WO2006008209A1 - Method for producing at least one region of a filter structure, especially for a particle filter in the exhaust system of an internal combustion engine - Google Patents

Method for producing at least one region of a filter structure, especially for a particle filter in the exhaust system of an internal combustion engine Download PDF

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WO2006008209A1
WO2006008209A1 PCT/EP2005/052526 EP2005052526W WO2006008209A1 WO 2006008209 A1 WO2006008209 A1 WO 2006008209A1 EP 2005052526 W EP2005052526 W EP 2005052526W WO 2006008209 A1 WO2006008209 A1 WO 2006008209A1
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WO
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film
filter
producing
sintered metal
support structure
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PCT/EP2005/052526
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Inventor
Leonore Schwegler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B01D39/2031—Metallic material the material being particulate
    • B01D39/2037—Metallic material the material being particulate otherwise bonded

Definitions

  • the invention relates to a method for producing at least one region of a filter structure, in particular for a particulate filter in the exhaust system of an internal combustion engine, in which a filter material is connected to a support structure.
  • a filter device of the type mentioned is known from DE 101 28 936 Al.
  • the particle filter shown there is installed in the exhaust system of a diesel internal combustion engine.
  • the filter walls in the known filter device are made of sintered metal and arranged so that wedge-shaped filter bags are formed.
  • the tapered wedge edges of the filter pockets show against the flow direction of the exhaust gas, the rear narrow side of a filter pocket seen in the flow direction is open.
  • the filter bags are arranged side by side in such a way that an overall rotationally symmetrical, annular filter structure is formed.
  • the filter walls are formed by labile sintered metal foils or sintered metal mats, which are connected to separate supporting or support structures, for example perforated plates, metal fabrics or the like.
  • Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned so that a filter device with precisely defined properties can be produced inexpensively.
  • Sintered metal filling can be defined very precisely. By the latter, the powder coverage per area and thus the weight per square meter can be set exactly. Ultimately, the permeability of the sintered metal filter can be precisely predefined by these parameters.
  • the mixture may also contain a solvent (especially when using a casting process) and other organic additives (according to the respective process requirements).
  • the lamination of the film on the support structure allows a reliable connection of the film with the support structure and results after sintering a quasi-one-piece and thus very stable composite, which can be easily processed.
  • the individual filter walls, from which the filter bags known per se are produced can be sawn out of the sintered composite without problems.
  • Such a lamination process is technically manageable without great regulatory effort.
  • the lamination process can be run continuously or discontinuously with high throughputs, which also contributes to a reduction in manufacturing costs.
  • the life of the filter device is increased by the method according to the invention, since the stable and planar connection of the support structure with the sintered metal foil is practically insoluble.
  • the film be produced by film doctoring, film casting or film extrusion. All these methods allow an exact adjustment of the film thickness and the production of a homogeneous, smooth and free of air bubbles Sinterraetallfolie.
  • the lamination takes place in step c, preferably at a temperature in the range of 80-150 ° Celsius, preferably in the range of 80-90 ° Celsius.
  • the lamination temperature at which the sintered metal foil is plasticized and laminatable and the best possible adhesion between the sintered metal foil and the support structure can be very well adjusted by an appropriate selection and amount of the organic binder.
  • the specified temperature range is therefore particularly advantageous since the required energy input is limited and yet a good adhesive effect is already achieved with conventional organic and thermoplastic binders. This is especially true for the range of 80 - 90 ° Celsius.
  • a metallic fabric, an expanded metal or a perforated plate is used as the support structure. These are inexpensive, cover only a small area and thus allow in operation a high gas flow rate.
  • step c the surface structure of the support structure is imaged on the foil. This will cause the surface of the Filter device increases, resulting in a better filter capacity.
  • step c or after this step a pattern is introduced into the surface of the film.
  • This can be done in a simple manner by means of a structured laminating roller.
  • a defined surface can be created, which corresponds to the particular application of requirements.
  • Optimum filter properties in particular when the filter device is used as a particle filter in the exhaust system of an internal combustion engine, are achieved when the sintered metal powder has a grain size of approximately 1-150 ⁇ m, preferably 40-70 ⁇ m, more preferably 50-60 ⁇ m.
  • step a the sintered metal powder is processed with about 8% by weight of acrylate binder and butyl acetate as solvent to form a sacable slip.
  • the film has a thickness of approximately 90-500 ⁇ m before lamination.
  • Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with a particulate filter with a filter structure
  • Figure 2 is a perspective view of
  • FIG. 3 shows two filter pockets of the filter structure of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method of fabricating a filter wall of the filter structure of FIG. 1;
  • FIG. 5 a section through a first embodiment of a filter wall of the filter bag of FIG. 3 before a sintering step
  • Figure 6 is a view similar to Figure 4 of a second embodiment.
  • Figure 7 is a view similar to Figure 4 of a third embodiment.
  • an internal combustion engine carries the reference numeral 10. To it belongs an exhaust system 12, in which a
  • the particulate filter 14 is arranged. By means of this, for example, soot particles can be filtered out of the exhaust gas of the internal combustion engine 10.
  • the particulate filter 14 comprises a housing 16 and a filter structure 18 arranged in the housing 16.
  • the filter structure 18 is shown in more detail in Figure 2: It comprises a plurality of wedge-shaped filter pockets 20, which are arranged with their tapered wedge edge opposite to the flow direction of the exhaust gas.
  • the filter pockets 20 are arranged side by side about a total longitudinal axis, so that a total rotationally symmetrical filter structure 18 is formed.
  • the radially inner and outer narrow sides of the filter pockets 20 are closed.
  • the downstream in the flow direction narrow sides of the filter bags 20 are open. In the area of their rear ends in the flow direction, the filter bags are interconnected.
  • FIG. 3 two adjacent filter pockets 20a and 20b are shown.
  • the exhaust gas enters an area between the two filter pockets 20a and 20b, passes through a lateral filter wall 22 and thus enters the interior of the respective filter pocket 20a and 20b.
  • the exhaust gas flow is represented by an arrow 24.
  • the particles are separated from the exhaust gas and deposited on the upstream surface of the side wall 22.
  • Filter bags 20 are made of a porous sintered metal, which is stabilized or held by a support structure.
  • a method for producing, for example, the side walls 22 of the filter bags 20 is shown in FIG. 4.
  • sintered metal powder 26 having a grain size of approximately 50-60 ⁇ m with approximately 8% by weight of acrylate binder 28 and butyl acetate as solvent 30 are made into a squeegee by means of a device 32 34 processed. This is with a film doctor blade 36 to a 90 - 100 microns thick Processed sintered metal foil 38, which is also referred to as "green sheet".
  • the latter is laminated by means of a laminating roller 40 to an approximately 0.4 mm thick expanded metal 42.
  • the sintered metal foil 38 is heated to a temperature of about 80 ° Celsius, placed on the expanded metal 42 and briefly pressed. Since the film is comparatively thin with 90-100 .mu.m, after pressing on the corresponding blank 44, the structure of the
  • Expanded metal 42 clearly.
  • the security against tearing etc. in this "embossing" is increased when the film is even thicker.
  • the laminating roller 40 can also have on its surface a specific structure which is impressed into the surface of the sintered metal foil 38 during lamination.
  • the blank 44 is then sintered, resulting in a quasi-one-piece composite 48.
  • a sawing device 50 the individual side walls 22 are then sawed out.
  • FIGS. 5, 6 and 7 show sections through various embodiments of blanks 44:
  • FIG. 5 shows a blank 44 which has been produced by means of a comparatively thick sintered metal foil 38. Overall, the surface 52 of the laminated sintered metal foil 38 is smooth.
  • the blank drawn in FIG. 6 corresponds to the one produced using the method described in FIG. 4. It can be seen that the

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Abstract

According to the invention, a lateral wall (22) of a filter structure for a particle filter in the exhaust system of internal combustion engine is produced by connecting the filter material (38) to a supporting structure (42). The inventive method especially comprises the following steps: a) a mixture (34) of at least one sintering metal powder (6) and an organic binding agent (28) is produced (32); b) a film (38) is produced (36) from the mixture (34); c) said film (38) is laminated (40) onto the supporting structure (42); and d) a sintering process (46) is carried out.

Description

Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bereichs einer Filterstruktur, insbesondere für einen Partikelfilter im Abgassystem einer BrennkraftmaschineMethod for producing at least one region of a filter structure, in particular for a particle filter in the exhaust system of an internal combustion engine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bereichs einer Filterstruktur, insbesondere für einen Partikelfilter im Abgassystem einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Filtermaterial mit einer Stützstruktur verbunden wird.The invention relates to a method for producing at least one region of a filter structure, in particular for a particulate filter in the exhaust system of an internal combustion engine, in which a filter material is connected to a support structure.
Eine Filtereinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 101 28 936 Al bekannt. Der dort gezeigte Partikelfilter ist in das Abgassystem einer Diesel- Brennkraftmaschine eingebaut. Die Filterwände bei der bekannten Filtereinrichtung sind aus Sintermetall hergestellt und so angeordnet, dass keilförmige Filtertaschen gebildet werden. Die spitz zulaufenden Keilkanten der Filtertaschen zeigen entgegen die Strömungsrichtung des Abgases, die in Strömungsrichtung gesehen hintere Schmalseite einer Filtertasche ist offen. Die Filtertaschen sind nebeneinander derart angeordnet, dass eine insgesamt rotationssymmetrische, ringartige Filterstruktur gebildet wird. Bei dem bekannten Partikelfilter sind die Filterwände durch labile Sintermetallfolien oder Sintermetallmatten gebildet, die mit gesonderten Trag- beziehungsweise Stützstrukturen, beispielsweise Lochblechen, Metallgeweben oder dergleichen, verbunden sind.A filter device of the type mentioned is known from DE 101 28 936 Al. The particle filter shown there is installed in the exhaust system of a diesel internal combustion engine. The filter walls in the known filter device are made of sintered metal and arranged so that wedge-shaped filter bags are formed. The tapered wedge edges of the filter pockets show against the flow direction of the exhaust gas, the rear narrow side of a filter pocket seen in the flow direction is open. The filter bags are arranged side by side in such a way that an overall rotationally symmetrical, annular filter structure is formed. In the known particle filter, the filter walls are formed by labile sintered metal foils or sintered metal mats, which are connected to separate supporting or support structures, for example perforated plates, metal fabrics or the like.
Vom Markt her bekannt ist es auch, aus einem Sintermetall und einem möglichst geringen Anteil an einem organischen Binder eine streichfähige, mörtelartige Masse herzustellen. Diese wird nach dem Zellradprinzip in Metallgewebe oder Streckmetall eingerakelt. Damit entsteht eine glatte und damit relativ geringe Filteroberfläche.It is also known from the market to produce a spreadable, mortar-like mass from a sintered metal and the smallest possible proportion of an organic binder. This is scribed on the cellular wheel principle in metal mesh or expanded metal. This creates a smooth and thus relatively small filter surface.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine Filtereinrichtung mit exakt definierten Eigenschaften preiswert hergestellt werden kann.Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned so that a filter device with precisely defined properties can be produced inexpensively.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:This object is achieved in a method of the type mentioned above in that the method comprises the following steps:
a. Herstellen eines Gemisches mindestens aus einem Sintermetallpulver und einem, organischen Binder;a. Preparing a mixture of at least one of a sintered metal powder and an organic binder;
b. Herstellen einer Folie aus dem Gemisch;b. Producing a film from the mixture;
c. Auflaminieren der Folie auf die Stückstruktur; undc. Laminating the film on the piece structure; and
d. Sintern.d. Sintering.
Vorteile der Erfindung Die Verwendung einer Folie hat den Vorteil, dass deren Dicke, Dichte und die Strukturierung derAdvantages of the invention The use of a film has the advantage that its thickness, density and the structuring of the
Sintermetallbefüllung sehr exakt definiert werden können. Durch Letzteres kann die Pulverbelegung pro Fläche und damit das Gewicht pro Quadratmeter exakt eingestellt werden. Letztlich kann durch diese Parameter die Permeabilität des Sintermetallfilters exakt vordefiniert werden. Das Gemisch kann ferner auch ein Lösemittel (vor allem bei Anwendung eines Gießverfahrens) und weitere organische Additive {entsprechend den jeweiligen Prozessanforderungen) enthalten.Sintered metal filling can be defined very precisely. By the latter, the powder coverage per area and thus the weight per square meter can be set exactly. Ultimately, the permeability of the sintered metal filter can be precisely predefined by these parameters. The mixture may also contain a solvent (especially when using a casting process) and other organic additives (according to the respective process requirements).
Darüber hinaus kann eine solche Folie prozesstechnisch einfach und preiswert und in reproduzierbarer Qualität hergestellt werden. Auch eine ständige Qualitätskontrolle sowie eine Lagerung einer solchen Folie ist möglich, was ebenfalls den Herstellungsprozess erleichtert und die Herstellkosten senkt.In addition, such a film process technology can be easily and cheaply and produced in reproducible quality. A constant quality control and storage of such a film is possible, which also facilitates the manufacturing process and lowers the production costs.
Das Auflaminieren der Folie auf die Stützstruktur ermöglicht eine zuverlässige Verbindung der Folie mit der Stützstruktur und ergibt nach dem Sintern einen quasi- einstückigen und somit sehr stabilen Verbund, der einfach weiterverarbeitet werden kann. Beispielsweise können die einzelnen Filterwände, aus denen die an sich bekannten Filtertaschen hergestellt werden, aus dem gesinterten Verbund problemlos ausgesägt werden. Dabei ist ein solcher Laminierprozess technisch ohne großen Regelungsaufwand beherrschbar. Der Laminierprozess kann kontinuierlich oder diskontinuierlich mit hohen Durchsätzen gefahren werden, was ebenfalls zu einer Senkung der Herstellkosten beiträgt. Ferner wird die Lebensdauer der Filtereinrichtung durch das erfindungsgemäße Verfahren erhöht, da die stabile und flächige Verbindung der Stützstruktur mit der Sintermetallfolie praktisch unlösbar ist.The lamination of the film on the support structure allows a reliable connection of the film with the support structure and results after sintering a quasi-one-piece and thus very stable composite, which can be easily processed. For example, the individual filter walls, from which the filter bags known per se are produced, can be sawn out of the sintered composite without problems. In this case, such a lamination process is technically manageable without great regulatory effort. The lamination process can be run continuously or discontinuously with high throughputs, which also contributes to a reduction in manufacturing costs. Furthermore, the life of the filter device is increased by the method according to the invention, since the stable and planar connection of the support structure with the sintered metal foil is practically insoluble.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.
In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass im Schritt b die Folie durch Folienrakeln, Foliengießen oder Folienextrusion hergestellt wird. Alle genannten Verfahren gestatten eine exakte Einstellung der Foliendicke und die Herstellung einer homogenen, glatten und von Luftblasen freien Sinterraetallfolie.In a first development, it is proposed that, in step b, the film be produced by film doctoring, film casting or film extrusion. All these methods allow an exact adjustment of the film thickness and the production of a homogeneous, smooth and free of air bubbles Sinterraetallfolie.
Das Auflaminieren erfolgt im Schritt c vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 80 - 150 ° Celsius, vorzugsweise im Bereich von 80 - 90 ° Celsius. Die Laminiertemperatur, bei der die Sintermetallfolie plastisch und laminierfähig und die bestmögliche Haftung zwischen der Sintermetallfolie und der Stützstruktur erhalten wird, kann sehr gut durch eine entsprechende Auswahl und Menge des organischen Binders eingestellt werden. Der angegebene Temperaturbereich ist deshalb besonders vorteilhaft, da der erforderliche Energieeinsatz begrenzt ist und dennoch mit üblichen organischen und thermoplastischen Bindern bereits eine gute Haftwirkung erzielt wird. Dies gilt besonders für den Bereich von 80 - 90 ° Celsius.The lamination takes place in step c, preferably at a temperature in the range of 80-150 ° Celsius, preferably in the range of 80-90 ° Celsius. The lamination temperature at which the sintered metal foil is plasticized and laminatable and the best possible adhesion between the sintered metal foil and the support structure can be very well adjusted by an appropriate selection and amount of the organic binder. The specified temperature range is therefore particularly advantageous since the required energy input is limited and yet a good adhesive effect is already achieved with conventional organic and thermoplastic binders. This is especially true for the range of 80 - 90 ° Celsius.
Vorteilhafterweise wird als Stützstruktur ein metallisches Gewebe, ein Streckmetall oder ein Lochblech verwendet. Diese sind preiswert, verdecken nur eine geringe Fläche und gestatten somit im Betrieb einen hohen Gasdurchsatz.Advantageously, a metallic fabric, an expanded metal or a perforated plate is used as the support structure. These are inexpensive, cover only a small area and thus allow in operation a high gas flow rate.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Schritt c die Oberflächenstruktur der Stützstruktur auf der Folie abgebildet wird. Hierdurch wird die Oberfläche der Filtereinrichtung erhöht, was zu einer besseren Filterkapazität führt.It is particularly advantageous if, in step c, the surface structure of the support structure is imaged on the foil. This will cause the surface of the Filter device increases, resulting in a better filter capacity.
In die gleiche Richtung zielt jene Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher im Schritt c oder nach diesem Schritt ein Muster in die Oberfläche der Folie eingebracht wird. Dies kann auf einfache Art und Weise mittels einer strukturierten Laminierwalze erfolgen. Somit kann ohne einen zusätzlichen Fertigungsschritt gleichzeitig mit dem Laminieren eine definierte Oberfläche geschaffen werden, die dem jeweiligen Einsatz an Forderungen entspricht.In the same direction aims that development of the method according to the invention, in which in step c or after this step, a pattern is introduced into the surface of the film. This can be done in a simple manner by means of a structured laminating roller. Thus, without an additional manufacturing step simultaneously with the lamination a defined surface can be created, which corresponds to the particular application of requirements.
Optimale Filtereigenschaften, insbesondere bei dem Einsatz der Filtereinrichtung als Partikelfilter im Abgassystem einer Brennkraftmaschine, werden erreicht, wenn das Sintermetallpulver eine Körnung von ungefähr 1 - 150 μm, bevorzugt 40 - 70 μm, stärker bevorzugt 50 - 60 μm aufweist.Optimum filter properties, in particular when the filter device is used as a particle filter in the exhaust system of an internal combustion engine, are achieved when the sintered metal powder has a grain size of approximately 1-150 μm, preferably 40-70 μm, more preferably 50-60 μm.
Günstige Herstellkosten werden erzielt, wenn im Schritt a das Sintermetallpulver mit ungefähr 8 Gew% Acrylatbinder und Butylacetat als Lösemittel zu einem rakelfähigen Schlicker verarbeitet wird.Favorable production costs are achieved if, in step a, the sintered metal powder is processed with about 8% by weight of acrylate binder and butyl acetate as solvent to form a sacable slip.
Eine ausreichende Stabilität bei gleichzeitig geringem Strömungswiderstand im Betrieb der Filtereinrichtung wird erzielt, wenn die Folie vor dem Laminieren eine Dicke von ungefähr 90 - 500 μm aufweist.Sufficient stability and at the same time low flow resistance during operation of the filter device is achieved if the film has a thickness of approximately 90-500 μm before lamination.
Zeichnungendrawings
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, particularly preferred embodiments of the present invention below With reference to the accompanying drawings explained in more detail. In the drawing show:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Partikelfilter mit einer Filterstruktur;Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with a particulate filter with a filter structure;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung derFigure 2 is a perspective view of
Filterstruktur von Figur 1;Filter structure of Figure 1;
Figur 3 zwei Filtertaschen der Filterstruktur von Figur l;FIG. 3 shows two filter pockets of the filter structure of FIG.
Figur 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Filterwand der Filterstruktur von Figur 1;FIG. 4 is a flowchart of a method of fabricating a filter wall of the filter structure of FIG. 1;
Figur 5 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Filterwand der Filtertasche von Figur 3 vor einem Sinterschritt;FIG. 5 a section through a first embodiment of a filter wall of the filter bag of FIG. 3 before a sintering step;
Figur 6 eine Darstellung ähnlich Figur 4 einer zweiten Ausführungsform; undFigure 6 is a view similar to Figure 4 of a second embodiment; and
Figur 7 eine Darstellung ähnlich Figur 4 einer dritten Ausführungsform.Figure 7 is a view similar to Figure 4 of a third embodiment.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 trägt eine Brennkraftmaschine das Bezugszeichen 10. Zu ihr gehört ein Abgassystem 12, in dem einIn Figure 1, an internal combustion engine carries the reference numeral 10. To it belongs an exhaust system 12, in which a
Partikelfilter 14 angeordnet ist. Durch diesen können beispielsweise Rußpartikel aus dem Abgas der Brennkraftmaschine 10 herausgefiltert werden. Der Partikelfilter 14 umfasst ein Gehäuse 16 und eine in dem Gehäuse 16 angeordnete Filterstruktur 18. Die Filterstruktur 18 ist in Figur 2 genauer dargestellt: Sie umfasst eine Vielzahl von keilförmigen Filtertaschen 20, die mit ihrer spitz zulaufenden Keilkante entgegen der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind. Die Filtertaschen 20 sind nebeneinander um eine Gesamt- Längsachse angeordnet, so dass eine insgesamt rotationssymmetrische Filterstruktur 18 gebildet wird. Die radial innen und außen liegenden Schmalseiten der Filtertaschen 20 sind geschlossen. Die in Strömungsrichtung hinten liegenden Schmalseiten der Filtertaschen 20 sind offen. Im Bereich ihrer in Strömungsrichtung hinteren Enden sind die Filtertaschen miteinander verbunden.Particle filter 14 is arranged. By means of this, for example, soot particles can be filtered out of the exhaust gas of the internal combustion engine 10. The particulate filter 14 comprises a housing 16 and a filter structure 18 arranged in the housing 16. The filter structure 18 is shown in more detail in Figure 2: It comprises a plurality of wedge-shaped filter pockets 20, which are arranged with their tapered wedge edge opposite to the flow direction of the exhaust gas. The filter pockets 20 are arranged side by side about a total longitudinal axis, so that a total rotationally symmetrical filter structure 18 is formed. The radially inner and outer narrow sides of the filter pockets 20 are closed. The downstream in the flow direction narrow sides of the filter bags 20 are open. In the area of their rear ends in the flow direction, the filter bags are interconnected.
In Figur 3 sind zwei nebeneinander liegende Filtertaschen 20a und 20b dargestellt: Das Abgas tritt im Betrieb in einen Bereich zwischen den beiden Filtertaschen 20a und 20b, tritt durch eine seitliche Filterwand 22 hindurch und gelangt so in das Innere der jeweiligen Filtertasche 20a und 20b. Der Abgasström ist durch einen Pfeil 24 dargestellt. Beim Durchtritt durch die Seitenwand 22 werden die Partikel aus dem Abgas abgeschieden und an der stromaufwärtigen Oberfläche der Seitenwand 22 abgelagert.In FIG. 3, two adjacent filter pockets 20a and 20b are shown. During operation, the exhaust gas enters an area between the two filter pockets 20a and 20b, passes through a lateral filter wall 22 and thus enters the interior of the respective filter pocket 20a and 20b. The exhaust gas flow is represented by an arrow 24. When passing through the side wall 22, the particles are separated from the exhaust gas and deposited on the upstream surface of the side wall 22.
Die Wände, und insbesondere die Seitenwände 22 derThe walls, and in particular the side walls 22 of the
Filtertaschen 20, sind aus einem porösen Sintermetall hergestellt, welches durch eine Stützstruktur stabilisiert beziehungsweise gehalten wird. Ein Verfahren zum Herstellen beispielsweise der Seitenwände 22 der Filtertaschen 20 ist in Figur 4 angegeben: Zunächst wird Sintermetallpulver 26 mit einer Körnung von ungefähr 50 - 60 μm mit ungefähr 8 Gew% Acrylatbinder 28 sowie Butylacetat als Lösemittel 30 mittels einer Einrichtung 32 zu einem rakelfähigen Schlicker 34 verarbeitet. Dieser wird mit einem Filmrakelgerät 36 zu einer 90 - 100 μm dicken Sintermetallfolie 38 verarbeitet, die auch als "Grünfolie" bezeichnet wird.Filter bags 20, are made of a porous sintered metal, which is stabilized or held by a support structure. A method for producing, for example, the side walls 22 of the filter bags 20 is shown in FIG. 4. First, sintered metal powder 26 having a grain size of approximately 50-60 μm with approximately 8% by weight of acrylate binder 28 and butyl acetate as solvent 30 are made into a squeegee by means of a device 32 34 processed. This is with a film doctor blade 36 to a 90 - 100 microns thick Processed sintered metal foil 38, which is also referred to as "green sheet".
Letztere wird mittels einer Laminierwalze 40 auf ein ungefähr 0,4 mm dickes Streckmetall 42 auflaminiert. Hierzu wird die Sintermetallfolie 38 auf eine Temperatur von ca. 80 ° Celsius erwärmt, auf das Streckmetall 42 aufgelegt und kurz angedrückt. Da die Folie mit 90 - 100 μm vergleichsweise dünn ist, zeichnet sich nach dem Andrücken auf dem entsprechenden Rohling 44 die Struktur desThe latter is laminated by means of a laminating roller 40 to an approximately 0.4 mm thick expanded metal 42. For this purpose, the sintered metal foil 38 is heated to a temperature of about 80 ° Celsius, placed on the expanded metal 42 and briefly pressed. Since the film is comparatively thin with 90-100 .mu.m, after pressing on the corresponding blank 44, the structure of the
Streckmetalls 42 deutlich ab. Die Sicherheit gegen Reißen etc. bei diesem "Einprägen" wird erhöht, wenn die Folie noch dicker ist. Vorteilhaft sind dabei vor allem Dicken größer als 250μm, noch stärker bevorzugt Dicken größer als 450μm. Die Laminierwalze 40 kann auch selbst auf ihrer Oberfläche eine bestimmte Struktur aufweisen, die beim Laminieren in die Oberfläche der Sintermetallfolie 38 eingeprägt wird. In einem Ofen 46 wird der Rohling 44 anschließend gesintert, was einen quasi-einstückigen Verbund 48 ergibt. In einer Sägeeinrichtung 50 werden anschließend die einzelnen Seitenwände 22 ausgesägt.Expanded metal 42 clearly. The security against tearing etc. in this "embossing" is increased when the film is even thicker. Especially advantageous are thicknesses greater than 250 .mu.m, even more preferably thicknesses greater than 450 .mu.m. The laminating roller 40 can also have on its surface a specific structure which is impressed into the surface of the sintered metal foil 38 during lamination. In a furnace 46, the blank 44 is then sintered, resulting in a quasi-one-piece composite 48. In a sawing device 50, the individual side walls 22 are then sawed out.
Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen von Rohlingen 44: In Figur 5 ist ein Rohling 44 dargestellt, der mittels einer vergleichsweise dicken Sintermetallfolie 38 hergestellt wurde. Insgesamt ist die Oberfläche 52 der auflaminierten Sintermetallfolie 38 glatt. Der in Figur 6 gezeichnete Rohling entspricht jenem, wie er unter Verwendung des in Figur 4 beschriebenen Verfahrens hergestellt wird: Man erkennt, dass sich dieFIGS. 5, 6 and 7 show sections through various embodiments of blanks 44: FIG. 5 shows a blank 44 which has been produced by means of a comparatively thick sintered metal foil 38. Overall, the surface 52 of the laminated sintered metal foil 38 is smooth. The blank drawn in FIG. 6 corresponds to the one produced using the method described in FIG. 4. It can be seen that the
Oberflächenstruktur des Streckmetalls 42 auf der Oberfläche 52 der auflaminierten Sintermetallfolie 38 abbildet. In Figur 7 ist ein Rohling 44 gezeigt, der mit einer strukturierten Laminierwalze 40 hergestellt wurde und dessen Oberfläche 52 ein entsprechend eingeprägtes Muster 54 aufweist. Surface structure of the expanded metal 42 on the surface 52 of the laminated sintered metal foil 38 images. In Figure 7, a blank 44 is shown, which was prepared with a structured laminating roller 40 and the surface 52 of which has a correspondingly embossed pattern 54.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bereichs (22) einer Filterstruktur (18) , insbesondere für einen Partikelfilter (14) im Abgassystem (12) einer Brennkraftmaschine (10), bei dem ein Filtermaterial (38) mit einer Stützstruktur (42) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst:Method for producing at least one region (22) of a filter structure (18), in particular for a particle filter (14) in the exhaust system (12) of an internal combustion engine (10), in which a filter material (38) is connected to a support structure (42) , characterized in that it comprises the following steps:
a. Herstellen (32) eines Gemisches (34) mindestens aus einem Sintermetallpulver (26) und einem organischen Binder (28) ;a. Producing (32) a mixture (34) of at least one sintered metal powder (26) and an organic binder (28);
b. Herstellen (36) einer Folie (38) aus dem Gemisch (34);b. Producing (36) a film (38) from the mixture (34);
c. Auflaminieren (40) der Folie (38) auf die Stützstruktur (42); undc. Laminating (40) the film (38) onto the support structure (42); and
d. Sintern (46) .d. Sintering (46).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b die Folie (38) durch Folienrakeln (36) ,2. The method according to claim 1, characterized in that in step b, the film (38) by film doctor blades (36),
Foliengießen, oder Folienextrusion hergestellt wird.Film casting, or film extrusion is produced.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflaminieren (40) im Schritt c bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 15O0C, vorzugsweise im Bereich von 80 bis 900C, erfolgt. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the lamination (40) in step c at a temperature in the range of 80 to 15O 0 C, preferably in the range of 80 to 90 0 C, takes place.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützstruktur ein metallisches Gewebe, ein Streckmetall (42) , oder ein Lochblech verwendet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as a support structure, a metallic fabric, an expanded metal (42), or a perforated plate is used.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c die Oberflächenstruktur der Stützstruktur (42) auf der Folie (38) abgebildet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step c, the surface structure of the support structure (42) on the film (38) is imaged.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c oder nach dem6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step c or after
Schritt c ein Muster (54) in die Oberfläche (52) der Folie (38) eingebracht wird (40) .Step c is a pattern (54) in the surface (52) of the film (38) is introduced (40).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (54) mittels einer strukturierten Laminierwalze (40) in die Oberfläche (52) der Folie (38) eingebracht wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the pattern (54) by means of a structured laminating roller (40) in the surface (52) of the film (38) is introduced.
8. Verfahren nach einein der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sintermetallpulver (26) mit einer Körnung von ungefähr 1 bis 150μm, bevorzugt 40 bis 70 μm, stärker bevorzugt 50 bis 60 μm verwendet wird.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a sintered metal powder (26) with a grain size of about 1 to 150 μm, preferably 40 to 70 μm, more preferably 50 to 60 μm, is used.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a das Sintermetallpulver (26) mit ungefähr 8 Gew% Acrylatbinder (28) und Butylacetat als Lösemittel (30) zu einem rakelfähigen Schlicker (34) verarbeitet wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step a, the sintered metal powder (26) with about 8% by weight of acrylate binder (28) and butyl acetate as solvent (30) is processed to a squeegee slurry (34).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (38) vor dem Laminieren (40) eine Dicke von ungefähr 90 bis 500 μm aufweist. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the film (38) prior to lamination (40) has a thickness of about 90 to 500 microns.
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US3711279A (en) * 1969-02-07 1973-01-16 Onera (Off Nat Aerospatiale) Methods for manufacture of sintering thin porous metallic sheets
US5679441A (en) * 1992-12-18 1997-10-21 N.V. Bekaert S.A. Process for continuously manufacturing a porous laminate

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