[发明专利]利用涂料组合物涂覆壁流式过滤器的方法

说明书

本申请是申请日为2005年8月13日、申请号为200580035835.X、发明名称为“利用涂料组合物涂覆壁流式过滤器的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种利用涂料组合物涂覆设计为壁流式过滤器的颗粒过滤器的方法。具体地说，本发明涉及一种利用催化活性涂料涂覆用于柴油机的废气净化系统这一类型的过滤器的方法。

背景技术

已经公知，壁流式过滤器越来越多地用于从柴油机的废气中去除煤烟。这些过滤器通常为圆柱形，具有两个端面和一个侧面，并且具有用于柴油机废气的多个流道，该流道基本平行于圆柱的轴线，从第一端部伸向第二端面。壁流式过滤器的横截面形状取决于对机动车辆的安装要求。横截面为圆形、椭圆形或三角形的过滤器本体应用广泛。流道通常具有方形的横截面，并且密集地布置在过滤本体的整个横截面上。流道的通道密度或单元密度根据特定的应用在10cm^-2和140cm^-2之间变化。两个相邻流道之间的通道壁的厚度通常根据单元密度取为0.1mm到0.3mm。

为了产生过滤作用，交替地在第一端面和第二端面密封流道。根据过滤器在柴油机的废气流中的布置，一个端面形成用于废气的流入端面，第二端面形成用于废气的流出端面。在流入侧打开的流道形成流入通道，在流出侧打开的流道形成流出通道。流入通道和流出通道交替相邻，并且通过它们之间的通道壁相互隔开。

在通往过滤器的途中，废气必须穿过流入通道和流出通道之间的通道壁从流入通道改变到流出通道中。为了达到这个目的，制成壁流式过滤器的材料具有开孔。当气体穿过通道壁时，气体包含的煤烟颗粒被过滤掉且基本上沉积在流入通道的通道壁上。

煤烟的沉积导致过滤器的废气背压不断增大，并且使发动机的性能降低。因此，必须经常通过烧掉煤烟来使过滤器再生。为了辅助进行这个措施，公知的是，采用称为煤烟点火涂料的物质来涂覆过滤器。并且，也可以用其它催化剂涂覆过滤器。

为了利用催化活性涂料涂覆过滤器，根据德国公开的说明书DE 3232729A1(对应于US 4515758)，可以使过滤器浸渍有例如预期涂层材料的前体溶液，然后干燥过滤器。作为选择，也可以将细粒催化剂材料的悬浮液从一侧倒在过滤器上，然后可以干燥和焙烧过滤器。悬浮液还可以包含催化活性成分的溶解前体。

美国专利US 4759918描述了降低柴油机煤烟的点火温度的方法。为了达到这个目的，壁流式过滤器涂覆有选自氧化钛、氧化锆、二氧化硅、硅酸铝以及氧化铝中的耐硫无机氧化物。并且，壁流式过滤器还包含选自铂、钯和铑中的至少一种催化活性元素。该文献没有提供任何关于涂覆壁流式过滤器的方法的细节。在实施例中，为了简化测量，只有传统的过流式蜂窝状本体通过被浸入相应的涂料组合物中而设置有催化涂料。

美国专利US 5492679描述了一种壁流式过滤器，该过滤器的流入通道的壁涂覆有用于吸附碳氢化合物的沸石吸附涂料，同时将氧化催化剂涂到流出通道的壁上。该专利没有提供关于如何完成涂覆的任何信息。

这些例子表明催化涂覆的壁流式过滤器被越来越多地选择用于净化柴油机的废气。然而，明显的是，还没有用于涂覆这些过滤器的技术上完全改进的方法使得能够大量重复地涂覆过滤器。

相比之下，允许大量涂覆过流式蜂窝状本体(或简称蜂窝状本体)的涂料的涂覆方法是公知的，该蜂窝状本体大量用于自动工业中的废气净化。这种方法的一个实例见美国专利US 4550034中的说明。根据该方法，预先称重的一些涂料组合物被引入平底的盘状物中。然后，待涂覆的蜂窝状本体被部分地(在其下端处)浸入涂料组合物中，于是全部涂料组合物在施加于蜂窝状本体上端的低于大气压的压力作用下经由蜂窝状本体被吸入通道。

涂覆方法的一个重要标准是在单次操作中利用该方法可以获得的涂料浓度或填充浓度。应该理解到，该浓度表示在干燥和焙烧之后保留在蜂窝状本体上的固体含量。涂料浓度表示为载体的每升容量中的克数(g/l)。在实践中，对于汽车废气催化剂，要求涂料浓度达300g/l。如果通过所用的方法在单次操作中不能施加这个量，那么在干燥和适当时焙烧蜂窝状本体之后，涂覆操作必须重复足够多次来实现预期的填充。通常执行利用不同涂料组合物的两次或者更多次涂覆操作。这样制造出的催化剂具有多层，且在另一层之上的层具有不同的催化作用。

已经开发所述涂覆方法用于涂覆过流式蜂窝状本体。在另一方面，上面已经确定，还没有技术上完全改进的用于涂覆壁流式过滤器的方法。因此，本发明的目的是提供这种类型的方法。

发明内容