JP6100436B2 - 触媒成分で基材をコーティングする方法 - Google Patents

Description

本発明は、触媒成分を含む液体で基材をコーティングする方法に関する。コーティングされた基材は、内燃機関が生み出す排ガスによる汚染物質を処理又は除去するための、排出制御デバイスにおいて用いられる。本発明は更に、触媒成分を含む液体で基材をコーティングする装置に関する。

可動及び静止の用途における、内燃機関の排ガスを処理するための排出制御デバイス（例えば、三元触媒やディーゼル用酸化触媒などの触媒）は、触媒成分を含む液体でコーティングされた基材（例えば、ハニカムモノリス基材）を含むのが典型的である。コーティングプロセス中に、コーティングされる基材の特性（例えば、チャネルサイズ、基材が作製されている材料とその特性）及び、コーティングに用いられる液体の特性（例えばレオロジー）に依存し得る問題が発生することがある。これらの問題に対処するために、排出制御デバイスの製造者により様々な方法や装置が開発されてきた。

ＷＯ９９／４７２６０は、モノリス型支持体（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｓｕｐｐｏｒｔ）をコーティングする方法を開示しており、支持体上に封じ込め手段を位置決めするステップ（ａ）及び所定の量の液体成分を前記封じ込め手段に投与するステップ（ｂ）であって、（ａ）の次に（ｂ）の順序、又は（ｂ）の次に（ａ）の順序で実施される、ステップ（ａ）及び（ｂ）、並びに、圧力を印加するか真空を引くことにより、前記液体成分を支持体の少なくとも一部分に引き込み、実質的にすべての前記量を支持体内に維持するステップ（ｃ）を含む。

ＷＯ２０１１／０８０５２５は、複数のチャネルを備えたハニカムモノリス基材を、触媒成分を含む液体でコーティングする方法を開示しており、下記のステップを含む。（ｉ）ハニカムモノリス基材を実質的に垂直に保持するステップ、（ｉｉ）所定の体積の液体を、基材の下端におけるチャネルの開放端を経由して、基材に導入するステップ、（ｉｉｉ）導入された液体を基材内で密封保持するステップ、（ｉｖ）保持された液体を含む基材を反転するステップ、及び、（ｖ）液体を基材のチャネルに沿って引き込むために、基材の下端におけるチャネルの開放端に真空を適用するステップ。

発明者は、触媒成分を含む液体で基材を自動的且つ正確にコーティングする方法及び装置を開発した。具体的には、本方法及び装置は、基材のチャネルの壁を液体で均一に、複数のチャネルの複数のコーティング長における差異を最小限に抑え、所定の長さまでコーティングすることができる。本発明の方法はまた、良質なプロファイル制御及び投与（ｄｏｓｅ）長さ制御を可能にする。

本方法及び装置は、広範囲の粘度を有する液体を適用するために用いられ得る。通常、基材をコーティングする従来技術における方法は、特定の範囲内にある粘度を有する液体と共に用いられる場合にのみ良好な結果をもたらし、この場合粘度範囲（しばしば「ウォッシュコート処理ウィンドウ（ｗａｓｈｃｏａｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）」と称される）は、狭いのが通常である。結果として、特定の方法で用いられるウォッシュコートの組成を、その方法における「ウォッシュコート処理ウィンドウ」の範囲内に収まる粘度を有するように、修正することが必要となることがある。本方法及び装置は、広範囲のウォッシュコート処理ウィンドウに亘って良好な結果をもたらすことができる。これにより、ウォッシュコートの組成を修正することなく、広範囲の粘度を有するウォッシュコートを、基材上にコーティングすることが可能となる。

本発明は、複数のチャネルを備える基材を、触媒成分を含む液体でコーティングする方法を提供し、本方法は、
（ａ）基材を垂直に保持すること、
（ｂ）基材の下端におけるチャネルの開放端を経由して又は通じて、液体を基材に導入すること、及び
（ｃ）基材の下端が液体で部分的に充填された後又は充填されるとき、液体を基材に導入しながら、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用すること
を含む。

本発明は、本方法を実施する装置も提供する。本発明の一態様は、複数のチャネルを備える基材を触媒成分を含む液体でコーティングする装置に関し、当該装置は、
（ａ）基材を垂直に保持する手段、
（ｂ）基材の下端におけるチャネルの開放端を経由して又は通じて、液体を基材に導入する手段、
（ｃ）基材の下端が液体で部分的に充填されたとき、真空を引き起こす手段、及び
（ｄ）基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用する手段
を備える。

本発明の更なる態様は、触媒成分を含む液体で基材をコーティングする装置の使用に関する。

本発明の方法の実施に用いる装置の断面図である。 本発明による方法を用いてコーティングされたウォールフローフィルタ基材の、（Ａ）Ｘ線画像及び（Ｂ）図面を示す。 （ｉ）基材の下端に液体が導入され、（ｉｉ）液体の導入後小休止があり、その後基材の上端に真空を適用するという方法を用いてコーティングされたウォールフローフィルタ基材の、（Ａ）Ｘ線画像及び（Ｂ）図面を示す。

内燃機関が排出した排ガスにおける汚染物質を処理又は除去するための排出制御デバイスは、当技術分野でよく知られている。典型的に、そのようなデバイスは触媒成分でコーティングされた基材を備える。本発明は、そのようなデバイスを用意するために用いられる。

本発明は、触媒成分を含む液体で基材をコーティングすることに関する。「触媒成分」は、排気の汚染物質成分（例えば、ＣＯ、ＨＣ、又はＮＯ_ｘ）が関与する反応において触媒活性である化学化合物や材料に限定されないということを理解されたい。「触媒成分」という語は、触媒又は排出制御デバイスに含めるためのウォッシュコートに通常適用される、任意の成分を包含する。例えば、触媒成分は、ＮＯ_ｘ又は炭化水素を蓄積又は吸収可能な材料を表すことがある。しかしながら、「触媒成分」自体が触媒活性であることが好ましい。

触媒成分を含む液体は当業者には既知であり、化合物を沈殿させて基材上のＮＯ_ｘを吸収するための、プラチナ、パラジウム、及びロジウム化合物などの白金族金属化合物の水溶液、アルカリ金属及びアルカリ土類金属化合物の水溶液、並びに、例えば、鉄、銅、バナジウム、セリウム、及び遷移金属触媒促進化合物などの遷移金属の化合物などの他の成分を含み、ウォッシュコートスラリは、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、シリカ−アルミナ、及びゼオライトなどの粒子状触媒支持材料を含み、任意選択的に、上述の白金族金属もしくは遷移金属のうちの一又は複数を支持し、ウォッシュコートスラリは、支持される金属化合物と上述の金属化合物の水溶液との組み合わせを含む。そのような液体は、得られた触媒の目的に適合する、触媒作用、組成物の化学構造、及び／もしくは液体の粘度及びレオロジーを向上させるために、適切な酸、有機化合物増粘剤などを含んでもよい。液体は溶液又は懸濁液であってよいが、一般的には懸濁液である。

本発明を用いて、約１００ｃＰから１０００ｃＰを上回る粘度を有する基材を液体（例えば、ウォッシュコート）でコーティングすることに成功した（この粘度は、２０°Ｃで、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＲＶＤＶＩＩ＋Ｅｘｔｒａ Ｐｒｏ粘度計により、ＳＣ４−２７スピンドルを用いて５０ｒｐｍのスピンドル速度で測定された）。

本発明の方法及び装置は、チャネル長の一部（即ち、チャネルの軸方向長さを下回る長さ）のみに亘り、基材を液体でコーティングするために用いられ得る。

実際、本発明の方法は、本発明の装置のような自動化された装置を用いるなどして繰り返し実施されるのが典型的である。

典型的に、本方法のステップ（ａ）は、基材保持手段を用いて又は基材保持手段で、基材を垂直に保持することを含む。本発明の方法又は装置において、「基材保持手段」は「基材ホルダ」とも称され得る。一般的に、本方法のステップ（ａ）は、基材を実質的に垂直に保持することを含む。本発明の装置は、一般的に、基材を実質的に垂直に保持する手段を含む。

基材保持手段は、基材の端部又は側部の外面などの、外面を（即ち、基材が配向されるとき、チャネルの開放端が下端及び／又は上端にあるように）支持し得る。基材保持手段が基材側部の外面を支持することが好ましい。

典型的には、基材保持手段は、基材の下端を受容するためのハウジングを備える。すべての基材が従来型の円形断面を有するのではなく、幾つかは楕円もしくは「レーストラック（ｒａｃｅ−ｔｒａｃｋ）」、傾斜した楕円、又は他の非対称断面を有し得る。基材の断面に関わらず、従来の方法や技術を用いた、基材を受容するために適切な形状のハウジングを採用することが可能である。

基材は、基材保持手段（例えば基材ホルダ）に、手動で又は自動で挿入され得る。基材が基材保持手段に自動で挿入されることが好ましい。本発明の装置は、基材を基材保持手段に挿入（例えば自動挿入）するための「ピック＆プレース（ｐｉｃｋ−ａｎｄ−ｐｌａｃｅ）」デバイス（例えばロボット式「ピック＆プレース」デバイス）を備え得る。

本発明の方法において、ステップ（ａ）は、（ａ１）基材を（例えば、「ピック＆プレース」デバイスで）ピックアップすること、及び、（ａ３）基材を（例えば、基材保持手段又は基材ホルダで）垂直に保持することを含み得る。ステップ（ａ）が、（ａ１）基材をピックアップすること、（ａ２）基材を基材保持手段に挿入すること、次いで、（ａ３）基材を基材保持手段で垂直に保持すること、を含むことが好ましい。より好ましくは、ステップ（ａ）が、（ａ１）基材をピックアップすること、（ａ２）基材を、基材の下端を受容するためのハウジングに挿入すること、次いで、（ａ３）基材を、膨張可能なカラー（ｉｎｆｌａｔａｂｌｅ ｃｏｌｌａｒ）などの基材保持手段で垂直に保持すること、を含むことが好ましい。

一般的に、基材保持手段は、基材の外面と接触及び／又は係合するための、少なくとも１つの膨張可能なカラーを備える。各膨張可能なカラーは、基材周囲で液密又は気密シールを形成し得る。本発明の方法において、ステップ（ａ）は、（ａ）膨張可能なカラーを基材の下端で膨張させることにより、基材を垂直に保持することを含み得る。

基材保持手段が、１つのみの膨張可能なカラー又は少なくとも２つの膨張可能なカラー（より好ましくは２つのみの膨張可能なカラー）を備えることが好ましく、各カラーは、基材の外面と接触及び／又は係合するためのものである。各膨張可能なカラーは基材の外面に適合可能であり得る。

少なくとも１つの膨張可能なカラー（例えば、第１の膨張可能なカラー）が、ハウジングによって支持され（例えば、ハウジングの内壁によって支持され）ることが好ましく、ハウジングの内部空間に伸びることが好ましい。

一般的に、各膨張可能なカラーは、水平面（即ち、基材の軸方向長さ又は中心軸に対して垂直な平面、例えば、排ガスが通過する基材端部を含む平面に対して平行な平面）内で、基材の外面と接触及び／又は係合するように配置され得る。各膨張可能なカラーは、水平面内において、基材の外面（例えば、基材側部の外面）の一部と、又はその外周を完全に包囲して、接触及び／又は係合するように配置され得る。例えば、基材が円形断面を有する場合には、各膨張可能なカラーは、水平面内において、基材の外面の弓状部分又は外周全体と接触及び／又は係合するように配置され得る。各膨張可能なカラーは、基材外面の外周長の全体と接触及び／又は係合するように配置されるのが好ましい。

典型的には、基材保持手段は、基材の下端で外面と接触及び／又は係合するための、第１の膨張可能なカラー、並びに、基材の下端の上方における（例えば、基材の下端と上端との間のおよそ中間、或いは基材の上半分において）基材外面と接触及び／又は係合するための、第２の膨張可能なカラーを備える。基材の上端に真空を適用する手段は、当該真空適用手段が第２の膨張可能なカラーなどの１つの膨張可能なカラーを備える場合、基材保持手段の部分を提供し得る。

第１の膨張可能なカラーは、液体が基材の下端に導入される間、基材を所定位置に保持する。第１の膨張可能なカラーはまた、液体が基材の側部における外面をコーティングすることを防止するバリアを提供する。液体が膨張可能なカラーを通過して基材の側部における外面をコーティングするとき、液体のうちの幾らかは基材のに内部に導入されず、結果として、特に基材が比較的小さい体積を有する場合、本方法におけるコーティングの正確性が低下する。

典型的には、第１の膨張可能なカラーは、膨張されると、基材の端部（例えば、端面）との、連続的且つ平坦な表面又はバリアを提供する表面を有する。そのような膨張可能なカラーの一例は、正方形又は長方形の断面を有する膨張可能なカラーである。従って、膨張された第１の膨張可能なカラーと基材の端面とが単一の平坦な表面を形成する場合、膨張可能なカラーと基材の側部における外面との間に液体が蓄積される又は収集される空間が存在しない。

一又は複数の膨張可能なカラーの各々は、正方形又は長方形の断面を有することが好ましい。第１の膨張可能なカラーと第２の膨張可能なカラーとが存在する場合には、第１の膨張可能なカラーと第２の膨張可能なカラーとの各々が正方形又は長方形の断面を有することが好ましい。そのような膨張可能なカラーは、正方形面ブラダ（ｓｑｕａｒｅ ｆａｃｅｄ ｂｌａｄｄｅｒ）としても知られることがある。膨張可能なカラーの平坦な側部のうちの１つは、基材の側部における外面と一致する表面を有する。膨張可能なカラーの平坦な側部のうちの別の１つは、連続的且つ平坦な表面を基材の端部と共に形成する、表面を有する。正方形面ブラダは、他の形状を有する膨張可能なカラーよりも均一に収縮可能であり、基材とブラダとの間により大きな空間をあけ、これにより基材に真空が適用される際のエアフローが向上する。

本方法は、（ｂ）基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて液体を基材に導入することを含む。これは、基材の内部に液体を適用するステップである。液体は、液体を基材内に押し込む又は注入することにより、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、重力に反して基材内に導入される。液体を重力に反して基材内に導入することにより、より広いウォッシュコート処理ウィンドウの提供に役立つことが判明した。液体は、チャネルの壁に所定の長さまで均一にコーティング可能であり、チャネルの複数のコーティング長の差は、５ｍｍ又はそれ未満、典型的には、２ｍｍ又はそれ未満（例えば、１ｍｍ又はそれ未満）である。

典型的には、方法のステップ（ｂ）は、液体を基材に導入する手段を用いて又はこの手段で、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に導入すること（ｂ）を含む。液体を基材に導入する手段は、液体導入器（ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｒ）とも称されることがある。

一般的に、本方法のステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に機械的に導入することを含む。ステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を経由して液体を基材に導入することを含むのが好ましい。従って、本発明の装置において、液体を基材に導入する手段は、液体を基材に押し込む又は注入する手段であるか、或いはこの手段を備える。

原理上、真空を適用する手段が、液体を基材に導入する手段として用いられ得る。典型的には、液体を基材に導入する手段は、真空を適用する手段、具体的には、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用する手段で構成されない（即ち、真空を適用する手段は液体を基材に導入する手段のみではない）。

液体を基材に導入する手段が、（例えば、押し込む及び／又は注入することによって）液体を基材に機械的に導入する手段を備えることが好ましい。付加的に、液体を基材に導入する手段は、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用する手段などの、真空を適用するための手段を備えてもよい。

液体は、ステップ形式で又は連続的な方式で（例えば、休止なしに）基材に導入され得る。

本方法のステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材にステップ形式で導入することを含んでもよい。ステップ形式の方法において、本方法のステップ（ｂ）及び（ｃ）は下記のステップを含んでもよい。（ｂ）基材の下端が液体で部分的に充填されるまで、（例えば、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を押し込む又は注入することによって）液体を基材に導入するステップ、
（ｃ１）基材への（例えば、液体を押し込む又は注入することによる）液体の導入を、休止又は停止し、次いで、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用するステップ、並びに
（ｃ２）真空を適用しながら、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に（例えば、液体を押し込む又は注入することによって）導入するステップ。

液体を基材の下端に導入するステップと真空を適用するステップとの間に休止が存在する場合、液体が静止しているとき、ライン又は領域（「帯域（ｂａｎｄ）」と称されることがある）が基材内に形成されることが判明した。このライン又は帯域は、液体を基材の下端を通じて完全に導入した後、基材の上端に真空を適用することとの間に休止が存在する場合に形成されることがある。典型的には、このライン又は帯域は、既にコーティングされた基材よりも高い液体濃度を有する。結果として、コーティングされた基材のチャネルの各々は、軸方向長さに沿って均一な液体分布を有さない。このことは、コーティングされた基材の触媒パフォーマンスに影響する及び／又は使用中の余剰な背圧を発生させるもしくはこれに寄与することがある。

液体は基材に連続的に導入され得る。典型的には、基材がある用量（即ち、単一の用量）の液体でコーティングされるまで、液体が基材に連続的に導入されることが好ましい。基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて液体を基材に導入するステップは、液体を導入する単一のステップであり、典型的には、基材がある用量の液体（例えば、典型的には排出制御デバイスについての所望の製品仕様を満足させる量の液体）でコーティングされるまで継続される。液体を基材に連続的に導入することの利点は、これにより、液体が静止しているときに発生する余剰液体のライン又は領域が、チャネル内に形成されることを防止することである。

本方法において、ステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて（例えば液体を押し込むことにより）液体を基材に連続的に導入することであることが好ましい。ステップ（ｂ）は、典型的には、すべての又は実質的にすべて（例えば、所定の量の全量又は実質的に全量）が基材に導入されるまで、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を（例えば、液体を押し込むことによって）基材に連続的に導入することを含む。

液体を基材に導入する手段は、液体を基材に（例えば、押し込む又は注入することによって）連続的に導入する手段であってもよく、或いは、液体を基材にステップ形式で押し込む又は注入する手段であってもよい。液体を基材に導入する手段が、液体を基材に連続的に導入する手段であることが好ましい。

典型的には、方法ステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、所定の量の液体を基材に、好ましくは連続的に導入することを含む。このステップは、一般的に、液体を基材に導入する手段を用いて又はこの手段で実行される。液体を基材に導入する手段は、所定の量の液体基材に導入する手段であることが好ましい。

所定の量は、所定の体積及び／又は所定の質量の液体であり得る。所定の量は所定の体積であることが好ましい。

典型的には、所定の量は、液体の単一の用量である。

典型的には、液体を基材に導入する手段（即ち、液体を押し込む又は注入する手段）は、ピストンを備える。ピストンは、液体を基材に素早く押し込む又は注入するために用いられる。

一般的に、ピストンはハウジング内に存在する。ピストンは、ハウジング内の往復式ピストンであることが好ましい。ハウジングが送達チャンバを有することが好ましい。典型的には、基材が挿入されるとき、送達チャンバは基材の下端に存在する。

典型的には、送達チャンバは可変容量を有する。送達チャンバはシリンダであることが好ましい。「シリンダ」という用語はピストンヘッド及びシリンダボアの円形断面を示唆するが、ピストンヘッド及びシリンダボアの形状は、基材の断面形状により決定づけられることがある。例えば、基材の断面が楕円形である場合には、ピストンヘッド及びシリンダボアの断面もまた楕円形ある。ピストンヘッド及びシリンダボアの断面を基材と合致させることにより、より均一な軸方向長さまで基材のコーティングが促進されるからである。しかしながら、基材の断面をピストンヘッド及びシリンダボアの断面と合致させることは必須ではなく、これにより、種々の断面を有する基材をコーティングするために装置を改変することを回避できる。ピストンヘッド及びシリンダは円形断面を有することが好ましい。

ピストン装置を使用することにより、槽内で液体の分離や沈殿が起こり得る含浸槽（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｖｅｓｓｅｌ）などの、液体を導入する他の手段を使用することに関連する、問題の多くを回避することができる。

典型的には、本方法のステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に、ピストン（好ましくは往復式ピストン）によって導入することを含む。ステップ（ｂ）が、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて液体をピストンによって押し込む又は注入することにより、液体を、特に、所定の量の液体を基材に導入することを含むことが好ましい。より好ましくは、ステップ（ｂ）が、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて液体をピストンによって押し込む又は注入することにより、液体を（詳細には、所定の量の液体を）連続的に基材に導入することを含むことが好ましい。

一般的に、ピストンは、（ｉ）ピストンが引き込まれた第１の位置と、（ｉｉ）ピストン、好ましくはピストン表面（即ちピストン面）が基材の下端に接した及び／又はシリンダヘッドに接触もしくは位置合わせされた、第２の位置との間を、ハウジング内で往復する。

好ましくは、本方法のステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に往復式ピストンで押し込む又は注入することを含み、往復式ピストンは、（ｉ）ピストンが引き込まれた第１の位置から（ｉｉ）ピストン（即ちピストン面）が基材の下端に接した及び／又はシリンダヘッドに接触もしくは位置合わせされた第２の位置まで移動しながら、液体を基材に押し込む又は注入する。

第１の位置において、ピストンは引き込まれている。ハウジング内で引き込まれたピストンは、可変容量を有する送達チャンバを画定する（例えば、この可変容量は、シリンダ、シリンダヘッド、及びピストンヘッドの内壁によって画定される）。典型的には、可変容量は、基材に導入される液体の体積よりも大きいか又はこれに等しい。好ましくは、可変容量は、基材に導入される液体の所定の体積（即ち、全体積）と同様又は同一である。可変容量は、基材（即ち、単一の基材）をコーティングする液体の単一の用量と実質的に同じであり得る。これは、可変容量が液体で満たされるときのデッドスペースを、極小にするか皆無とするためである。

一般的に、例えば、往復式ピストンが第１の位置から第２の位置まで運動するとき、送達チャンバ内の液体のうちのすべて又は実質的にすべてが基材に導入される。典型的には、液体の全体積が基材に導入され、ピストン（例えば、ピストンヘッド）が基材の下端に接触すると、送達チャンバ（例えば、シリンダボア）は空となる。

第２の位置において、ピストンは基材の下端に接（例えば、これに接触）し得る。

例えば本方法のステップ（ａ２）が実施されるときなど、基材が基材保持手段（例えば、基材ホルダ）に挿入されるとき、ピストンは第２の位置にあり得る。第２の位置において、基材はピストンによって支持され、基材と基材保持手段との間の信頼性の高い又は確実な係合の提供が保証される。

本方法のステップ（ａ２）は、基材の下端を受容するためのハウジング内のピストン、好ましくは往復式ピストン（例えば、第２の位置にあるピストン）上に、基材を配置すること（ａ２）を含んでもよい。本方法のステップ（ａ）は、好ましくは、基材を、基材の下端を受容するためのハウジング内の第２の位置にある往復式ピストン上に配置すること（ａ２）、基材の下端周囲の膨張可能なカラーを膨張させることにより、基材を垂直に保持すること（ａ３）、次いで、ハウジング内のピストンを、好ましくは可変容量を有する送達チャンバを画定する、第１の位置まで引き込むこと（ａ４）、を含む。この実施形態で、典型的には、ステップ（ｂ１）は、ステップ（ａ２）の後に、好ましくはステップ（ａ４）の後に実施される。

代替的に、例えば本方法のステップ（ａ２）が実施されるときなど、基材が基材保持手段（例えば、基材ホルダ）に挿入されるとき、ピストンは第１の位置にあり得る。ステップ（ａ２）は、ハウジング内のピストン、好ましくはハウジング内の往復式ピストンが、第１の（例えば、ピストンが引き込まれた）位置にあるとき、基材の下端を受容するためのハウジングに基材を挿入すること（ａ２）を含んでもよい。本方法のステップ（ａ）は、ハウジング内のピストン、好ましくは往復式ハウジング内のピストンが、第１の（例えば、ピストンが引き込まれた）位置にあるとき、基材の下端を受容するためのハウジングに基材を挿入し（ａ２）、次いで、基材の下端周囲の膨張可能なカラーを膨張させることにより、基材を垂直に保持すること（ａ３）を含んでもよい。この実施形態で、ステップ（ｂ１）は、ピストンが第１の位置にある限り、ステップ（ａ１）、（ａ２）、もしくは（ａ３）のうちの任意の１つよりも前に、後に、又はこれと同時に起こってもよい。

一般的に、ピストンは、ポリマーなどの可撓性、非多孔性、疎水性材料を含むピストン面を有する。典型的には、ピストン面はポリマーを含むかポリマーからなり、ポリマーはポリエステルである。ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレートを含むかポリエチレンテレフタレートからなることが好ましい。当該ポリマーは、液体の成分に対して化学的に不活性であり、平坦且つスムースな表面をもたらすように機械加工が可能であり、液体を保持しない細粒構造を有すべきである。

本方法のステップ（ｂ）は、所定の量の液体を（例えば、所定の量の液体を分配する手段を用いて又はこの手段で）分配すること（ｂ１）、及び、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、当該所定の量の液体を基材に（例えば、液体を基材に導入する手段を用いて又はこの手段により）導入すること（ｂ２）を含む。ステップ（ｂ１）は、液体を基材に導入する手段へと、所定の量の液体を（例えば、所定の量の液体を分配する手段を用いて又はこの手段により）分配すること（ｂ１）を含んでもよい。好ましくは、ステップ（ｂ１）が、送達チャンバ内に（即ち、ピストンが第１の位置にあるとき）、所定の量の液体を（例えば、所定の量の液体を分配する手段を用いて又はこの手段により）分配することを含む。

所定の量の液体を分配するステップ（ｂ１）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、所定の量の液体を基材に導入するステップ（ｂ２）に先行する。本発明の方法が、上述のステップ（ａ１）及び（ａ３）、ステップ（ａ２）及び（ａ３）、ステップ（ａ１）〜（ａ３）、ステップ（ａ２）〜（ａ４）、又はステップ（ａ１）〜（ａ４）のうちのいずれかを含む場合、一般的に、ステップ（ｂ２）はこれらステップに後続する。

当該装置は、後述するような所定の量の液体を分配する手段を更に含んでもよい。「所定の量の液体を分配する手段」は、「液体ディスペンサ」とも称され得る。

典型的には、所定の量の液体を分配する手段はバルブを備える。バルブは、液体を基材に導入する手段のハウジングの壁に存在し得る。液体を基材に導入する手段がハウジング内で往復するピストンを備える場合、バルブは、ハウジングの壁（例えば、シリンダ壁）内にあり得る。

バルブは、所定の体積の液体を、例えば送達チャンバ内に分配するために用いられ得る。付加的に又は代替的に、バルブは、計量手段又は液体を基材に導入する手段内への液体のフローを制御するために用いられ得る。

液体を基材に導入する手段が、シリンダなどのハウジング内で往復するピストンを備える場合、所定の量の液体を分配する手段は、（ｉ）シリンダヘッドにおける開口、（ｉｉ）ピストンハウジング又はシリンダの壁におけるバルブ、及び／又は、（ｉｉｉ）ピストンロッドとピストンヘッドとにおける導管、を備えるかこれらで構成される。好ましくは、所定の量の液体を分配する手段は、ピストンハウジング又はシリンダの壁における、バルブ手段を備えるか又はこれで構成される。

一般的に、本方法のステップ（ｂ）は、基材の下端が液体で部分的に充填される（即ち、部分的にコーティングされる）まで、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に導入すること（ｂ２’）、及び、好ましくは、所定の量の液体が基材に導入される（即ち、基材の内部に適用される）まで、チャネルの開放端を通じて、液体を基材に導入すること（ｂ２”）、を含む。

典型的には、本方法のステップ（ｂ２’）は、基材の下端が液体で部分的に充填される（即ち、部分的にコーティングされる）まで、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することなしに、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に導入すること、を含むか又はこれで構成される。好ましくは、ステップ（ｂ２’）は、基材の下端が液体で部分的に充填される（即ち、部分的にコーティングされる）まで、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することなしに、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に機械的に導入すること、を含むか又はこれで構成される。より好ましくは、ステップ（ｂ２’）は、基材の下端が液体で部分的に充填される（即ち、部分的にコーティングされる）まで、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することなしに、液体を押し込む又は注入することにより、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に導入すること、を含むか又はこれで構成される。更に好ましくは、ステップ（ｂ２’）は、基材の下端が液体で部分的に充填される（即ち、部分的にコーティングされる）まで、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することなしに、ピストンで液体を押し込む又は注入することにより、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に導入すること、を含むか又はこれで構成される。

代替的に、典型的には、（ｂ２’）は、基材の下端が液体で部分的に充填される（即ち、部分的にコーティングされる）まで、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に機械的に導入することにより、及び任意選択的に、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することにより、液体を基材に導入すること、を含むか又はこれで構成される。より好ましくは、ステップ（ｂ２’）は、基材の下端が液体で部分的に充填される（即ち、部分的にコーティングされる）まで、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を押し込む又は注入することにより、及び任意選択的に、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することにより、液体を基材に導入すること、を含むか又はこれで構成される。更に好ましくは、ステップ（ｂ２’）は、基材の下端が液体で部分的に充填される（即ち、部分的にコーティングされる）まで、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、ピストンで液体を押し込む又は注入することにより、及び任意選択的に、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することにより、液体を基材に導入すること、を含むか又はこれで構成される。

ステップ（ｂ２’）が、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することなしに実施されることが一般的に好ましい。

典型的には、ステップ（ｂ２”）は、好ましくは、所定の量の液体が基材に導入される（即ち、基材の内部に適用される）まで、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に機械的に導入することを含む。ステップ（ｂ２”）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、好ましくは所定の量の液体が基材に導入される（即ち、基材の内部に適用される）まで、液体を押し込む又は注入することにより、液体を基材に導入すること、を含む又はこれで構成されることが好ましい。更に好ましくは、ステップ（ｂ２”）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、好ましくは所定の量の液体が基材に導入される（即ち、基材の内部に適用される）まで、液体をピストンで押し込む又は注入することにより、液体を基材に導入すること、を含む又はこれで構成されることが好ましい。ステップ（ｂ２”）は、基材が真空下にあるときに実施されることを理解されたい。

上記で説明したように、基材への液体の導入は、ステップ形式の方法で実行されることがある。例えば、上述のステップ形式の方法において、ステップ（ｂ）は、ステップ（ｂ２’）を含むか又はステップ（ｂ２’）で構成され得、ステップ（ｃ２）は、ステップ（ｂ２”）を含むか又はステップ（ｂ２”）で構成され得る。

典型的には、ステップ（ｂ２”）がステップ（ｂ２’）の直後に（即ち、休止なしに）続く。ステップ（ｂ２’）及び（ｂ２”）は、好ましくは、チャネルの開放端を通じて連続的に（即ち、休止なく）、より好ましくは所定の量の液体が基材に導入される（即ち、基材の内部に適用される）まで、基材に液体を導入するステップである。

一般的に、基材の軸方向長さの（例えば、下端から）少なくとも１％まで、例えば、軸方向長さの少なくとも２％まで、好ましくは軸方向長さの少なくとも５％まで（例えば、少なくとも１０％）、より好ましくは軸方向長さの少なくとも２５％まで、基材が充填されるとき、基材の下端は液体で部分的に充填される。

代替的に又は付加的に、所定の量の５〜９５％で、例えば、所定の量の１０〜９０％（例えば、２５〜７５％）、詳細には所定の量の少なくとも３５〜５５％で基材が（例えば、下端から）充填されている場合、基材の下端は、典型的には、液体で部分的に充填されている。好ましくは、所定の量の５５〜９５％、より好ましくは所定の量の７５〜９０％で基材が充填されている場合、基材の下端は液体で部分的に充填されている。

本発明の装置は、基材の下端が液体で部分的に充填されたとき真空を引き起こす手段（例えば、真空を適用するための手段）を備える。

典型的には、真空を引き起こす手段は、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用する手段と、電気的に連結される。

真空を引き起こす手段は、基材の下端が部分的に充填されたことを判断する手段を備えてもよい。基材の下端が部分的に充填されたことを判断する手段は、（例えば、基材に導入された液体の質量を測定するための）計量手段及び／又は体積測定手段を含むか、或いはこれらで構成され得る。基材の下端が部分的に充填されたことを判断する手段は、体積測定手段を備えるか又はこれで構成されることが好ましい。

体積測定手段は、液体を基材に導入する手段から、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、基材を部分的に充填するための、液体の可変容量を判断する手段であってもよい。液体を基材に導入する手段が、シリンダなどのハウジング内で往復するピストンを備える場合、体積測定手段は、ピストンがピストンの第１の中間位置などの所定の位置にあるとき、真空を引き起こし得る。ピストンの第１の中間位置は、ピストンの第１の位置と第２の位置との間であり、典型的には、基材の下端が液体で部分的に充填されるとき、可変容量を画定する。体積測定手段は、ピストンの位置フィードバックのためのセンサに連結されたサーボモータなどの、サーボモータであり得る。

付加的に又は代替的に、体積測定手段は、基材内の液体の充填レベルのｉｎ ｓｉｔｕ判定を可能にし得る（例えば、体積測定手段は、分光測定手段を含むか又はこれで構成され得る）。

典型的には、基材の下端が液体で部分的に充填されたとき真空を引き起こす手段は、タイマーを備えるか又はタイマーで構成される。タイマーはコンピュータであり得る。タイマーは、部分的充填の期間を測定するために用いられ得る。部分的充填の期間は、液体を基材に（例えば、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて）導入する手段から、基材を部分的に充填するための液体の可変容量を画定し得る。液体を導入する手段が、シリンダなどのハウジング内で往復するピストンを備える場合、部分的充填の期間は、ピストンが第２の位置から第１の中間位置まで運動する期間を表し得る。付加的に又は代替的に、タイマーは、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用する持続期間を測定するために用いられ得る。

タイマーは、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用する手段に、電気的に連結され、任意選択的に、液体を基材に（例えば、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて）導入する手段に、電気的に連結され得る。好ましくは、タイマーは、基材に液体を導入する手段、及び、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用する手段と、電気的に連結される。

本発明の方法は、基材の下端が液体で部分的に充填されたとき又はその後に、ステップ（ｂ）、（ｂ２）もしくは（ｂ２”）において液体を基材に導入しながら、好ましくは、すべてのもしくは実質的にすべて（例えば、所定の量の全量又は実質的に全量）が基材に導入される（即ち、基材の内部に適用される）まで、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用するステップ（ｃ）を含む。一般的に、ステップ（ｃ）は、基材が連続的に大気圧未満である間、液体を基材に導入することを含む。

典型的には、ステップ（ｃ）は、基材の下端が液体で部分的に充填された後、液体を導入しながら、真空を適用するための手段を用いて又はこの手段により、真空を適用することを含み得る。

基材の下端が液体で部分的に充填された後、ステップ形式で又は連続的な方式で（即ち休止なしに）、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空が適用され得る。真空がステップ形式で適用される場合、基材内で大気圧未満の圧力を維持する静的な（ｓｔａｔｉｃ）真空下で、液体を基材に導入することができる。液体のうちの幾らかを導入した後、真空を再発生させることが必要となり得る。ステップ形式での適用中に適用される真空の強度は、毎回同じであるか異なってもよい。真空が連続的に適用される場合、液体は動的な（ｄｙｎａｍｉｃ）真空下で導入される。

本発明のステップ（ｂ）は、好ましくは所定の量の液体が基材に導入される（即ち、基材の内部に適用される）まで、液体を基材に導入しながら、基材の下端が液体で部分的に充填されたとき又はその後に、基材の上端におけるチャネルの開放端にステップ形式で真空を適用するステップ（ｃ）を含み得る。好ましくは、ステップ（ｃ）は、好ましくは所定の量の液体が基材に導入されるまで、液体を基材に連続的に導入しながら、基材の下端が液体で部分的に充填されたとき又はその後に、基材の上端におけるチャネルの開放端にステップ形式で真空を適用することを含み得る。

真空のステップ形式での適用において、本方法は、液体を基材に（例えば、液体を押し込む又は注入することにより）導入することを休止又は停止し、次いで、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用するステップ（ｃ１）、並びに、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することを休止又は停止し、次いで、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて液体を基材に（例えば、液体を押し込む又は注入することにより）導入するステップ（ｃ２）、任意選択的に、好ましくは所定の量の液体が基材に導入される（即ち、基材の内部に適用される）まで、（ｃ１）及び（ｃ２）を反復するステップ（ｃ３）を含み得る。

一般的に、本方法のステップ（ｃ）は、好ましくは所定の量の液体が基材に導入されるまで、液体を基材に連続的に導入しながら、基材の下端が液体で部分的に充填されたとき又はその後に、基材の上端におけるチャネルの開放端に連続的に真空を適用することを含むことが好ましい。真空は、０．２５〜１５秒間、例えば０．５〜１０秒間、好ましくは１〜７．５秒（例えば、２〜５秒）間、連続的に適用され得る。

典型的には、本方法は、好ましくは所定の量の液体が基材に導入されるまで、チャネルの開放端を通じて液体を基材に導入するステップ（ｂ２”）、及び、（ｂ２’）において基材の下端が液体で部分的に充填された後又は充填されたとき、（ｂ２”）で液体を基材に導入（即ち、同時に導入）しながら、基材の上端におけるチャネルの開放端に連続的に真空を適用するステップ（ｃ）を含む。従って、ステップ（ｂ２”）中、基材は連続的に真空に晒される。

典型的には、真空を適用する手段は漏斗（例えば、フローコーン（ｆｌｏｗ ｃｏｎｅ））を備える。一般的に、漏斗は、基材の上端を受けるためのより広い端部を有する。

通常、真空を適用する手段は、基材の上端と密封係合を形成する。真空を適用する手段は、基材の上端と密封係合を形成するためのシールを更に備える。基材の上端と密封係合を形成するためのシールは、膨張可能なカラー（例えば、第２の膨張可能なカラー）を備えるか又はこれで構成される。

典型的には、膨張可能なカラーは、漏斗のより広い端部の内面に存在する。膨張可能なカラーは、基材の上端で真空にシールを提供し、本方法の終了に向けて、基材が基材保持手段から垂直に持ち上げ除去されるとき、基材を保持するために用いられ得る。

本発明の方法は、基材の上端と、真空を適用するための手段との間に密封係合を形成するステップ（ｄ）を含み得る。好ましくは、ステップ（ｄ）は、膨張可能なカラー（例えば、第２の膨張可能なカラー）を基材の上端周囲で膨張させることにより、基材の上端と真空を適用する手段との間で密封係合を形成することを含む。

典型的には、ステップ（ｄ）は、ステップ（ｃ）、（ｃ１）、又は（ｂ２”）などの真空適用を含むステップのうちのいずれよりも前に起こる。

一般的に、ステップ（ｄ）はステップ（ａ２）の後である。好ましくは、ステップ（ｄ）はステップ（ａ３）の後であり、より好ましくは、ステップ（ｄ）はステップ（ａ４）の後である。ステップ（ｄ）がステップ（ｂ２’）であることが特に好ましい。

真空を適用する手段はバルブを更に備え得る。バルブは、逃がし弁であることが好ましい。逃がし弁は、基材への液体の導入により変位されたガスを排気するためであり、下方端を通じた液体の基材への任意の導入よりも前に真空を適用する手段が基材の上端と密封係合を形成する場合、特に有益である。

真空を適用する手段は、真空ポンプなどの真空発生器を備え得る。真空発生器は、導管によって漏斗に結合される。

所定の量又は単一の用量の液体が基材に導入された後、典型的には、液体は基材の内部に保持される。

本発明の方法は、基材に導入された液体を保持するステップ（ｅ）、例えば、基材に導入された液体のうち実質的にすべてを保持するステップを含み得る。好ましくは、ステップ（ｅ）は、基材に導入された液体、特に、液体のうちの実質的にすべてを、真空を適用するための手段により保持することを含む。より好ましくは、ステップ（ｅ）は、基材に導入された液体を、特に、液体のうちの実質的にすべてを、真空を適用することにより保持することを含む。真空は、０．２５〜１５秒間、例えば０．５〜１０秒間、好ましくは１〜７．５秒（例えば、２〜５秒）間、連続的に適用され得る。

基材は、液体のすべて（例えば、所定の量又は単一の用量）が基材に導入された後、依然として真空下にあり得る。真空は、液体を基材内に保持することを支援し得る。液体のうちのすべてが基材に導入された後、液体を内部で保持することを更に助けるために、真空が適用され得る。真空の適用中、ピストンは基材の下端に接（即ち、基材と接触）し得るか、ピストンはわずかに引き込まれ得る。ピストンが基材の下端にあるか又はその近傍と接触している場合、真空の適用は、ピストン面を次の基材のために洗浄するという利点も提供し得る。

典型的には、ステップ（ｅ）は、ステップ（ｂ２”）、（ｃ２）、又は（ｃ３）などの、真空下で液体のうちのすべてを導入するステップの後に起こる。所定の量の液体が基材に導入される場合、ステップ（ｅ）は、基材に導入された液体の所定の量、好ましくは所定の量の全量又は実質的に全量を、保持すること（ｅ）を含む。

一般的に、ステップ（ｃ）、ステップ（ｃ１）、及び／又はステップ（ｅ）において基材に適用される真空は、０．５水柱インチ（ｉｎｃｈｅｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ）〜２０水柱インチ、好ましくは２．５水柱インチ〜１７．５水柱インチ、例えば５水柱インチ〜１５水柱インチである。

一般的に、本方法は、基材をハウジングから除去するステップ（ｆ）を含む。基材をハウジングから除去する方式は多く存在する。典型的には、ステップ（ｆ）は、膨張可能なカラー（即ち、第１の膨張可能なカラー）を基材の下端周囲で膨張させること（ｆ１）を含む。

ステップ（ｆ）は、膨張可能なカラー（即ち、第１の膨張可能なカラー）を基材の下端周囲で膨張させること（ｆ１）、及び、真空を適用する手段によって基材をハウジングから除去すること（ｆ２）を含み得る。より好ましくは、ステップ（ｆ２）は、好ましくは真空を適用する手段によって基材をハウジングの外へ持ち上げることを含む。

付加的に又は代替的に、ステップ（ｆ）は、ピストンを第１の位置まで引き込み（ｆ１ａ）、次いで、膨張可能なカラー（即ち、第１の膨張可能なカラー）を基材の下端周囲で膨張させること（ｆ１）を含み得る。

液体を基材に導入する手段は可動であってもよく、例えば、基材を垂直に保持する手段から独立して可動であってもよい。液体を基材に導入する手段は、液密シールを、基材保持手段と形成し得る。例えば、ハウジング内の往復式ピストンは、基材の下端用の膨張可能なカラー（即ち、第１の膨張可能なカラー）から独立して可動であり得る。基材が垂直に（例えば、基材保持手段によって垂直に）保持されるとき、液体を基材に導入する手段は、液体を基材に導入するための位置へと移動され、典型的には、基材を垂直に保持する手段と液密シールを形成し得る。液体が基材に導入された後、往復式ピストン及びハウジングは基材から離れるように移動され得る。この実施形態で、本方法のステップ（ｆ）は、ハウジングを基材から離れるように移動させることにより、例えば、基材を基材の下端から離れるように下降させることにより、基材をハウジングから除去することを含み得る。

ステップ（ｆ）、ステップ（ｆ１ａ）、又はステップ（ｆ１）は、ステップ（ｃ）、（ｂ２”）、（ｃ２）、又は（ｃ３）などの、真空下で液体のすべてを導入することを含むステップの後に、実施される。

ステップ（ｆ２）は、ステップ（ｃ）、（ｂ２”）、（ｃ２）、又は（ｃ３）などの、真空下で液体のすべてを導入することを含むステップの後に、実施される。方法にステップ（ｅ）が存在する場合、ステップ（ｆ２）は、ステップ（ｅ）よりも前、後、又はこれと同時に起こり得、好ましくはステップ（ｆ２）がステップ（ｅ）の後に起こる。

液体が基材に導入された後、基材は乾燥及び／又はか焼され得る。本発明の方法は、液体を含有する基材を乾燥及び／又はか焼するステップ（ｇ）を含み得る。ステップ（ｇ）は、上述のすべてのステップの後に実施される。適切な乾燥及びか焼条件は、液体の組成及び基材のタイプに依存する。これら条件は当技術分野では既知である。

本発明の方法は、好ましくは
（Ａ）所定の量の液体を送達チャンバに分配すること
（１）基材の下端を受容するためのハウジングに基材を挿入し、次いで
（２）第１の膨張可能なカラーを基材の下端周囲で膨張させることにより、基材を垂直に保持すること、
（Ｂ）第２の膨張可能なカラーを基材の上端周囲で膨張させることにより、基材の上端と真空を適用する手段との間で密封係合を形成すること
（３）送達チャンバから液体を、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じてピストンで押し込むことにより、液体を基材に導入すること、
（４）所定の量の液体が基材に導入されるまで、送達チャンバから基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて液体をピストンで押し込むことにより、液体を基材に導入しながら、基材の下端が液体で部分的に充填されたとき、真空を適用する手段によって、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用すること、
（５）第１の膨張可能なカラーを基材の下端周囲で収縮させ、次いで
（６）液体を含有する基材をハウジングから除去し、次いで、好ましくは第２の膨張可能なカラーを収縮させ、次いで、
（７）液体を含有する基材を乾燥及び／又はか焼すること、を含み、
ステップ（Ａ）は、ステップ（３）の後、並びに、ステップ（１）及び／又はステップ（２）の前、後、又は同時に実施され、ステップ（Ｂ）は、ステップ（４）の前に実施され、好ましくはステップ（Ｂ）はステップ（３）の前に実施される。

本発明の方法及び装置は、「区分けされた（ｚｏｎｅｄ）」或いは「層状の（ｌａｙｅｒｅｄ）」触媒又はコーティングされた基材を製造するために利用可能である。

コーティングされた基材を乾燥及び／又はか焼した後、典型的には、ハニカムモノリス基材を、触媒成分を含む第２の液体でコーティングするために、本方法は反復され得る。第１の過程（ｐａｓｓ）の後、第２の過程で、同じ基材が別の液体でコーティングされ得る。典型的には、第２の液体は、基材に適用又は導入された第１の液体とは異なる組成を有する。

第２の液体は、第１の液体と同じ端部から基材に導入され得る。代替的に、第２の液体は、第１の液体とは反対側の端部から基材に導入され得る。このような方法は、ウォールフローハニカムモノリス基材などのハニカムモノリスフィルタ基材のコーティングに特に有益である。

本方法は更に、第１の液体を含有する基材を反転させるステップ（ｈ）、次いで、触媒成分を含む第２の液体を用いて、この方法を上述のように繰り返すステップ、例えば、ステップ（ａ）〜（ｃ）、ステップ（ａ）〜（ｄ）、ステップ（ａ）〜（ｅ）、ステップ（ａ）〜（ｆ２）、ステップ（ａ）〜（ｇ）、又はステップ（１）〜（７）、（Ａ）及び（Ｂ）を繰り返すステップを含み得る。液体を含有する基材を乾燥及び／又はか焼するステップ（ｇ）は、ステップ（ｈ）の前に実施されることが好ましい。

本発明の装置は、基材を反転するための手段（例えば、第１の液体を含有する基材を反転させる手段）を含んでもよく、含まなくてもよい。

基材を反転させるステップは、基材を１８０°回転させるステップである。基材の反転後、もともと基材の下端にあったチャネルの開放端は、基材の上端にくる。第２の液体は、反転の前には基材の上端であった、基材の下端におけるチャネルの開放端に導入されることとなる。

排出制御デバイス用の基材は当技術分野でよく知られており、一般的に、そのような基材のうち任意のものが、本発明の方法又は本発明の装置で利用されてよい。

基材はパーシャルフィルタ基材であり得る（例えば、ＷＯ０１／８０９７８又はＥＰ１０５７５１９に開示されるパーシャルフィルタ基材を参照されたい）。典型的には、パーシャルフィルタ基材は、（例えば、スート粒子などのパティキュレートマター用の）捕集素子、及び、複数のチャネル（即ち、通流する排ガス用）を有し、各チャネルは、少なくとも１つの開放端を有する（各チャネルが２つの開放端を有する（即ち、各チャネルの両端が開放されている）のが好ましい）。一般的に、パーシャルフィルタ基材は、チャネルの境界を画定する複数の壁を有する。典型的には、捕集素子は、複数の壁における複数の偏向部（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓ）である。各壁は、偏向部がなくてもよく、一又は複数の偏向部を有してもよい。各偏向部は、基材を通流する排ガスにおける任意のパティキュレートマターに対する、障害物として作用する。各偏向部は、フラップ又は翼状の形状を有し得、典型的には、各偏向部は壁の平面から（例えば、ある角度で）外側に突出する。好ましくは、各偏向部は、基材の壁における開口と組み合わされる。壁における各開口は、排ガスが１つのチャネルから隣接するチャネルに流れることを可能にする。

一般的に、基材はハニカムモノリス基材であることが好ましい。本明細書で使用する「ハニカムモノリス基材」という用語は、基材の長さに沿って長手方向に伸びる複数のチャネルを有する基材を表し、各チャネルは少なくとも１つの開放端（即ち、排ガスが通流するため）を有する。典型的には、チャネルは、複数の壁の間に形成される。チャネルは、不規則な断面及び／又は規則的な断面を有し得る。チャネルが規則的な断面を有する場合、断面は六角形断面に限定されず、例えば、長方形又は正方形であり得る。

ハニカムモノリス基材は、フロースルー式ハニカムモノリス基材であってもよい。従って、ハニカムモノリス基材は、典型的には内部を貫通して伸びる複数のチャネルを備え、各チャネルは両端が開放されている（即ち、入口の開放端及び出口の開放端）。一般的に、フロースルー式ハニカムモノリス基材はパーシャルフィルタハニカムモノリス基材とは異なる。典型的には、フロースルー式ハニカムモノリス基材は、複数の壁における複数の偏向部などの捕集素子を備えない。

ハニカムモノリス基板は、ウォールフローハニカムモノリス基材などのハニカムモノリスフィルタ基材であり得る。そのようなハニカムモノリスフィルタ基材は、内燃機関、具体的には圧縮点火エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）が生み出す排ガスにおける、スート粒子などのパティキュレートマター（ＰＭ）を、捕捉又は除去することが可能である。

ウォールフローハニカムモノリス基材において、ハニカムモノリス基材は、複数のチャネルを備え、各チャネルは開放端及び閉鎖端（例えば、閉塞された端部）を有する。典型的には、各チャネルは、多孔質構造（例えば、多孔質壁）によって、隣接するチャネルから分離される。一般的に、基材の第１の端部で開放端を有し、基材の第２の（即ち、反対側の）端部で閉鎖（例えば、閉塞）端を有する各チャネルは、典型的には、基材の第１の端部で閉鎖（例えば、閉塞）端を有し、基材の第２の（即ち、反対側の）端部で開放端を有するチャネルに、隣接している。基材の第１の端部が上流端に配置される場合、（ｉ）基材の第１の端部で開放端を有し、基材の第２の端部で閉鎖端を有する各チャネルは、入口チャネルであり、（ｉｉ）基材の第１の端部で閉塞端を有し、基材の第２の端部で開放端を有する各チャネルは、出口チャネルである。好ましくは、各入口チャネルが多孔質構造（例えば、多孔質壁）によって出口チャネルから交互に分離され、またその逆でもある。従って、出口チャネルが垂直に且つ横方向に入口チャネルと隣接し、またその逆でもある。入口チャネルと出口チャネルとの間の流体連通は、基材の多孔質構造（例えば、多孔質壁）を介する。何れの端部から見ても、チャネルの交互に閉塞された（例えば、閉鎖された）端及び開放端は、チェス盤の外観を呈する。

一般的に、基材はセラミック材料又は金属材料である。基材がセラミック材料である場合、典型的には、セラミック材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、チタン酸アルミニウム、アルミナ、コーディエライト（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ）、ムライト、ポルサイト及びサーメット（ｔｈｅｒｍｅｔ）（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｆｅ、Ａｌ_２Ｏ_３／ＮｉもしくはＢ_４Ｃ／Ｆｅ、又はこれら２つもしくはそれ以上のセグメントを含む複合物）で構成されるグループから、選択され得る。基材が金属材料である場合、典型的には、金属材料は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金及びステンレス鋼合金で構成されるグループから選択される。

定義
基材を保持すること又は基材保持手段に関して本明細書で使用する、「実質的に垂直に」という語は、基材の中心軸が垂直から±５°、好ましくは垂直から±３°、例えば垂直から±０°（即ち、測定誤差内で完全に垂直）である配置を表す。

本明細書で使用する「所定の量」という語は、特定の製品特性、例えば所望のコーティング仕様を得るために十分な、基材に導入するための液体の全量を表す。この量は、所望の製品特性を達成するために必要となる液体の全量を見出すための定期的な実験においてオフラインで決定されるという意味で、「所定である」。このような所定の量は容易に決定可能であり、当技術分野における、基材をコーティングするための他の方法又は装置（例えば、ＷＯ９９／４７２６０及びＷＯ２０１１／０８０５２５を参照されたい）を用いて知ることができる。

本明細書で使用する「単一の用量」という語は、単一の基材をコーティングするための、典型的には所望の製品仕様を満足させるための、液体の量を表す。

本明細書で使用する「部分的充填の期間」という語は、始めに（即ち、開始時）液体を基材に（例えば、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて）導入してから、基材の下端が液体で部分的に充填されるまでの、時間の期間を表す。本発明の方法は、典型的には自動化された装置を用いて繰り返し実施でき、また、特定の基材タイプ及び液体組成に対する本方法の各サイクルにおいて、本方法の、特に基材の下端を液体で充填するための各ステップを実施するのに要する時間は実質的に同じであるので、「部分的充填の期間」を決定することが可能である。

本明細書で使用する「真空」に関する語は、大気圧未満の圧力を表す。「真空」は、物質が全く存在しない空間という文字通りの意味で解釈されるべきでない。基材に適用される真空の強度は、使用される液体の組成及び基材のタイプに依存する。真空は、閉塞が起こらないように、基材のセルを浄化するのに十分な強度を有する必要がある。そのような真空強度又は減圧は、当技術分野ではよく知られている。

基材に導入される液体の送達チャンバ内の量に関して、又は、基材に導入された液体を保持するステップ（ｅ）に関して、本明細書で使用する「実質的にすべての」という語は、体積もしくは重量が、好ましくは体積が、液体の９９％又はそれを上回る（例えば、９９．５％又はそれを上回る）ことを表す。

実施例
ここで、本発明を、非限定的な下記の実施例で示す。

実施例１
ウォッシュコートの調製及び基材
従来型の三元触媒ウォッシュコートが、モノリスフロースルー基材をコーティングするために調製された。ウォッシュコートの粘度は、「Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＲＶＤＶＩＩ＋Ｅｘｔｒａ Ｐｒｏ」粘度計でＳＣ４−２７スピンドルを用いて１７°Ｃで測定された。１ｒｐｍせん断粘度は約２６５００ｃＰ、５０ｒｐｍせん断粘度は１５００ｃＰであった。

高さ３．０９”、直径４．１６”、及び９００セル／立法インチを有するフロースルーコーディエライトモノリス基材がコーティングされた。基材の軸方向長さの５５％の長さまでコーティングすることが所望された。コーティングのセットアップトライアルは、１６３．３ｇのウォッシュコートが、所望の量のウォッシュコート及びＰＧＭをこの部品に送達するであろうということを示した。１６３．３ｇという質量が所定の量（即ち質量）であった。

コーティングプロセス
体積測定ピストン式送達システムを用いて、所定の量のウォッシュコートが、後続するモノリスコーティングのためのコーティング用装置（ｃｏａｔｉｎｇ ｒｉｇ）に分配された。所定の量のウォッシュコートは所定の体積のウォッシュコートであり、体積測定投与器（ｄｏｓｅｒ）を用いて正確にコーティング用装置に分配された。所定の体積は、ウォッシュコートの密度測定値及び所定の質量から算出された。所定の体積は、この実施例でコーティングされる２５の基材の各々において、同じであった。

使用したコーティング装置が図１に示されている。図１で、ピストン面及び送達チャンバの各直径は、コーティングされる基材の直径にほぼ合致する直径を有する。下方シールブラダが基材周囲で膨張されると、それは把持され、送達チャンバの直径サイズに起因して、エアギャップが存在しなくなる。

プロセスの開始時、ピストンは上昇位置にあり、基材は、ＰＥＴ−Ｐポリマーで作製されたピストン面の頂部に装填された。次いで、基材を所定の位置に保持するために下方シールブラダが膨張され、ピストンは、基材よりも下の６０ｍｍの深さまで下降された。次いで、所定の質量の１６３．３ｇのウォッシュコートが、体積測定投与器（図１には示さず）から、流体フィード（例えば、側部の投与ポート）を通じて送達チャンバ内及びピストン面上に注入された。フローコーンは、（図１に示すように）基材の頂部に下降され、上方シールブラダは基材周囲で膨張された。次いで、ピストン面は、ウォッシュコートを基材の方へと押すために、リフト機構を用いて上昇された。ピストン面は、４０ｍｍｓ^‐１の速度に到達するまで、５０ｍｍｓ^‐２で加速された。最終的に、ピストン面はその開始位置に到達し、ここでピストン面は基材に接し、次いで、ウォッシュコートを基材に注入するために、この位置の上方で更に２ｍｍ上昇された。

ピストンが上昇される間、ウォッシュコートの９０％が基材に導入されたとき、第１の真空が引き起こされた。真空は１３水柱インチ（”Ｈ_２Ｏ）で設定され、３秒間適用された。次いで、下方シールブラダが収縮され、基材はフローコーンを用いて５０ｍｍ上昇された。これにより、基材とピストン面との間のシールが解除された。基材が上昇される間、第２の真空が適用された。真空は１４水柱インチ（”Ｈ_２Ｏ）で設定され、３秒間適用された。第１の真空と第２の真空との間に間隔（ｇａｐ）は存在しなかった。次いで、上方シールブラダが収縮され、次いで基材は、損傷が発生しないことを保証するよう安全に解放された。コーティング深さがＸ線解析を用いて測定された。次いで、基材は、そのチャネル内に熱気を押し流すことにより乾燥された。次いで、基材は反転され、基材の反対側が上述と同じ方法を用いてコーティングされた。２５の基材がこの方式でコーティングされ、装置の能力が統計的解析を用いて算出された。

結果：
基材にはじめに適用されたコーティング長が測定され、解析は下記の表１に示されている。

第１のウォッシュコートの平均長は、基材の軸方向全長７８．４９ｍｍ（３．０９”）のうち４４．１５ｍｍであることが判明した。これは、軸方向長さの５６．３％に等しい。全コーティングトライアルで、最小コーティング長は軸方向長さの５６．０％であり、最大コーティング長は軸方向長さの５６．８％であった。基材に適用された２番目のコーティング長が測定され、解析は下記の表２に示されている。基材の軸方向の全長がコーティングされることを保証するために、第１のコーティング及び第２のコーティングの双方に対して、５５％のコーティング長が選択された（基材の軸方向長さの約１０％を占める中央の重複領域が存在し得る）。

コーティングプロセスで記載するように、軸方向長さに沿った５６．３％の初期コーティングを付与された、２５の全部品は、次いで、反対側から約５６．３％コーティングされるように、反転されてこの装置で再度コーティングされた。Ｘ線解析から、コーティングの「平坦度」（例えば、コーティングプロファイルの最高点と最低点との間の差）は、２〜３ｍｍの間と推定された。

実施例２
ウォッシュコートの調製及び基材
従来型の三元触媒ウォッシュコートが、モノリスフロースルー基材をコーティングするために調製された。ウォッシュコートの粘度は、「Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＲＶＤＶＩＩ＋Ｅｘｔｒａ Ｐｒｏ」粘度計でＳＣ４−２７スピンドルを用いて１７°Ｃで測定された。１ｒｐｍせん断粘度は約６５００ｃＰ、５０ｒｐｍせん断粘度は２８５ｃＰであった。

高さ４．２９”、直径４．１６”、及び９００セル／立法インチを有するフロースルーコーディエライトモノリス基材がコーティングされた。基材の軸方向長さの５０％の長さまでコーティングすることが所望された。コーティングのセットアップトライアルは、１９０．０ｇのウォッシュコートが、所望の量のウォッシュコート及びＰＧＭを部品に送達することを示していた。１９０．０ｇという質量が所定の量（即ち質量）であった。

コーティングプロセス
後述するように、通常は自動化されたシーケンスを適切なときに休止することにより、所定の体積のウォッシュコートが、手動で（例えば、手で）装置に送達された。使用したコーティング装置が図１に示されている。

プロセスの開始時、ピストンは上昇された位置にあり、基材は、ＰＥＴ−Ｐポリマーで作製されたピストン面の頂部に装填された。次いで、基材を所定の位置に保持するために下方シールブラダが膨張され、ピストンが基材の下６０ｍｍの深さまで下降された。フローコーンが（図１に示すように）基材の頂部まで下降され、上方シールブラダが基材周囲で膨張された。上方ブラダは膨張され、下方ブラダは収縮された。次いで、フローコーンが上昇され、下降したピストンから部品が除去された。次いで、１９０ｇの所定の質量のウォッシュコートが直接的にピストン面に付加された。次いで、フローコーンは下方位置へと下降され、下方ブラダが再度膨張された。次いで、ピストン面は、ウォッシュコートを基材の方へと押すために、リフト機構を用いて上昇された。ピストン面は、４０ｍｍｓ^‐１の速度に到達するまで、５０ｍｍｓ^‐２で加速された。最終的に、ピストン面はその開始位置に到達し、ここでピストン面は基材に接し、次いで、部品とピストン面との間の１００％の接触を保証するために、この位置の上方で更に２ｍｍ上昇された。

ピストンが上昇されているとき、ウォッシュコートの９０％が基材に導入されると第１の真空が引き起こされた。真空は１０”Ｈ_２Ｏで設定され、１秒間適用された。次いで、下方シールブラダが収縮され、基材はフローコーンを用いて５０ｍｍ上昇された。これにより、基材とピストン面との間のシールが解除された。基材が上昇されているとき、第２の真空が適用された。真空は１０”Ｈ_２Ｏで設定され、４秒間適用された。第１の真空と第２の真空との間に間隔は存在しなかった。次いで、上方シールブラダが収縮され、次いで基材は、損傷が発生しないことを保証するよう安全に解放された。コーティング深さがＸ線解析を用いて測定された。

結果：
第１のウォッシュコートの長さは、基材の軸方向全長１０８．９７ｍｍ（４．２９”）のうち５５．１４ｍｍであることが判明した。これは、軸方向長さの５０．６％に等しい。Ｘ線解析から、コーティングの「平坦度」は、２〜３ｍｍの間であると推定された。

実施例３
ウォッシュコートの調製及び基材
Ｃｕゼオライトを含む、選択式触媒還元（ＳＣＲ）用の従来型ウォッシュコート組成物が調製された。ウォールフローフィルタの軸方向長さの６０％の長さまで、ウォッシュコート組成物でコーティングすることが所望された。

コーティングプロセス
（本発明による）実施例１のコーティングプロセスを用いて、ウォールフローフィルタがウォッシュコート組成物でコーティングされた。ウォッシュコート組成物のフィルタの下端を通じた導入が完了する（即ち、ピストン面がフィルタに接するとき）０．５秒前に、真空が引き起こされた。

比較として、本方法は、同じタイプのウォールフローフィルタ及び同じタイプのウォッシュコート組成物を使用して繰り返された。フィルタの下端を通じたウォッシュコート組成物の完全な導入の０．５秒前に真空を引き起こす代わりに、フィルタの下端を通じたウォッシュコート組成物の導入の完了する（即ち、ピストン面がフィルタの下面に接する）２秒後に真空が引き起こされた。

結果：
図２は、本発明による方法を用いてウォッシュコート組成物が適用された後の、（例えば、基材の下端を通じて液体が依然として導入されている間、真空が適用された）ウォールフローフィルタを通じたウォッシュコート組成物の分布を示す。図２Ａに示すＸ線画像（図２Ｂの図示も参照されたい）は、ウォッシュコート組成物がチャネルの長さに沿って均一に分配されたことを立証している。

図３は、比較のための方法を用いてウォッシュコート組成物が適用された後の、（例えば、基材の下端を通じて液体が完全に導入された後、真空が適用された）ウォールフローフィルタを通じたウォッシュコート組成物の分布を示す。この方法は、結果として、「帯域」（例えば、チャネルの長さに沿ったウォッシュコート組成物の不均一な分布）の形成をもたらした。図３ＡのＸ線画像及び図３Ｂの図示を参照されたい。

いかなる疑問も回避するために、本明細書で引用したすべての文献の全内容は、参照により本願に組み込まれる。

Claims (15)

1. 複数のチャネルを備える基材を、触媒成分を含む液体でコーティングする方法であって、
   （ａ）基材を垂直に保持するステップ、
   （ｂ）基材の下端におけるチャネルの開放端を通じてピストンで液体を押し込む又は注入することにより、液体を基材に連続的に導入するステップであって、基材の下端が液体で部分的に充填されるまで、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用することなしに、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて液体をピストンで押し込む又は注入することによって、液体を基材に導入することを含むステップ、及び
   （ｃ）基材の下端が液体で部分的に充填された後、ステップ（ｂ）において基材に液体を導入しながら、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用するステップ
   を含む、方法。
2. ステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、所定の量の液体を基材に導入することを含む、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ）は、基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を基材に往復式ピストンで押し込む又は注入することを含み、往復式ピストンは、（ｉ）ピストンが引き込まれた第１の位置から、（ｉｉ）ピストンが基材の下端に接した第２の位置まで、移動しながら液体を基材に押し込む又は注入する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 往復式ピストンはハウジング内の往復式ピストンであり、ハウジング内の引き込まれたピストンは、第１の位置において、可変容量を有する送達チャンバを画定する、請求項３に記載の方法。
5. ステップ（ｂ）は、ピストンが第１の位置にあるとき、所定の量の液体を送達チャンバに分配すること（ｂ１）を含む、請求項４に記載の方法。
6. 往復式ピストンが第１の位置から第２の位置まで移動すると、送達チャンバ内の液体のうちの実質的にすべてが基材に導入される、請求項４又は５に記載の方法。
7. ピストンは、ポリマーを含むピストン面を有し、ポリマーはポリエステルである、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップ（ａ）は、膨張可能なカラーを基材の下端周囲で膨張させることにより、基材を垂直に保持することを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ステップ（ｃ）は、基材の下端が液体で部分的に充填された後、液体を導入しながら、真空を適用するための手段で真空を適用することを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. （ｄ）膨張可能なカラーを基材の上端周囲で膨張させることにより、基材の上端と真空を適用する手段との間で密封係合を形成することを更に含み、
    ステップ（ｄ）は、ステップ（ｃ）又はステップ（ｂ）の前に起こる、請求項９に記載の方法。
11. 各膨張可能なカラーは正方形又は長方形の断面を有する、請求項８又は１０に記載の方法。
12. 液体を含有する基材を乾燥及び／又はか焼するステップ（ｇ）を更に含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 液体を含有する基材を反転させ（ｈ）、次いで、触媒成分を含む第２の液体を用いて、ステップ（ａ）から（ｃ）、ステップ（ａ）から（ｄ）、又はステップ（ａ）から（ｇ）を反復することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 請求項１に記載の方法のための装置であって、
    （ａ）基材を垂直に保持する手段、
    （ｂ）基材の下端におけるチャネルの開放端を通じて、液体を押し込む又は注入することによって基材に連続的に導入する手段であって、ハウジング内を往復動するピストンを備える手段、
    （ｃ）基材の下端が液体で部分的に充填されたとき、真空を引き起こす手段であって、
    （ｉ）部分的充填の期間を測定するタイマー；及び／又は
    （ｉｉ）ピストンが、基材の下端が液体で部分的に充填されるとき可変容量を画定
    する中間位置にあるとき、真空を引き起こす体積測定手段；
    を備える手段、及び
    （ｄ）基材の上端におけるチャネルの開放端に、真空を適用する手段
    を備える、装置。
15. 前記真空を引き起こす手段が、基材の上端におけるチャネルの開放端に真空を適用する 手段に電気的に連結される、請求項１４に記載の装置。