DE10000108A1

DE10000108A1 - Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers unter Verwendung schon mit Wash-Coat beschichteter Blechfolien

Info

Publication number: DE10000108A1
Application number: DE10000108A
Authority: DE
Inventors: Martin Heinrich
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 2000-01-04
Filing date: 2000-01-04
Publication date: 2001-07-05
Also published as: WO2001049411A1; AU2367701A

Abstract

Um sicherzustellen, daß Endbereiche (7, 8) von wenigstens teilweise strukturierter, schon mit Wash-Coat beschichteter Blechfolien (2, 3) bei der Herstellung eines Wabenkörpers (1) frei von Wash-Coat-Staub bleiben, werden nach der Erfindung die mit Wash-Coat beschichteten Blechfolien (2, 3) wenigstens einseitig, vorzugsweise beidseitig, vor ihrer Schichtung, Wicklung und/oder Faltung zu einer Trägermatrix (4) des Wabenkörpers 1 und/oder nach ihrer Positionierung als Trägermatrix (4) in einem Mantel (6) mit einem Fixiermittel behandelt. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert das Entstehen von Staub und fördert in vorteilhafter Weise eine dauerhafte Anbindung einer Trägermatrix (4) an einem Mantel (6) durch Vermeidung schädlicher Ablagerungen insbesondere von bei der Herstellung entstehenden Wash-Coat-Partikeln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers, insbe sondere eines Katalysatorträgerkörpers, mit einer aus zumindest teilweise struktu rierten Blechfolien geschichteten und/oder gewickelten bzw. gefalteten Träger matrix mit einer Vielzahl für ein Fluid durchströmbarer Kanäle, wobei die Blech folien Endbereiche aufweisen, die an einem Mantel fügetechnisch und/oder form schlüssig angebunden sind, bei dem zunächst eine geeignete Anzahl zumindest teilweise strukturierter, insgesamt oder bis auf die Endbereiche schon mit Wash- Coat beschichteter Blechfolien zu der Trägermatrix des Wabenkörpers geschichtet und/oder gewickelt bzw. gefaltet werden; und zu einem späteren Zeitpunkt die Trägermatrix im Mantel positioniert und an diesem angebunden wird.

Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht nicht nur Wärme sondern auch Abgas. Da die chemischen Verbindungen dieser Abgase als umweltschädlich er kannt wurden, ist eine Reduzierung dieser Schadstoffe sinnvoll, insbesondere hin sichtlich der Schadstoffe Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Strickoxid (NO_X).

Als wirksamstes System zum Abbau dieser Schadstoffe hat sich die katalytisch bewirkte chemische Umwandlung der schädlichen Verbindungen in umwelt freundliche Komponenten durchgesetzt. Dabei verwandeln sich Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) durch Oxidation in Kohlendioxid und Wasser dampf, während sich aus den Stickoxiden durch Reduktion Stickstoff ergibt.

Derartige Umwandlungsvorgänge spielen sich permanent auch in der Natur ab, allerdings auf Umwegen und viel langsamer. In einem modernen Katalysatorträ gerkörper mit großer Oberfläche dagegen gleicht die Reaktionsgeschwindigkeit einem Zeitraffer: Nach dem Durchströmen des Katalysatorträgerkörpers sind die Abgase nahezu vollständig schadstoffgereinigt.

Um die Kontaktchance der im Abgasstrom befindlichen Schadstoffe mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung zu optimieren, muß die Oberfläche der Ka näle des Wabenkörpers so groß wie irgend möglich sein. Diese Oberflächenver größerung der Trägermatrix wird mit einer Zwischenschicht, dem sogenannten Wash-Coat, erreicht, einem Gemisch beispielsweise aus Gamma-Aluminium-Oxid und anderen Oxiden.

Mit einem einzigen Gramm dieser Zwischenschicht kann eine Fläche bis zu 25 m² erreicht werden, was einer Vergrößerung der Aufnahmefläche für die katalytisch aktive Schicht um das Siebentausendfache bedeutet. Auf diese dreidimensionale zerklüftete Oberfläche wird dann die katalytisch wirksame Schicht aufgetragen. Sie besteht beispielsweise überwiegend aus Platin, Rhodium oder Paladium sowie auch aus Oxiden unedler Metalle.

Für die Beschichtung der Blechfolien mit dem Wash-Coat sind grundsätzlich we nigstens zwei Möglichkeiten gegeben. So kann die Beschichtung der Blechfolien vor ihrer Schichtung und/oder Wicklung zu einer Trägermatrix erfolgen oder erst danach.

In der Praxis hat sich für manche Fälle die Beschichtung der Blechfolien mit Wash-Coat vor ihrer Schichtung und/oder Wicklung zu einer Trägermatrix als vorteilhaft herausgestellt, wobei dem Vorteil insbesondere der gleichmäßigeren Verteilung der Beschichtung auf den strukturierten und glatten Blechfolien der Nachteil gegenüber steht, daß bei der anschließenden Verarbeitung der beschich teten Blechfolien zu einer Trägermatrix Wash-Coat-Staub entstehen kann. Dieser gelangt in die Umgebung und setzt sich auch auf die Endbereiche der Blechfolien, die für eine spätere fügetechnische Verbindung der Blechfolien an einem Mantel rohr möglichst von Verunreinigungen aller Art freizuhalten sind.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Verarbeiten zumindest teilweise strukturierter, schon mit Washcoat be schichteter Blechfolien zu einer Trägermatrix eines Wabenkörpers, insbesondere Katalysatorträgerkörper, anzugeben, mit dem sich das Entstehen und uner wünschte Ablagerungen von Wash-Coat-Staub insbesondere auf die späteren Ver bindungsstellen der Trägermatrix mit dem Wabenkörper vermeiden lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Zielsetzung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen, die einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegen stand der abhängigen Ansprüche.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die mit Wash-Coat beschichteten Blechfolien wenigstens einseitig, vorzugsweise beidseitig, vor ihrer Schichtung, Wicklung und/oder Faltung zu der Trägermatrix des Wabenkörpers und/oder vor und/oder nach ihrer Positionierung als Trägermatrix in dem Mantel mit einem Fixiermittel zu behandeln.

Dadurch werden unter Beibehaltung der Vorteile im Zusammenhang mit der Be schichtung der Blechfolien mit Wash-Coat vor ihrer Verarbeitung zu einer Trä germatrix in vorteilhafter Weise ein Lösen von Wash-Coat-Partikeln vermindert und schädliche Ablagerungen vermieden, insbesondere auf für eine spätere An bindung der Blechfolien insbesondere an einem Mantel vorgesehenen Stellen.

Als vorteilhaft hat sich ein Fixiermittel herausgestellt, welches Polymere enthält, die ionische oder, beispielsweise in wässriger Lösung, ionisierbare, insbesondere neutralisierbare, Gruppen wie Polyvenylpyrroldon aufweisen.

Alternativ oder kumulativ kann das Fixiermittel auch Polymeresate ätylenisch ungesättigter Säuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure oder Crotonsäure enthalten.

Bevorzugt sind die Polymere und/oder die Polymeresate mit Venylacetat copoly merisiert.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines lediglich exemplarischen Herstellungsverfahrens eines Wabenkörpers sowie an hand der Zeichnung erläutert.

Darin zeigen:

Fig. 1 eine mit Wash-Coat beschichtete Blechfolie;

Fig. 2 einen geschichteten Blechfolienstapel zu Beginn des Herstellungsprozes ses; und

Fig. 3 schematisch einen daraus durch gegensinnige Verschlingung hergestellten Wabenkörper.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine beidseitig schon mit Wash-Coat beschichtete glatte Blechfolie 2, deren unbeschichtete Endbereiche 7, 8 später insbesondere mit ei nem Mantel 6 fügetechnisch verbunden, insbesondere verlötet, verschweißt oder verklebt, werden sollen. Der Wash-Coat wurde mittels einer entsprechenden Vor richtung auf dem Halbzeug angebracht. Hierbei wurden die Endbereiche 7, 8 ent sprechend abgeschirmt, so daß hier die unbeschichteten Bereiche 7, 8 verbleiben. Gemäß einem alternativen Beschichtungsverfahren werden zunächst die Blechfo lie 2, 3 insgesamt mit Wash-Coat beschichtet und die Endbereiche 7, 8 nachträg lich durch ein chemisches oder mechanisches Verfahren vom Wash-Coat befreit. Dies kann für die Bleche 2, 3 nacheinander erfolgen oder einfacher, wenn die Ble che 2, 3 schon zu einer Trägermatrix 4 weiterverarbeitet wurden, beispielsweise durch einfaches Abbürsten der zu der Trägermatrix 4 weiterverarbeiteten Enden der Blechfolien 2, 3.

Fig. 2 zeigt einen aus abwechselnden Lagen glatter 2 und strukturierter 3, schon mit Wash-Coat beschichteter Blechfolien geschichteten Stapel 9 mit der Höhe h und der Länge L. Ein solcher Stapel 9 wird mittels einer Gabel (nicht dargestellt) oder einer ähnlich fixierend wirkenden Vorrichtung an den Fixpunkten 11, 12 gefaßt und durch Drehen der Gabel bzw. Umbiegen oder Falten der Stapelenden gegensinnig verschlungen.

Auf diese Weise entsteht eine Form, wie sie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist. So zu einer Trägermatrix 4 verschlungene Blechfolien 2, 3 lassen sich in einem Mantel 6 fügetechnisch befestigen, wodurch ein elastischer, aber doch stabiler Wabenkörper 1, insbesondere Katalysatorträgerkörper, entsteht. Zur Verbesserung der Stabilität können die einzelnen Blechfolien 2, 3 stirnseitig, vorzugsweise in einem ringförmigen Randzonenbereich 13 untereinander verlötet sein. Auf diese Weise entsteht ein stabiles Gefüge auch dann, wenn einzelne Blechfolien 2, 3 auf grund von Längenabweichungen den Mantel 6 nicht berühren sollten.

Um sicherzustellen, daß die Endbereiche 7, 8 der schon mit Wash-Coat beschich teten Blechfolien 2, 3 frei von bei der zuvor lediglich exemplarisch beschriebenen Herstellung eines Wabenkörpers 1 entstehenden Wash-Coat-Staubs bleiben, werden nach der Erfindung die mit Wash-Coat beschichteten Blechfolien 2, 3 wenig stens einseitig, vorzugsweise beidseitig, vor ihrer Schichtung, Wicklung und/oder Faltung zu der Trägermatrix 4 des Wabenkörpers 1 und/oder vor und/oder nach ihrer Positionierung als Trägermatrix 4 in dem Mantel 6 mit einem Fixiermittel behandelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren fördert somit in vorteilhafter Weise eine dauer hafte Anbindung einer Trägermatrix 4 an einem Mantel 6 durch Vermeidung schädlicher Ablagerungen insbesondere von bei der Herstellung entstehenden Wash-Coat-Partikeln.

Bezugszeichenliste

1

Wabenkörper

2

glatte Blechfolie

3

strukturierte Blechfolie

4

Trägermatrix
S Kanäle

6

Mantel

7

Endbereich der Blechfolien

8

Endbereich der Blechfolien

9

Stapel aus Blechfolien

2

,

3

10

Seitenfläche des Stapels

9

11

Fixpunkt

12

Fixpunkt

13

Randzonenbereich

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Wabenkörpers (1), insbesondere Kataly satorträgerkörper, mit einer aus zumindest teilweise strukturierten Blech folien (2, 3) geschichteten und/oder gewickelten bzw. gefalteten Träger matrix (4) mit einer Vielzahl für ein Fluid durchströmbarer Kanäle (5), wobei die Blechfolien (2, 3) Endbereiche (7, 8) aufweisen, die an einem Mantel (6) fügetechnisch und/oder formschlüssig angebunden sind, bei dem

- zunächst eine geeignete Anzahl zumindest teilweise strukturierter, insgesamt oder bis auf die Endbereiche (7, 8) schon mit Wash-Coat beschichteter Blechfolien (2, 3) zu der Trägermatrix (4) des Wa benkörpers (1) geschichtet und/oder gewickelt bzw. gefaltet wer den;

und zu einem späteren Zeitpunkt

- die Trägermatrix (4) im Mantel (6) positioniert und an diesem an gebunden wird;

dadurch gekennzeichnet, daß die mit Wash-Coat beschichteten Blechfolien (2, 3) wenigstens einseitig, vorzugsweise beidseitig, vor ihrer Schichtung, Wicklung und/oder Faltung zu der Trägermatrix (4) des Wabenkörpers (1) und/oder vor und/oder nach ihrer Positionierung als Trägermatrix (4) in dem Mantel (6) mit einem Fixiermittel behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixiermittel Polymere enthält, die ionische oder, beispielsweise in wässriger Lösung, ionisierbare, insbesondere neutralisierbare, Gruppen wie Polyvenylpyrrol don aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fi xiermittel Polymeresate ätylenisch ungesättigter Säuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure oder Crotonsäure enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Po lymere und/oder die Polymeresate mit Venylacetat copolymerisiert sind.