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Title:
USE OF SPACERS IN THE COATING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/042085
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to the use of spacers in a process for coating catalyst supports. The spacers are used for preventing the conveyor belt, on which the catalyst supports are normally directly placed, from coming into contact with the catalyst supports. The spacers may be in the shape of a ring, the dimensions of the contact surface being smaller than those of the catalyst support.

Inventors:
HASSELMANN, Wolfgang (Hardtstraße 65, Rheinfelden, 79618, DE)
HOLZER, Cedric (Wolfsgruenstr. 15, Neuenburg am Rhein, 79395, DE)
Application Number:
EP2016/070602
Publication Date:
March 16, 2017
Filing Date:
September 01, 2016
Export Citation:
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Assignee:
UMICORE AG & CO. KG (Rodenbacher Chaussee 4, Hanau-Wolfgang, 63457, DE)
International Classes:
F27D5/00; B05B13/02; B01J35/04
Domestic Patent References:
WO2010015573A22010-02-11
Foreign References:
DE69204877T21996-05-30
US20060283039A12006-12-21
DE10244617A12003-06-05
DE10353784A12004-06-24
EP0234887A11987-09-02
EP2894140A12015-07-15
DE9116767U11993-09-23
EP1064094B12002-09-25
EP2521618B12013-08-28
EP1136462B12004-08-04
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Claims:
Patentansprüche:

Verwendung von Abstandshaltern in einem Prozess zur Beschichtung von Katalysatorträgern für Autoabgaskatalysatoren dergestalt, dass die auf ein Förderband zu stellenden und zu beschichtenden bzw. beschichteten Katalysatorträger auf die auf dem Laufband befindlichen Abstandshalter gestellt werden und die so positionierten Katalysatorträger im Beschichtungsprozess transportiert werden, wobei ein direkter Kontakt der Katalysatorträger mit dem Förderband verhindert wird.

Verwendung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abstandshalter eine Ringform aufweisen.

Verwendung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Unterschied zwischen dem Durchmesser oder der größten Diagonal der Auflagefläche des Katalysatorträgers und dem Durchmesser des Abstandshalters allenfalls bis zu 40% beträgt.

Verwendung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Durchmesser oder die größte Diagonal der Auflagefläche des Katalysatorträgers kleiner als der äußere Durchmesser des Abstandshalters ist und der Katalysatorträger auf einer im äußeren Ring befindlichen und in die Mitte des Ringes ragenden Struktur ruht, welche fest mit dem äußeren Ring verbunden ist.

Verwendung nach Anspruch 2 und/oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Abstandshalter eine Höhe von 3 - 10 mm aufweist.

6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff wie Polyoxymethylen, HDPE, Metall, wie Edelstahl besteht.

GEÄNDERTE ANSPRUCHE

beim Internationalen Büro eingegangen am 27. Januar 2017 (27.01.2017)

1. Verwendung von vom Förderband unabhängigen Abstandshaltern in einem Prozess zur Beschichtung von Katalysatorträgern für Autoabgas- katalysatoren mit einer Beschichtungssuspension dergestalt, dass die auf ein Förderband zu stellenden und zu beschichtenden bzw. beschichteten Katalysatorträger auf die auf dem Laufband befindlichen Abstandshalter gestellt werden und die so positionierten Katalysatorträger im Beschichtungsprozess transportiert werden, wobei ein direk- ter Kontakt der Katalysatorträger mit dem Förderband und damit ein

Kantenausbruch verhindert wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abstandshalter, eine Ringform aufweisen und nicht so klein ausgeführt werden, dass der Unterschied zwischen dem Durchmesser oder der größten Diagonale der Auflagefläche des Katalysatorträgers und dem Durchmesser des Abstandshalters allenfalls bis zu 40% beträgt oder der Durchmesser oder die größte Diagonale der Auflagefläche des Katalysatorträgers kleiner ist als der äußere Durchmesser des Abstandshalters und der Katalysatorträger auf einer im äußeren Ring be- findlichen und in die Mitte des Ringes ragenden Struktur ruht, welche fest mit dem äußeren Ring verbunden ist.

2. Verwendung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Abstandshalter eine Höhe von 3 - 10 mm aufweist. 3. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Abstandshalter aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff wie Polyoxymethylen, HDPE, Metall, wie Edelstahl besteht.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
Verwendung von Abstandshaltern im Beschichtungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Abstandshaltern in einem Prozess zum Beschichten von Katalysatorträgern. Die Abstandshalter haben die Aufgabe, eine Berührung der Laufbänder, auf das die Katalysator- träger normalerweise direkt gestellt werden, mit dem Katalysatorträger zu verhindern.

Das Abgas von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen enthält typischerweise die Schadgase Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NO x ) und gegebenenfalls Schwefeloxide (SO x ), sowie Partikel, die überwiegend aus Rußrückständen und gegebenenfalls anhaftenden organischen Agglomeraten bestehen. Diese werden als Primäremissionen bezeichnet. CO, HC und Partikel sind Produkte der unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum des Motors. Stickoxide entstehen im Zylinder aus Stickstoff und Sauerstoff der Ansaugluft, wenn die Verbrennungstemperatu- ren lokal 1400°C überschreiten. Schwefeloxide resultieren aus der Verbrennung organischer Schwefelverbindungen, die in nicht-synthetischen Kraftstoffen immer in geringen Mengen enthalten sind . Zur Entfernung dieser für Umwelt und Gesundheit schädlichen Emissionen aus den Abgasen von Kraftfahrzeugen sind eine Vielzahl katalytischer Abgasreinigungstechnologien ent- wickelt worden, deren Grundprinzip üblicherweise darauf beruht, dass das zu reinigende Abgas über einen Durchfluss- (flow-through) oder einen Wand- flusswabenkörper (wall-flow) mit einer darauf aufgebrachten katalytisch aktiven Beschichtung geleitet wird . Der Katalysator fördert die chemische Reaktion verschiedener Abgaskomponenten unter Bildung unschädlicher Pro- dukte wie beispielsweise Kohlendioxid und Wasser.

Die eben beschriebenen Durchfluss- oder Wandflusswabenkörper werden demgemäß auch als Katalysatorträger bezeichnet, tragen sie doch die katalytisch aktive Beschichtung auf ihrer Oberfläche bzw. in den diese Oberfläche bildenden Poren. Die katalytisch aktive Beschichtung wird häufig in einem sogenannten Beschichtungsvorgang in Form einer Suspension auf dem Katalysatorträger aufgebracht. Viele derartige Prozesse sind in der Vergangenheit von Autoabgaskatalysatorherstellern hierzu veröffentlicht worden (EP1064094B1, EP2521618B1, WO10015573A2, EP1136462B1).

In den meisten Fällen werden die unbeschichteten Katalysatorträger hierzu zuerst auf ein Laufband gestellt und dadurch der eigentlichen Beschichtungs- Vorrichtung zugeführt. Diese nimmt den Katalysatorträger in einem vornehmlich vollautomatischen Verfahren in Empfang und bewerkstelligt den Kontakt des Trägers mit der Beschichtungssuspension.

Für den Transport zur Beschichtungsvorrichtung hin und von Beschichtungs- vorrichtung weg und durch den anschließenden Trocknungsofen werden För- derbänder und oder Rollenförderer verwendet, wie sie in der Industrie üblich sind . Diese sind aus Plastik oder Metall bestehende Fördereinrichtungen, bei denen Endlosgurte über diesen tragende Längsrollen laufen (http ://de.wi- kipedia.org/wiki/F%C3%B6rderband). Häufig geschieht es, dass Katalysatorträger nach dem Durchlaufen der gesamten Beschichtungsstation Beschädi- gungen aufweisen. Da die Wände der Katalysatorträger mitunter sehr dünn sind und das Material, aus dem die Katalysatorträger gefertigt sind (z. B. SiC, Aluminiumtitanat, Corderite), sehr spröde ist, kommt es häufig vor, dass Ecken aus den peripheren Endbereichen des Trägers ausbrechen (Kantenausbrüche). Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Angabe einer Möglichkeit, den Beschichtungsvorgang derart zu modifizieren, dass diese Kantenausbrüche möglichst gar nicht mehr, zumindest aber weniger häufig und weniger massiv auftreten, da jeder Ausbruch einer Kante ein potentieller Reklamationsgrund des Kunden sein kann. Die vorgestellte Aufgabe wird durch die Anwendung gemäß vorliegendem Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verwendung werden in den von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen angegeben.

Dadurch, dass man in einem Prozess zur Beschichtung von Katalysatorträ- gern für Autoabgaskatalysatoren Abstandshalter dergestalt verwendet, dass die auf ein Förderband zu stellenden und zu beschichtenden bzw. beschichteten Katalysatorträger die auf dem Förderbänder befindlichen Abstandshalter gestellt werden und die so positionierten Katalysatorträger im Beschich- tungsprozess transportiert werden, ggf. über mehrere Förderbänder hinweg, wobei ein direkter Kontakt der Katalysatorträger mit dem Förderband verhindert wird, gelangt äußerst einfach, jedoch nicht minder erfolgreich zur Lösung der gestellten Aufgabe. Durch Untersuchungen hat sich herausgestellt, dass u.a. offensichtlich Scherkräfte, beim Wechsel von einem Band auf ein anderes, welche beim Transport der Katalysatorträger von dem Laufband auf den Träger ausgeübt werden, Kantenausbrüche zu einem gewissen Anteil mitprovozieren. Überraschenderweise hilft die obige Maßnahme alleine schon aus, viele Kantenausbrüche zu verhindern.

Durch das Übereinanderstellen von entsprechend dimensionierten, vom Förderband unabhängigen Abstandshaltern und Katalysatorträgern wird die direkte Krafteinwirkung des Laufbandes auf den Träger und die Kanten des Trägers, die ca. 0,1-0,3 mm über die Standfläche hinaus ragen, verhindert. Damit ist es ausgeschlossen, dass die Scherkräfte des Bandes, welche bei direktem Kontakt und bei Übergängen offensichtlich vorhanden sind, den Träger an den Kanten schädigen. Es versteht sich von selbst, dass diese erfindungsgemäße Form des Transports der Katalysatorträger bevorzugt immer dort durchgeführt wird, wo der Katalysatorträger mit dem Laufband bewegt werden soll, also z.B. zur Beschichtungsvorrichtung, von der Beschichtungs- station weg, durch den Trocknungsofen, durch Kontroll- und Markierungseinheiten bis hin zur Verpackstation. Überall dort, wo entsprechende, durch Förderbänder erzeugte Scherkräfte aufzutreten drohen, kann die erfindungsgemäße Verwendung der Abstandshalter bevorzugt sein.

Aus der Eignung heraus, dass die Katalysatorträger auf den Abstandshalter gestellt werden, ergibt sich eine bestimmte körperlich-räumliche Ausgestaltung, die die Abstandshalter aufweisen müssen. Vorzugsweise besitzen die Abstandshalter die gleiche Form wie die Träger. Es gibt z. B. Träger in rechteckiger, runder, ovaler, hexagonaler oder quadratischer Grundform. In den meisten Fällen wird der zu beschichtende Träger jedoch rund sein, weshalb die Ausführung des Abstandshalters in einer Ringform bevorzugt ist.

Des Weiteren kann der Abstandshalter massiv ausgestaltet also ein kompakter Körper sein, oder andererseits bevorzugt lediglich den äußeren Umfang in einer festen Form aufweisen. Z.B. kann der Abstandshalter, sofern er in einer Kreisform ausgebildet ist, lediglich aus einem Ring bestehen, auf den der Katalysatorkörper gestellt werden kann (Fig . 1). Vor allem bei einem Transport durch einen Ofen ist der Ring die bevorzugte Ausführung, da dadurch das Substrat weiterhin von dem hier vorherrschenden Trocknungsstrom axial durchströmt werden kann. Dies hilft darüber hinaus Materialkosten sparen. Für die anderen Ausgestaltungsformen gilt dieses mutatis mutandis.

Vorteilhafter Weise sollte der Abstandshalter nicht zu klein ausgeführt werden, damit das Arrangement nicht insgesamt zu instabil wird . Bevorzugt sollte der Unterschied zwischen den Außenmaßen des Katalysatorträgers und den Außenmaßen des Abstandshalters 40%, mehr vorteilhaft 30% und ganz besonders vorteilhaft 20 oder gar 10% nicht überschreiten. Eine Mindestgröße wird auch durch die Bandübergänge vorgegeben, wobei wiederum die Stabilität beim Transport ein Kriterium ist. In Bezug auf den bevorzugten ringförmigen Abstandshalter sollte der Unterschied zwischen dem Durchmesser oder der größten Diagonal der Auflagefläche des Katalysatorträgers und dem Durchmesser des Abstandshalters allenfalls bis zu 40% betragen. Bei Substraten mit großem Durchmesser zu kleiner Höhe können die Ringe im Verhältnis zum Durchmesser oder der größten Diagonal der Auflagefläche des Katalysatorträgers eher kleiner ausfallen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser oder die größte Diagonal der Auflagefläche des Katalysatorträgers kleiner als der äußere Durchmesser des Abstandshalters und der Katalysatorträger ruht auf einer im äußeren Ring befindlichen und in die Mitte des Ringes ragenden Struktur, welche fest mit dem äußeren Ring verbunden ist. Vorzugsweise be- sitzt der Abstandshalter z. B. einen inneren Ring und einen äußeren Ring, mit dem der innere Ring fest verbunden ist. Der innere Ring ist vom Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Katalysatorträgers. Der äußere Ring ist größer als der Durchmesser des Katalysatorträgers. Der Katalysatorträger wird auf den inneren Ring gestellt und ist so vor der direkten Krafteinwirkung des Laufbandes - wie oben beschrieben geschützt. Der äußere Ring hilft in der Hinsicht, dass dergestalt aufgestellte Katalysatorträger auf dem Laufband nicht gegeneinanderstoßen können. Ein entsprechendes Beispiel eines solchen Ringes ist in Fig . 3 dargestellt. Ein ähnliches Ergebnis erreicht man mit der Verwendung eines Ringes wie in Fig . 4 dargestellt. Hier wird der äußere Ring bewusst größer als der Durchmesser der Katalysatorkörper gewählt, um ein Aneinanderstoßen derselben zu unterbinden. Der Katalysatorträger ruht stattdessen auf den erhabenen Innenstreben des besagten Ringes. Weitere Ausführungsformen, die dem gleichen Prinzip folgen, sind für den Fachmann denkbar und vom Anspruchsumfang dieser Schrift mitumfasst.

Ein weiteres Ausgestaltungselement des Abstandshalters stellt dessen Höhe dar. Diese sollte nicht zu groß sein, da dann wieder eine Instabilität des Arrangements aus Katalysatorträger und Abstandshalter droht. Auf der anderen Seite sollte er auch nicht zu dünn ausgestaltet werden, damit die Gefahr der Scherkraftübertragung nicht zu groß wird. Idealerweise wird der Abstandshalter eine Höhe von 3 - 10, vorzugsweise 4 - 8 und besonders bevorzugt 5 - 6 mm aufweisen.

Das Material, aus dem der Abstandshalter gemacht wird, steht im Ermessen des Fachmannes. Er wird sich diesbezüglich an Herstellbarkeit, Prozesseignung und Kosten des Materials orientieren. Bevorzugt sind etwa Materialien aus Metall, wie Edelstahl, z.B. 316. Bevorzugt ist insbesondere ein Metall, da dieses auch im Trocknungsbereich, wo Temperaturen von >600°C vorherrschen können, als Abstandshalter herangezogen werden kann. Ist ein Prozess im Ofen nicht vorgesehen, kann auch Plastik verwendet werden, z. B. Kunststoffe wie Polyoxymethylen, HDPE, oder ähnliches.

Weiterhin bevorzugt ist, dass der Abstandhalter auf der zum Substrat hin gewandten Seite gerändert ist. Damit ist ein leichtes Gleiten des Abstandhalters auf dem Band gewährleistet, während das Substrat einen sichern Stand hat und sich der Abstandhalter zum Substrat gesehen nicht verschiebt

Die vorliegende Erfindung zeigt eine einfache Möglichkeit auf, wie sich Kantenausbrüche im Beschichtungsprozess von Katalysatorträgern verringern lassen. Es war bis dato nicht ersichtlich, für welchen Anteil der Schäden die Beförderung der Katalysatorträger auf Laufbändern tatsächlich verantwortlich ist. Dass ein Großteil der Schäden durch die Scherkräfte des Laufbandes hervorgerufen wird, ist erst aus einer detaillierten Studie ersichtlich hervorgegangen, die sogenannte minimale Randüberstände (die Katalysatorträger sind an den Rändern gegenüber der Mitte etwas erhöht) der von den Herstellern dieser Träger gelieferten Substrate mitberücksichtigt hat. Es kann daher als Überraschung gelten, dass eine derart einfache Lösung der gestellten Aufgabe tatsächlich zum gewünschten Erfolg verhilft.

Figur 1 : Die Bilder stellen bevorzugte ringförmig ausgestaltete

Abstandshalter vor.

Figur 2 : Schematische Darstellung der Verwendung der Abstandshalter;

1 Förderband

2 Katalysatorträger

3 Abstandshalter in der Sammelbox

4 Abstandshalter

Figur 3 : Bevorzugter ringförmiger Abstandshalter mit innerem und äußerem Ring

Figur 4: Bevorzugter ringförmiger Abstandshalter mit äußerem Ring und innerer Auflagestruktur Figur 5 : Zeigt den Transport von Katalysatorkörpern auf Abstandshaltern von einem Rollenförderer auf einem Ofenband