[发明专利]用于催化涂覆基材的改进系统

说明书

                         本发明的背景

本发明的领域

本发明涉及一种用于涂覆基材的装置和方法，更尤其涉及一种用催化物质浸渍整体基材的装置和方法。

已有技术的描述

催化转化器熟知用于去除和/或转化废气中的有害成分。为此，催化转化器具有各种结构。在一种形式中，该转化器包括一个其上存在催化涂层的刚性骨架整体基材。该整体具有一种蜂窝型结构，其中具有多个通常平行的纵向通道以提供具有高表面积的催化涂覆体。

这种刚性的整体基材可由陶瓷和其它材料制成。这些材料及其结构例如描述于美国专利3331787和3565830，在此将其作为参考并入本发明。另外，该整体可由金属箔制成。

整体基材、尤其是多个通道可以被催化和/或吸收性材料的淤浆所涂覆。

涂覆预制整体基材的一种方法是将催化剂淤浆抽吸到相应通道中并随后将涂覆基材进行干燥操作。这些系统不能成功地提供均匀涂覆厚度和其中催化剂涂层沉积在每个通道的相同长度上的均匀涂覆外形。

已经提出采用真空将催化剂淤浆向上抽过这些通道。例如，PeterD.Young的美国专利4384014公开了在整体基材上产生真空以从通道中去除空气并随后将催化剂淤浆向上抽过这些通道。真空随后被破坏并优选通过重力排泄而去除过量淤浆。

James R.Reed等人的美国专利4191126公开了将整体基材浸渍到淤浆中并随后采用低于大气压的压力将过量涂料淤浆从载体的表面上清除。所施加的真空用于消除通道堵塞，这样淤浆可抽吸到每个通道的表面上。

Thomas Shimrock等人的美国专利4609563公开了对这些系统的一种改进。该系统包括一种用耐火和/或催化剂金属组分的淤浆真空涂覆陶瓷基材元件的方法，其中计量精确控制的预定量的淤浆以施用到陶瓷整体基材上。将整体基材在一种也称作浸渍盘的优选具有预定尺寸的容器中下降至包含精确量的所要涂覆到基材上的淤浆的预定深度。淤浆随后通过施加到与基材在该浴中的浸渍端相对的那端上的真空进行抽吸。无需排泄或清除基材上的过量涂料淤浆，也无需任何预真空施加步骤以消除空气。

Victor Rosynsky等人在题为“用于涂覆基材的方法”的美国专利5866210中公开了另一种改进方法。其中公开了一种涂覆整体基材的真空浸渍法，其中构成基材的每个通道涂以相同厚度的涂料且特征在于一种均匀的涂层外形，其中基材的每个通道在相同长度上涂覆。尤其是，该方法涉及一种用涂料介质涂覆具有多个通道的基材的真空浸渍法，包括：

a)将基材部分浸渍到包含涂料介质浴的容器中，所述容器包含其量足以涂覆基材至所需水平而不会将涂料介质在该容器内的液位降至该浸渍基材的料面之下的涂料介质；

b)在足以将涂料介质由该浴向上抽吸到每个通道以在其中形成均匀涂覆外形的强度下和时间内向该部分浸渍的基材施加真空；然后

c)从该浴中取出基材。

视需要，在将涂料介质施用到基材上之后并随着基材从该浴中取出，连续向基材施加真空，其强度等于或大于施加到该部分浸渍基材上的真空强度。在施加真空之后，将基材反转并由相对端涂覆，形成具有均匀涂覆外形的两涂层。这种工艺步骤已知能够降低涂料介质的重叠。

涂料混合物的重叠在汽车工业中特别成问题。该重叠区域增加了贯穿催化剂转化器的增量(δ)压力，这对发动机性能和燃料消耗产生不利影响并增加了发动机的磨损。同样成问题的是，该涂料混合物在中间位置因为涂覆过程中的不完全覆盖而产生间隙。这同样对转化器和发动机性能产生不利影响。但如果为了涂覆两端而使基材反转，非常难以保证涂布材料不会在某种程度上重叠或产生间隙。即使最小量的重叠或间隙都会对催化性能产生不利影响。

因此，在涂覆整体基材，尤其是适用于催化转化器的整体基材的领域中明显有利的是，每个通道都在相同长度上涂以相同厚度的涂料而没有任何的涂布材料重叠或间隙。

                          本发明的综述

本发明提供一种能够消除涂料淤浆的重叠或间隙的、将催化剂组合物施用到中空基材内部的系统。一般来说，该系统包括，通过将基材浸渍在包含涂料淤浆浴的容器中、并在足以将涂料淤浆由该浴向上抽吸到位于该中空基材内部的多个通道中的每一个的强度下和时间内向该部分浸渍基材施加真空，用催化剂组合物涂覆基材；从该浴中取出基材；将基材旋转180°；然后在足以将涂料淤浆分配在基材通道内以在其中形成均匀涂覆外形的强度下和时间内，将加压空气射流施加到基材上。