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DE3511825C2 - - Google Patents

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DE3511825C2
DE3511825C2 DE3511825A DE3511825A DE3511825C2 DE 3511825 C2 DE3511825 C2 DE 3511825C2 DE 3511825 A DE3511825 A DE 3511825A DE 3511825 A DE3511825 A DE 3511825A DE 3511825 C2 DE3511825 C2 DE 3511825C2
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DE
Germany
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sintered
ceramic material
sintered body
tubular
jacket
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DE3511825A
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English (en)
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DE3511825A1 (de
Inventor
Ulf Dipl.-Min. Dr. 7066 Baltmannsweiler De Dworak
Dieter Dipl.-Ing. Dr. 7311 Hochdorf De Fingerle
Wolf-Ingo Dipl.-Ing. 7022 Leinfelden-Echterdingen De Ratzel
Helmut Ing.(Grad.) 7310 Plochingen De Ziegelbauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stora Feldmuehle AG
Original Assignee
Feldmuehle AG
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Publication date
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Publication of DE3511825A1 publication Critical patent/DE3511825A1/de
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus kera­ mischem Material bestehenden offenzellig rohrartig ausgebildeten Sinterformkörper mit einem kompakt ausgebildeten Rohrmantel, seine Anwendung und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Ein offenzellig rohrartig ausgebildeter Sinterformkörper aus keramischem Material mit einem kompakt ausgebildeten Rohrmantel ist aus der DE-PS 29 17 773 bekannt. Die Zellen dieses Sinterformkörper haben Wabenform, so daß der Strömungsverlauf in nachteiliger Weise in den parallel der Längsachse angeordneten Zellen laminar erfolgt und der Kontakt des Abgasstromes mit den Wänden noch nicht optimal ist. Die Herstellung dieses bekannten Sinterformkörpers erfolgt durch Extrusion einzelner Segmente, die in Form von Grünkörpern nebeneinander angeordnet werden und durch langsame Anhebung der Temperatur zu einem Körper zusammengesintert werden. Ein nach Zusammenfügen der einzelnen Segmente angebrachter Rohrmantel dient dem Ziel, einen zusätzlichen Halt für die zusammengesetzten Einzelsegmente zu bewirken.
Gesinterte Formkörper aus Aluminiumoxid sind desweiteren aus der DE-PS 23 55 498 zur Anwendung als Katalysatorträger bekannt. Poröse, offenzellige Schaumstrukturen aus Keramik, hergestellt durch Im­ prägnieren eines aus organischem Material bestehen­ den Schaumstoffs mit keramischer Suspension und Ent­ fernen des organischen Materials durch Erhitzen oder Auslösen mit geeigneten Lösungsmitteln sind aus der DE-AS 23 01 662, der DE-OS 24 53 176 und der DE-PS 26 13 023 bekannt. Die beschriebenen Sinterformkör­ per werden gemäß DE-OS 24 53 176 als Katalysatorträ­ ger, Filter, Schallisolatoren, Wärmeisolatoren, Wärmetauscher u. a. verwendet, während die DE-PS 26 13 023 als Anwendungsgebiet das Filtrieren von Me­ tallschmelzen angibt. Gänzlich anders aufgebaute Filter sind aus der EP-A-36 321 und der EP-A-89 756 bekannt. Die dort zum Filtrieren von Abgasen einer Dieselkraftmaschine beschriebenen Filter sind in Form einer Honigwabe ausgebildet, wobei motorensei­ tig ein Teil der Längszellen verschlossen ist und andere Zellen wiederum auspuffseitig verschlossen sind, so daß der Abgasstrom die porösen Zwischen­ wände der Längszellen diffundieren muß, um am ande­ ren Ende austreten zu können.
Alle diese bekannten Filter weisen noch gewisse Nachteile auf. Diese Nachteile bestehen bei den be­ kannten offenzelligen schwammartigen Strukturen da­ rin, daß sie auch im Bereich ihres Umfangs offene Zellen aufweisen und sie daher zur Erzielung einer ausreichenden Befestigung mit metallischen Bauteilen nicht dadurch mit diesen verbunden werden können, daß sie in diese metallischen Bauteile eingegossen werden. Infolge ihrer auch im Bereich ihres Umfangs offenen Zellen würde es dabei zu unerwünschten Luft­ einschlüssen und damit verringerter Gußqualität kom­ men, bzw. würde die metallische Schmelze unkontrol­ liert in die offenzellige Schaumstruktur eindringen. Demgegenüber besteht bei den honigwabenartig ausge­ bildeten Filterkörpern der Nachteil darin, daß der Strömungsverlauf in den parallel der Längsachse angeordneten Zellen laminar erfolgt und es dadurch nur zu einem teilweisen Kontakt der vom Abgasstrom mitgeführten Partikeln mit den Kanalwänden kommt. Diese honigwabenartig ausgebildeten Filterelemente werden heute zumeist durch Extrusion hergestellt. Dadurch ergibt sich der weitere Nachteil, daß ihre Formgebung auf Formen beschränkt ist, die über ihre gesamte Länge einen gleichen Querschnitt aufweisen und deren Längsachse gerade verläuft. Honigwabenar­ tig ausgebildete Sinterformkörper, die als Kataly­ satoren oder als Abgasfilter von Dieselkraftmaschi­ nen Verwendung finden, können daher nicht in den ge­ krümmt verlaufenden, motorennah angebrachten Abgas­ leitungen eingebaut werden, sie werden vielmehr in einer schon relativ großen Distanz von der Verbren­ nungskammer entfernt, in der Nähe des Auspufftopfes, in einem geradlinig verlaufenden Bereich der Abgas­ leitung angebracht, freilich mit dem Nachteil, daß die Abgase bei Eintritt in den Honigwabenkörper schon stark abgekühlt sind und ihre Reaktivität da­ durch vermindert ist. Zusammengefaßt sind aus dem Stand der Technik also lediglich solche Sinterform­ körper zur Anwendung als Katalysatorträger oder als Filter für die Abgase von Dieselkraftmaschinen be­ kannt, die entweder aufgrund ihrer äußeren Form (Honigwabenkörper) nicht in gekrümmt verlaufende Abgasleitungen oder aufgrund ihrer auch am Umfang offenzelligen Struktur in metallische Abgasleitungen nicht eingießbar sind und aus diesem Grunde in rela­ tiv weiter Entfernung von der Verbrennungskammer an­ geordnet werden müssen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Sinterformkörper zu entwickeln, der in eine metallische Abgasleitung ohne die Bildung von Gießfehler verursachenden Lufteinschlüssen und ohne unerwünschtes Eindringen der flüssigen Schmelze in seine offenzellige Struktur eingießbar ist. Dabei soll der Sinterformkörper über eine ausreichende Festigkeit, insbesondere auch in seinem Umfangsbe­ reich verfügen, so daß er nicht nur gut handhabbar ist, sondern auch gegenüber den beim Eingießen auf­ tretenden Kräften einen ausreichend hohen Widerstand entgegensetzen kann.
Eine weitere Aufgabe sieht die Erfindung in der Entwicklung eines einfach durchzuführenden Herstel­ lungsverfahrens, mit dessen Hilfe auch die Herstel­ lung von unregelmäßig geformten Sinterformkörpern, z. B. mit entlang ihrer ggf. gekrümmt verlaufenden Mittellinie unterschiedlichen Querschnitten möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Sinterformkörper der eingangs beschriebenen Art die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 vor.
Unter dem in Ansprüchen und Beschreibung verwendeten Ausdruck "integrierend" ist zu verstehen, daß die innere schwammartige Struktur und der Rohrmantel ein einheitliches, aus einem einzigen Stück bestehendes Bauteil bilden. Mit "offenzellig" sind ineinander übergehende Zellen gemeint, so daß unter einer offenzelligen Struktur eine für Gase oder Flüssig­ keiten durchgängige Struktur zu verstehen ist. Unter dem Begriff "offenzellige Struktur" ist aber auch noch eine Struktur zu verstehen, die eine geringe Anzahl geschlossener Zellen enthält, die bei der Fertigung solcher Strukturen in technisch unvermeid­ barer Weise gebildet werden. "Rohrartig" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein an seinen En­ den in soweit "offenes", nicht vom Rohrmantel umfaß­ tes Bauteil, bei dem endseitig betrachtet, die inne­ re schwammartige Struktur erkennbar ist. Darunter sind auch rohrartige aus einer einzigen Einheit ge­ bildete Sinterformkörper zu verstehen, die aus meh­ reren ineinander übergehenden Rohrstücken mit bei­ spielsweise drei Aus- oder Eingangsöffnungen be­ stehen. Die Querschnittsform der erfindungsgemäßen Sinterformkörper ist an sich beliebig und kann rund, oval, quadratisch, ggf. auch unregelmäßig ausgebil­ det sein. Schwammartig bedeutet die unregelmäßige Anordnung von Zellen, die in ihrer Form ebenfalls unregelmäßig sind.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung einer offenzelligen, inneren schwammartigen Struktur, die mit einem sie umhüllenden Rohrmantel integrierend verbunden ist, führt infolge des im äußeren Umfangs­ bereich kompakten, eine dichte und geschlossene Außenhaut bildenden Rohrmantels zu einem gut ein­ gießbaren Sinterformkörper. Der integrierenden Ver­ bindung zwischen schwammartiger Struktur und Rohr­ mantel kommt dabei insofern eine besondere Bedeutung zu, weil der Rohrmantel dadurch eine ausgezeichnete Festigkeit erhält. Die innere Struktur stützt dabei mit ihren im Bereich des Umfangs liegenden, teilwei­ se in den Rohrmantel hineinragenden offenen Zellen den Rohrmantel und wirkt dabei einem Kollabieren des Rohrmantels sowohl in Teilbereichen als auch insge­ samt entgegen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die innere schwammartige Struktur aus offenen Zellen mit einer Größe von 0,1 bis 6 mm gebildet ist. Eine solche Zellengröße er­ gibt eine besonders gute Festigkeit, verbunden mit einer guten Filterwirkung.
Sowohl die Filterwirkung als auch die Festigkeit läßt sich gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfüh­ rungsform dadurch verbessern, daß der mittlere Durchmesser der Zellen bei 0,3 bis 5 mm liegt. Die Ausbildung der inneren Struktur mit diesem Durch­ messer führt zu einer besonders hohen Gleichmäßig­ keit, wobei einer hohen Gleichmäßigkeit, insbeson­ dere in bezug auf das Thermoschockverhalten des Sinterformkörpers, eine hohe Bedeutung zukommt.
Zur Erzielung einer besonders guten Filterwirkung haben sich gemäß der vorliegenden Erfindung innere schwammartige Strukturen als geeignet erwiesen, deren Porosität im Bereich von 10 bis 95%, bevor­ zugt bei 60 bis 80%, liegt.
Die Porosität des Rohrmantels liegt bevorzugt im Rahmen der Porosität üblicher Sinterwerkstoffe, d. h. zum Beispiel für Aluminiumoxid, Zirkonoxid und Sili­ ziumkarbid in einem Bereich der nicht kleiner 1 und nicht größer 1,5% ist. Im Einzelfall, z. B. bei An­ wendung von Aluminiumtitanat kann der Rohrmantel je­ doch auch eine höhere Porosität aufweisen, diese sollte jedoch 15% nicht überschreiten.
Die Dicke des Rohrmantels liegt in der Regel um ein Mehrfaches höher als die Dicke der Wände zwischen den Poren der inneren Struktur. Zur Erzielung einer ausreichenden Handhabbarkeit und um ein problemloses Eingießen zu gewährleisten, hat sich eine Dicke von 0,5 bis 8 mm, bevorzugt von 1,5 bis 5 mm, als beson­ ders geeignet erwiesen. Ein in dieser Größenordnung ausgebildeter Rohrmantel aus keramischem Werkstoff hat dabei gleichzeitig eine ausgezeichnete wärme­ isolierende Wirkung.
Für die Anwendung als Katalysatorträger oder als Filter für die Abgase von Dieselkraftmaschinen kann der erfindungsgemäße Sinterformkörper einen oder mehrere Bögen aufweisen, d. h. seine Mittellinie kann gekrümmt verlaufen. Eine solche Ausführungsform er­ möglicht die Anbringung des Sinterformkörpers be­ reits in der unmittelbar von der Verbrennungskammer wegführenden, im Zylinderkopf liegenden Abgaslei­ tung. Ein eine gekrümmt verlaufende Mittellinie auf­ weisender erfindungsgemäßer Sinterformkörper kann aber auch in vorteilhafter Weise in die unmittelbar an den Motorblock anschließenden Abgasleitungen ein­ gegossen werden, wobei die Erfindung es gestattet, bei einem Mehrzylindermotor in jeder einzelnen, von einer Verbrennungskammer wegführenden Abgasleitung, einen der erfindungsgemäßen Sinterformkörper anzu­ ordnen. Diese verbrennungskammernahe Anordnung eines erfindungsgemäßen Sinterformkörpers mit der Funktion eines Katalysatorträgers oder Filers für die Abgase einer Dieselkraftmaschine ist mit dem Vorteil ver­ bunden, daß die Abgase infolge ihrer noch sehr hohen Temperatur zu einer besseren Reaktivität des Kata­ lysators bzw. zu einer wirksameren Verbrennung der in den Zellen der inneren Struktur gesammelten Rußpar­ tikelchen führen.
Die Form des Sinterkörpers ist an sich nicht kri­ tisch und kann den jeweiligen Anwendungsbereichen angepaßt werden.
So kann beispielsweise gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Sinterformkörper einen runden Querschnitt haben und entlang seiner Mittellinie unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Eine wei­ tere Ausführungsform sieht endseitig unterschied­ liche Durchmesser des Sinterformkörpers vor.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterform­ körpers hat sich ein Verfahren als besonders geeig­ net erwiesen, bei dem eine schwammartige und offen­ zellige Struktur aus einer keramischen Suspension, die Füllkörper aus organischem Material enthält, da­ durch gebildet wird, daß die Füllkörper durch geeig­ nete Lösungsmittel oder durch thermische Zersetzung nach Ausbildung des Grünkörpers entfernt werden, wo­ bei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß zur Bildung des Rohrmantels eine füllkörperfreie keramische Sus­ pension in eine rohrartig ausgebildete Gießform, vorzugsweise aus Gips, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Rohrmantelrohlings (Grünkörper) entspricht, gegossen wird, das flüssige Medium der füllkörperfreien keramischen Suspension unter Aus­ bildung des Rohrmantels teilweise entfernt wird und die sich im Inneren des Rohrmantels befindende Sus­ pension gegen die Füllkörper enthaltende keramische Suspension ausgetauscht wird, worauf zur weiteren Entwässerung und zur Bildung eines Grünkörpers ge­ trocknet und nach Entfernung der Füllkörper der aus offenzelliger Struktur und diese umhüllenden Rohr­ mantel bestehende Grünkörper gesintert wird. Die Füllkörper können dabei unter statischen Druck so aufeinandergepreßt werden, daß zwischen ihren Berüh­ rungsflächen die keramische Suspension verdrängt wird.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen dieses Verfahrens können als Füllkörper Polystyrolkugeln, ganz besonders bevorzugt vorgeblähte Kugeln aus Polystyrol verwendet werden. Die Zellengröße, der durchschnittliche Zellendurchmesser und die Porosi­ tät insgesamt können dabei durch die Wahl der Durch­ messer der Füllkörper bzw. durch die der Suspension zugesetzte Menge an Füllkörpern vorbestimmt werden.
Wenngleich auch das Herauslösen der aus organischem Material bestehenden Füllkörper mit einem Lösungs­ mittel bevorzugt ist, weil dabei jede Rückstands­ bildung und damit jede Beeinflussung der inneren schwammartigen Struktur vermieden wird, ist gemäß einer weiteren geeigneten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens auch die Entfernung der aus organischem Material bestehenden Füllkörper durch Verbrennen während des Trocknens und/oder Sinterns möglich.
Statt bereits vorgeblähter Kügelchen aus Polystyrol oder einem anderen geeigneten Material können auch noch nicht aufgeschäumte aber bereits ein Schaum­ mittel enthaltende organische Füllkörper, z. B. Kü­ gelchen aus Polystyrol, verwendet werden, in dem sie der keramischen Suspension zugemischt werden, mit der die ursprünglich das Innere der Gießform aus­ füllende keramische Suspension ausgetauscht wird.
Durch Erwärmung des sich bildenden Grünkörpers kommt es zum Aufblähen der das Blähmittel enthaltenden organischen Füllkörper und damit zur Bildung der inneren schwammartigen Struktur.
Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Sinter­ formkörper als Katalysatorträger oder Filter für die Abgase in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors, insbesondere einer Dieselkraftmaschine. Bei der Ver­ wendung als Katalysator ist der inneren schwammar­ tigen Struktur dabei eine katalytisch aktive Sub­ stanz zugesetzt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Sinterformkörpers dabei in eine metallische Abgasleitung eingegossen. Die Wir­ kung als Rußfilter in der Abgasleitung einer Diesel­ kraftmaschine ist dabei insofern überraschend, da die abzufilternden Rußteilchen wesentlich feiner sind als die ausgebildeten Poren. Voraussichtlich läßt sich dies auf die im Inneren des Sinterform­ körpers herrschenden, sich verändernden Strömungs­ verhältnisse zurückführen, wodurch es zu einer Abla­ gerung der Rußteilchen an den Zellenwänden kommt.
Geeignete keramische Materialien zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterformkörpers sind Aluminium­ oxid, Zirkonoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumtitanit, Cordierit, Magnesium-Aluminiumti­ tanat sowie Lithium-Aluminiumsilikat. Besonders be­ vorzugt sind infolge ihres geringen thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten Aluminiumtitanat, Cordierit sowie Lithium-Aluminiumsilikat. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die genannten keramischen Werkstoffe einzeln oder Mischungen dieser Materialien zu ver­ wenden, wobei auch die üblichen Sinterhilfsmittel und Zusätze, wie z. B. die Oxide des Magnesiums, Kalziums und Yttriums verwendet werden können. Zur Erzielung eines besonders homogenen Aufbaus und eines einheitlichen Längenausdehnungsverhaltens bei durch thermische Beanspruchung induzierter Belastung wird es im Rahmen der Erfindung vorgezogen, daß Rohrmantel und innere schwammartig ausgebildete Struktur aus ein und demselben keramischen Material bestehen. In gewissen Fällen, wo das Thermoschock­ verhalten nicht im Vordergrund steht, können Rohr­ mantel und innere schwammartige Struktur aber auch aus unterschiedlichen keramischen Materialien be­ stehen. Zur Herstellung eines solchen Sinterform­ körpers wird dabei, wie oben angegeben, verfahren, lediglich mit dem Unterschied, daß die keramische Suspension, in der die aus organischem Material be­ stehenden Füllkörper enthalten sind, ein anderes keramisches Material enthält, als die zur Ausbildung des Rohrmantels verwendete keramische Suspension.
Die nachfolgenden Fig. 1 und 2 und das Beispiel dienen der näheren Erklärung der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Sinterformkörper, die Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt in Perspektive im Be­ reich II der Fig. 1. Beim Sinterformkörper 10 ist die innere schwammartige Struktur 1 von einem kom­ pakt ausgebildeten Rohrmantel 2 umhüllt. Die innere Struktur 1 besteht aus offenen Zellen 3, die im Be­ reich des Umfanges U 1, U 2 teilweise in den Rohrman­ tel 2 hineinragen. Innere schwammartige Struktur 1 und Rohrmantel 2 bestehen aus keramischem Material. Enden 4 und 5 des Sinterformkörpers 10 weisen unter­ schiedliche Durchmesser U 1, U 2 auf. Der Sinterform­ körper 10 ist entlang seiner Mittellinie A leicht gekrümmt und weist einen Bogen 6 auf. In Fig. 2 sind einige Abgasströme mit Pfeilen 11 kenntlich gemacht.
Beispiel:
In eine rohrartige Gipsform von 240 mm Länge, die entlang ihrer Mittellinie leicht gebogen ist, wird eine wässrige Suspension von Aluminiumtitanat, ein sogenannter Gießschlicker, gegossen. Der Innendurch­ messer der Gipsform beträgt an einem Ende 60 mm und verjüngt sich auf 48 mm am anderen Ende. Mit einset­ zender Entwässerung des Gießschlickers setzt am In­ nenumfang der Gipsform die Wandbildung des Rohrman­ tels ein. Nachdem der Rohrmantel eine Dicke von 3,5 mm erreicht hat, wird der im Inneren des Rohrmantels noch befindliche Gießschlicker durch eine weitere Aluminiumtitanatsuspension, die aufgeschäumte Poly­ styrol-Kügelchen mit einem Durchmesser von 1,2 bis 2,0 mm enthält, ausgetauscht. Während der nachfol­ genden Entwässerungsphase und Trocknung entsteht zwischen der inneren Wand des bereits ausgebildeten Rohrmantels und der langsam sich entwässernden bzw. trocknenden, Polystyrol-Kügelchen enthaltenden Alu­ miniumtitanatsuspension eine feste Verbindung. Nach einer Trockenzeit von 24 Stunden bei Raumtemperatur werden die Polystyrol-Kügelchen mit Aceton entfernt und der entstandene Grünkörper gesintert. Der ferti­ ge Sinterformkörper weist im Bereich seiner inneren Struktur eine Porosität von 77% auf.

Claims (13)

1. Aus keramischem Material bestehender offenzellig rohrartig ausgebildeter und einen kompakt ausgebildeten Rohrmantel aufweisender Sinter­ formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10) eine innere schwammartige Struktur (1) aus offenen Zellen (3) aufweist, die mit dem Rohrmantel (2) integrierend dadurch verbunden ist, daß ihre im Bereich des Umfanges (U 1, U 2) liegenden Zellen (3) teilweise in den Rohrmantel (2) hineinragen.
2. Aus keramischem Material bestehender Sinterform­ körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die innere schwammartige Struktur (1) bildenden Zellen (3) eine Größe von 0,1 bis 6 mm aufweisen.
3. Aus keramischem Material bestehender Sinterform­ körper nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Zellen (3) bei 0,3 bis 5 mm liegt.
4. Aus keramischem Material bestehender Sinterform­ körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere schwammartige Struktur (1) eine Porosität von 60 bis 80% auf­ weist.
5. Aus keramischem Material bestehender Sinterform­ körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (2) eine Porosität von 1 bis 15% aufweist.
6. Aus keramischem Material bestehender Sinterform­ körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (2 ) eine Dicke von 0,5 bis 8 mm aufweist.
7. Aus keramischem Material bestehender Sinterform­ körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10) einen oder mehrere Bögen ( 6) aufweist.
8. Aus keramischem Material bestehender Sinterform­ körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10) an seinen Enden (4, 5) und entlang seiner Mittel­ linie unterschiedliche Querschnitte aufweist.
9. Aus keramischem Material bestehender Sinterform­ körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innere schwammartige Struk­ tur (1) und Rohrmantel (2) aus dem gleichen keramischen Werkstoff hergestellt sind.
10. Verfahren zum Herstellen eines offenzelligen Sinterformkörpers, der einen kompakten Rohrmantel aufweist und bei dem eine schwammartige und offenzellige Struktur aus einer keramischen Suspension, die Füllkörper aus organischem Material enthält, dadurch gebildet wird, daß die Füllkörper durch geeignete Lösungsmittel oder durch thermische Zersetzung nach Ausbildung des Formkörpers entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Rohrmantels (2) eine füllkörperfreie keramische Suspension in eine rohrartig ausgebildete Gießform, vorzugsweise aus Gips, mit einem dem Außen­ durchmesser des Rohrmantelrohlings entspre­ chenden Innendurchmesser gegossen wird, das flüssige Medium dieser keramischen Suspension zumindest teilweise unter Ausbildung des Rohr­ mantels (2) entfernt wird und die sich im Inne­ ren des Rohrmantels befindende Suspension gegen die Füllkörper enthaltende keramische Suspension ausgetauscht wird, worauf zur weiteren Ent­ wässerung und zur Bildung eines Grünkörpers ge­ trocknet und nach Entfernung der Füllkörper der Grünkörper gesintert wird.
11. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Bestandteil einer Abgasführung eines Verbrennungsmotors, wobei der Sinterformkörper in die metallische Abgasleitung eingegossen ist.
12. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach Anspruch 11 in der Abgasleitung eines Diesel­ motors.
13. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach An­ spruch 11, wobei der inneren schwammartigen Struktur eine katalytisch aktive Substanz zuge­ setzt ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3812910A1 (de) * 1988-04-18 1989-10-26 Hanseatische Praezisions Und O Keramik-verbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4777153A (en) * 1986-05-06 1988-10-11 Washington Research Foundation Process for the production of porous ceramics using decomposable polymeric microspheres and the resultant product
DE3729683A1 (de) * 1987-09-04 1989-03-30 Mototech Motoren Umweltschutz Einrichtung zur nachbehandlung der abgase von kleinvolumigen zweitaktottomotoren sowie verfahren zu ihrer herstellung
US4916110A (en) * 1988-11-01 1990-04-10 W. L. Gore & Associates, Inc. Microporous catalytic material and support structure
NL8902250A (nl) * 1989-09-08 1991-04-02 Veg Gasinstituut Nv Werkwijze voor het uitvoeren van een chemische reactie en daarbij te gebruiken reactor.
DE19851041A1 (de) * 1998-11-05 1999-12-16 Siemens Ag Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2355498C3 (de) * 1973-11-07 1979-08-30 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Herstellung eines schwammartigen keramischen Körpers
JPS5839799B2 (ja) * 1978-05-02 1983-09-01 日産自動車株式会社 大型ハニカム構造体の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3812910A1 (de) * 1988-04-18 1989-10-26 Hanseatische Praezisions Und O Keramik-verbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung

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