法便遇到其自然限制。
所述装置有利地至少在面向载体端面的侧面上具有密封材料。孔板的和密封材料的特性已经在上面描述。
权利要求
1.用于利用涂覆悬浮液完全或部分地涂覆圆柱形载体的方法，其中，载体各具有一个圆柱轴线、两个端面、一个周面和轴向长度L并且从第一端面至第二端面被多个通道穿过， 以及载体被以这样的方式涂覆所希望的涂覆量的涂覆悬浮液，即，使该载体的圆柱轴线竖直地定向并且将涂覆悬浮液通过载体的端面中的至少一个端面引入通道中，其特征在于，将多个载体同时设置在一个涂覆装置上，将涂覆悬浮液同时引入各载体的通道中并且接着将各载体同时从涂覆装置移开。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，用填充体积的涂覆悬浮液从所述端面中的至少一个端面出发填充载体，该填充体积如此确定，即，载体被填充直到这样的高度，该高度占载体长度L的预先确定的一部分，并且将多余的涂覆悬浮液除去，从而所希望的涂覆量留在载体上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，从下端面出发用涂覆悬浮液填充载体。
4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的方法，其中，多余的涂覆悬浮液被向下除去。
5.根据权利要求1至4中的一项或多项所述的方法，其中，这样对载体进行涂覆，即，从上方给载体的上端面浇注涂覆悬浮液，并且在载体的下端面上施加负压以将涂覆悬浮液吸入。
6.根据权利要求1至5中的一项或多项所述的方法，其中，在一个先前的步骤中将各载体组合成集束。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，将集束中的各载体相互机械连接。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，载体的连接关于载体长度L不是在中间进行。
9.根据权利要求5至8中的一项或多项所述的方法，其中，集束具有7或21个载体。
10.根据权利要求1至9中的一项或多项所述的方法，其中，载体在涂覆装置上以至少一个端面设置在孔板上，该孔板的孔布置、孔尺寸和孔数目与载体的布置、尺寸和数目相对应。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在孔板和端面之间设置有至少一种密封材料。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，载体通过按压而保持在密封材料和孔板上。
13.根据权利要求7至12中的一项或多项所述的方法，其中，集束中的各载体相互间通过金属丝、金属带或者孔板机械连接。
14.根据权利要求1至13中的一项或多项所述的方法，其中，使多个载体在涂覆之后同时经历继续的方法步骤，有利地经历至少一个干燥步骤或热处理。
15.根据权利要求1至14中的一项或多项所述的方法，其中，载体由金属材料制成。
16.用于实施根据权利要求1至13中至少一项所述的方法的装置，该装置在用于引入涂覆悬浮液的地方具有至少一个孔板，该孔板的孔布置、孔尺寸和孔数目与载体的布置、尺寸和数目相对应。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述孔板至少在面向载体端面的侧面上具有密封材料。
18.根据权利要求1至15中的一项或多项所述的方法或者根据权利要求13至15中一项或多项所述的装置，其中，载体具有为200ml或者更小的体积和/或具有为70mm、优选 50mm的最大直径。
全文摘要
本发明涉及一种用于同时涂覆多个催化器载体的方法和装置。将多个载体同时设置在涂覆装置上允许更高的生产率。涂覆装置在用于引入涂覆悬浮液的地方具有至少一个孔板。
文档编号B01J35/04GK102470360SQ201080035711
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月22日 优先权日2009年8月13日
发明者W·哈塞尔曼 申请人:尤米科尔股份公司及两合公司