DE3511825A1 - Sinterkoerper aus keramischem material - Google Patents

Sinterkoerper aus keramischem material

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    • F01N2330/14—Sintered material

Description

  • Sinterformkörper aus keramischem Material
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus keramischem Material bestehenden Sinterformkörper mit schwammartiger, offenzelliger Struktur, seine Anwendung und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Gesinterte Formkörper der genannten Art aus Aluminiumoxid sind aus der DE-PS 23 55 498 zur Anwendung als Katalysatorträger bekannt. Poröse, offenzellige Schaumstrukturen aus Keramik, hergestellt durch Imprägnieren eines aus organischem Material bestehenden Schaumstoffs mit keramischer Suspension und Entfernen 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 Sinterformkörper werden gemäß DE-OS 24 53 176 als Katalysatorträger, Filter, Schall isolatoren, Wärmeisolatoren, Wärmetauscher u.a. verwendet, während die DE-PS 26 13 023 als Anwendungsgebiet das Filtrieren von Metallschmelzen angibt. Gänzlich anders aufgebaute Filter sind aus der EP-A- 36 321 und der EP-A- 89756 bekannt. Die dort zum Filtrieren von Abgasen einer Dieselkraftmaschine beschriebenen Filter sind in Form einer Honigwabe ausgebildet, wobei motorenseitig ein Teil der Längszellen verschlossen ist und andere Zellen wiederum auspuffseitig verschlossen sind, so daß der Abgasstrom die porösen Zwischenwände der Längszellen diffundieren muß, um am anderen Ende austreten zu können.
  • Alle diese bekannten Filter weisen noch gewisse Nachteile auf. Diese Nachteile bestehen bei den bekannten offenzelligen schwammartigen Strukturen darin, 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 Lufteinschlüssen und damit verringerter Gußqualität kommen, bzw. würde die metallische Schmelze unkontrolliert in die offenzellige Schaumstruktur eindringen.
  • Demgegenüber besteht bei den honigwabenartig ausgebildeten 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. Honigwabenartig ausgebildete Sinterformkörper, die als Katalysatoren oder als Abgasfilter von Dieselkraftmaschinen Verwendung finden, können daher nicht in den gekrümmt verlaufenden, motorennah angebrachten Abgasleitungen eingebaut werden, sie werden vielmehr in einer schon relativ großen Distanz von der Verbrennungskammer entfernt, in der Nähe des Auspufftopfes, in einem geradlinig verlaufenden Bereich der Abgasleitung angebracht, freilich mit dem Nachteil, daß die Abgase bei Eintritt in den Honigwabenkörper schon stark abgekühlt sind und ihre Reaktivität dadurch vermindert ist. Zusammengefaßt sind aus dem Stand der Technik also lediglich solche Sinterformkörper zur Anwendung als Katalysatorträger oder als Filter für die Abgase von Dieselkraftmaschinen bekannt, 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 relativ weiter Entfernung von der Verbrennungskammer angeordnet werden müssen.
  • Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die bekannten Sinterformkörper mit schwammartiger, offenzelliger Struktur dahingehend zu verbessern, daß sie in eine metallische Abgasleitung ohne die Bildung von Gießfehler verursachenden Lufteinschlüssen und ohne unerwünschtes Eindringen der flüssigen Schmelze in die offenzellige Struktur eingießbar sind. Dabei sollen die Sinterformkörper über eine ausreichende Festigkeit, insbesondere auch in ihrem Umfangsbereich verfügen, so daß sie nicht nur gut handhabbar sind, sondern auch gegenüber den beim Eingießen auftretenden Kräften einen ausreichend hohen Widerstand entgegensetzen können.
  • Eine weitere Aufgabe sieht die Erfindung in der Entwicklung eines einfach durchzuführenden Herstellungsverfahrens, mit dessen Hilfe auch die Herstellung 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 Flüssigkeiten 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 unvermeidbarer Weise gebildet werden. "Rohrartig" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein an seinen Enden in soweit "offenes", nicht vom Rohrmantel umfaßtes Bauteil, bei dem endseitig betrachtet, die innere schwammartige Struktur erkennbar ist. Darunter sind auch rohrartige aus einer einzigen Einheit gebildete Sinterformkörper zu verstehen, die aus mehreren ineinander übergehenden Rohrstücken mit beispielsweise drei Aus- oder Eingangsöffnungen bestehen. Die Querschnittsform der erfindungsgemäßen Sinterformkörper ist an sich beliebig und kann rund, oval, quadratisch, ggf. auch unregelmäßig ausgebildet sein. Schwammartig bedeuted 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 Umfangsbereich kompakten, eine dichte und geschlossene Außenhaut bildenden Rohrmantels zu einem gut eingießbaren Sinterformkörper. Der integrierenden Verbindung zwischen schwammartiger Struktur und Rohrmantel 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, teilweise in den Rohrmantel hineinragenden offenen Zellen den Rohrmantel und wirkt dabei einem Kollabieren des Rohrmantels sowohl in Teilbereichen als auch insgesamt 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 Ausführungsform dadurch verbessern, daß der mittlere Durchmesser der Zellen bei 0,3 bis 5 mm liegt. Die Ausbildung der inneren Struktur mit diesem Durchmesser führt zu einer besonders hohen Gleichmäßigkeit, wobei einer hohen Gleichmäßigkeit, insbesondere in bezug auf das Thermoschockverhalten des Sinterformkörpers, eine hohe Bedeutung zukommt.
  • Zur Erzielung einer besonders guten Filterwirkung haben sich gemäß der vorliegenden Erfidung innere schwammartige Strukturen als geeignet erwiesen, deren Porosität im Bereich von 10 bis 95 %, bevorzugt 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 Siliziumkarbid in einem Bereich der nicht kleiner 1 und nicht größer 1,5 % ist. Im Einzelfall, z.B. bei Anwendung von Aluminiumtitanat kann der Rohrmantel jedoch 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 besonders geeignet erwiesen. Ein in dieser Größenordnung ausgebildeter Rohrmantel aus keramischem Werkstoff hat dabei gleichzeitig eine ausgezeichnete wärmeisolierende 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 ermöglicht die Anbringung des Sinterformkörpers bereits in der unmittelbar von der Verbrennungskammer wegführenden, im Zylinderkopf liegenden Abgasleitung. Ein eine gekrümmt verlaufende Mittellinie aufweisender erfindungsgemäßer Sinterformkörper kann aber auch in vorteilhafter Weise in die unmittelbar an den Motorblock anschließenden Abgasleitungen eingegossen werden, wobei die Erfindung es gestattet, bei einem Mehrzylindermotor in jeder einzelnen, von einer Verbrennungskammer wegführenden Abgasleitung, einen der erfindungsgemäßen Sinterformkörper anzuordnen. Diese verbrennungskammernahe Anordnung eines erfindungsgemäßen Sinterformkörpers mit der Funktion eines Katalysatorträgers oder Filters für die Abgase einer Dieselkraftmaschine ist mit dem Vorteil verbunden, daß die Abgase infolge ihrer noch sehr hohen Temperatur zu einer besseren Reaktivität des Katalyators bzw. zu einer wirksameren Verbrennung der in den Zellen der inneren Struktur gesammelten Rußpartikelchen 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 weitere Ausführungsform sieht endseitig unterschiedliche Durchmesser des Sinterformkörpers vor.
  • Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterformkörpers hat sich ein Verfahren als besonders geeignet erwiesen, 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 Grünkörpers entfernt werden, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß zur Bildung des Rohrmantels eine füllkörperfreie keramische Suspension in eine rohrartig ausgebildete Gießform, vorzugsweise aus Gips, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Rohrmantelrohl ings (Grünkörper) entspricht, gegossen wird, das flüssige Medium der füllkörperfreien keramischen Suspension unter Ausbildung des Rohrmantels teilweise entfernt wird und die sich im Inneren des Rohrmantels befindende Suspension gegen die Füllkörper enthaltende keramische Suspension ausgetauscht wird, worauf zur weiteren Entwässerung und zur Bildung eines Grünkörpers getrocknet und nach Entfernung der Füllkörper der aus offenzelliger Struktur und diese umhüllenden Rohrmantel bestehende Grünkörper gesintert wird. Die Füllkörper können dabei unter statischen Druck so aufeinandergepreßt werden, daß zwischen ihren Berührungsflächen 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 Porosität insgesamt können dabei durch die Wahl der Durchmesser 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 Lösungsmittel bevorzugt ist, weil dabei jede Rückstandsbildung und damit jede Beeinflussung der inneren schwammartigen Struktur vermieden wird, ist gemäß einer weiteren geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen 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 Schaummittel enthaltende organische Füllkörper, z.B. Kügelchen aus Polystyrol, verwendet werden, in dem sie der keramischen Suspension zugemischt werden, mit der die ursprünglich das Innere der Gießform ausfüllende 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 Sinterformkörper als Katalysatorträger oder Filter für die Abgase in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors, insbesondere einer Dieselkraftmaschine. Bei der Verwendung als Katalysator ist der inneren schwammartigen Struktur dabei eine katalytisch aktive Substanz zugesetzt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Sinterformkörper dabei in eine metallische Abgasleitung eingegossen. Die Wirkung als Rußfilter in der Abgasleitung einer Dieselkraftmaschine ist dabei insofern überraschend, da die abzufilternden Rußteilchen wesentlich feiner sind als die ausgebildeten Poren. Voraussichtlich läßt sich dies auf die im Inneren des Sinterformkörpers herrschenden, sich verändernden Strömungsverhältnisse zurückführen, wodurch es zu einer Ablagerung der Rußteilchen an den Zellenwänden kommt.
  • Geeignete keramische Materialien zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterformkörpers sind Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumtitanat, Cordierit, Magnesium-Aluminiumtitanat sowie Lithium-Aluminiumsilikat. Besonders bevorzugt sind infolge ihres geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten 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 Mangnesiums, 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 Thermoschockverhalten nicht im Vordergrund steht, können Rohrmantel und innere schwammartige Struktur aber auch aus unterschiedlichen keramischen Materialien bestehen. Zur Herstellung eines solchen Sinterformkörpers wird dabei, wie oben angegeben, verfahren, lediglich mit dem Unterschied, daß die keramische Suspension, in der die aus organischem Material bestehenden Füllkörper enthalten sind, ein anderes keramisches Material enthält, als die zur Ausbildung des Rohrmantels verwendete keramische Suspension.
  • Die nachfolgenden Figuren 1 und 2 und das Beispiel dienen der näheren Erklärung der Erfindung.
  • Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Sinterformkörper, die Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt in Perspektive im Bereich II der Figur 1. Beim Sinterformkörper 10 ist die innere schwammartige Struktur 1 von einem kompakt ausgebildeten Rohrmantel 2 umhüllt. Die innere Struktur 1 besteht aus offenen Zellen 3, die im Bereich des Umfanges U1, U teilweise in den Rohrman-2 tel 2 hineinragen. Innere schwammartige Struktur 1 und Rohrmantel 2 bestehen aus keramischem Material.
  • Enden 4 und 5 des Sinterformkörpers 10 weisen unterschiedliche Durchmesser U1, U auf. Der Sinterform-2 körper 10 ist entlang seiner Mittellinie A leicht gekrümmt und weist einen Bogen 6 auf. In Figur 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 Innendurchmesser der Gipsform beträgt an einem Ende 60 mm und verjüngt sich auf 48 mm am anderen Ende. Mit einsetzender Entwässerung des Gießschlickers setzt am Innenumfang der Gipsform die Wandbildung des Rohrmantels 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 Polystyrol-Kügelchen mit einem Durchmesser von 1,2 bis 2,0 mm enthält, ausgetauscht. Während der nachfolgenden Entwässerungsphase und Trocknung entsteht zwischen der inneren Wand des bereits ausgebildeten Rohrmantels und der langsam sich entwässernden bzw.
  • trocknenden, Polystyrol-Kügelchen enthaltenden Aluminiumtitanatsuspension eine feste Verbindung. Nach einer Trockenzeit von 24 Stunden bei Raumtemperatur werden die Polystyrol-Kügelchen mit Aceton entfernt und der entstandene Grünkörper gesintert. Der fertige Sinterformkörper weist im Bereich seiner inneren Struktur eine Porosität von 77 % auf.
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Claims (14)

  1. Anlage zur Eingabe vom 27.3.1985 Pat/13 . 160/Kb/Pf Patentansprüche 1. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper mit schwammartiger, offenzelliger Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10) rohrartig ausgebildet ist und eine innere schwammartige Struktur (1) aus offenen Zellen (3) sowie einen die innere Struktur (1) umhüllenden, kompakt ausgebildeten Rohrmantel (2), die beide aus gesintertem keramischen Material bestehen, aufweist und innere Struktur (1) und Rohrmantel (2) integrierend miteinander dadurch verbunden sind, daß die im Bereich des Umfanges (U , U ) liegenden Zellen (3) der inne-1 2 ren Struktur (1) teilweise in den Rohrmantel (2) hineinragen.
  2. 2. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper 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. 3. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Zellen (3) bei 0,3 bis 5 mm liegt.
  4. 4. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere schwammartige Struktur (1) eine Porosität von 10 bis 95 % aufweist.
  5. 5. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (2) eine Porosität von 1 bis 15 % aufweist.
  6. 6. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (2) eine Dicke von 0,5 bis 8 mm aufweist.
  7. 7. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10) einen oder mehrere Bögen (6) aufweist.
  8. 8. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10) einen runden Querschnitt aufweist.
  9. 9. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterformkörper (10) an seinen Enden (4, 5) und entlang seiner Mittellinie unterschiedliche Querschnitte aufweist.
  10. 10. Aus keramischem Material bestehender Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß innere schwammartige Struktur (1) und Rohrmantel (2) aus dem gleichen keramischen Werkstoff hergestellt sind.
  11. 11. Verfahren zum Herstellen eines Sinterformkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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 Außendurchmesser des Rohrmantelrohlings entsprechenden Innendurchmesser gegossen wird, das flüssige Medium dieser keramischen Suspension zumindest teilweise unter Ausbildung des Rohrmantels (2) entfernt wird und die sich im Inneren des Rohrmantels befindende Suspension gegen die Füllkörper enthaltende keramische Suspension ausgetauscht wird, worauf zur weiteren Entwässerung und zur Bildung eines Grünkörpers getrocknet und nach Entfernung der Füllkörper der Grünkörper gesintert wird.
  12. 12. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors.
  13. 13. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach Anspruch 12, wobei der inneren schwammartigen Struktur eine katalytisch aktive Substanz zugesetzt ist.
  14. 14. Anwendung des Sinterformkörpers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und 12 bis 13 als Bestandteil einer Abgasführung eines Verbrennungsmotors, wobei der Sinterformkörper in die metallische Abgasleitung eingegossen ist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3729683A1 (de) * 1987-09-04 1989-03-30 Mototech Motoren Umweltschutz Einrichtung zur nachbehandlung der abgase von kleinvolumigen zweitaktottomotoren sowie verfahren zu ihrer herstellung
WO1990003349A1 (en) * 1986-05-06 1990-04-05 Washington Research Foundation Process for the production of porous ceramics using decomposable polymeric microspheres and the resultant product
WO1990005022A1 (en) * 1988-11-01 1990-05-17 W.L. Gore & Associates, Inc. Microporous catalytic material and support structure
EP0416710A1 (de) * 1989-09-08 1991-03-13 Gastec N.V. Katalytischer Reaktor zur Durchführung einer chemischen Reaktion
DE19851041A1 (de) * 1998-11-05 1999-12-16 Siemens Ag Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung

Families Citing this family (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

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH606780A5 (de) * 1973-11-07 1978-11-15 Hoechst Ag
DE2917773C2 (de) * 1978-05-02 1982-07-15 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa Verfahren zur Herstellung großer Körper mit keramischer Wabenstruktur

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH606780A5 (de) * 1973-11-07 1978-11-15 Hoechst Ag
DE2917773C2 (de) * 1978-05-02 1982-07-15 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa Verfahren zur Herstellung großer Körper mit keramischer Wabenstruktur

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990003349A1 (en) * 1986-05-06 1990-04-05 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
WO1990005022A1 (en) * 1988-11-01 1990-05-17 W.L. Gore & Associates, Inc. Microporous catalytic material and support structure
EP0416710A1 (de) * 1989-09-08 1991-03-13 Gastec N.V. Katalytischer Reaktor zur Durchführung einer chemischen Reaktion
US5366719A (en) * 1989-09-08 1994-11-22 Veg-Gasinstituut N.V. Method of performing a chemical reaction and a reactor for use therewith
DE19851041A1 (de) * 1998-11-05 1999-12-16 Siemens Ag Katalysator und Verfahren zu dessen Herstellung

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