Gesinterte, hochporöse Körper werden für unterschiedlichste technische Zwecke eingesetzt. Insbesondere werden sie einge- setzt als Verbrennungselemente, wo sie aufgrund ihrer Porosi- tät in der Lage sind, flüssigen Brennstoff temporär aufzuneh- men und an den Oberflächen des Elementes zu verdampfen. Der- artige Verbrennungselemente müssen dementsprechend hohen Tem- peraturen standhalten. Gesinterte, hochporöse Körper werden insbesondere auch in Standheizungen von Automobilen benötigt.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, hochporöse Körper aus sinterfähigen Metallpulvern herzustellen. Allerdings lassen sich mit derartigen Metallpulvern lediglich Porositäten in einer Größenordnung von wenig mehr als etwa 60 % erzielen.

Zur Erreichung höherer Porositäten ist weiterhin bekannt, sinterfähige Metallfasern einzusetzen. Derartige sinterbare Metallfasern können anschließend zu Vliesen verwebt werden, welche dann gesintert werden. Derartige Vliese können Porosi- täten bis nahe an 90 % aufweisen.

Für mögliche Anwendungen hochporöser Körper, insbesondere als Verbrennungselemente, werden gute Abbrandeigenschaften und Werte für die Flammenhaftung gefordert. Gleichzeitig müssen derartige Elemente hohe Porositäten aufweisen. Je höher je- doch die Porosität des Körpers, um so geringer sind die er- zielbaren Werte für die Flammenhaftung sowie die Abbrandei- genschaften des Körpers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gesinterte, hoch- poröse Körper zur Verfügung zu stellen, welche die vorgenann- ten Nachteile nicht aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gesinterter, hochporöser Körper zur Verfügung gestellt wird, umfassend mindestens eine Schicht aus sinterbarem Material, welches Fasern umfaßt, die auf einer und/oder beiden Seiten gewölbt ausgebildet sind, und die eine Hauptachse von kürzer als etwa 1 mm und eine Nebenachse von kürzer als etwa 200 pm aufweisen, wobei die Hauptachse größer als die Nebenachse ist. Derartige gesinterte, hochporöse Körper weisen gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten gesinterten Körpern aus konventionellen Metallfasern, insbesondere solchen zu Vliesen verarbeiteten, deutlich verbesserte Werte für die Abbrandei- genschaften sowie für die Flammenhaftung auf. Die Fasern wei- sen eine größere spezifische Oberfläche im Vergleich zu gege- benenfalls zu Vliesen verarbeiteten und im Stand der Technik bekannten Metallfasern auf, wodurch verbesserte Eigenschaften erzielt werden. Vorteilhaft weisen die eingesetzten Fasern scharfe Kanten auf, die insbesondere im Einsatz als verbren- nungsförderndes Element, beispielsweise bei der Verdampfung von liquiden Brennstoffen, eine aktivierende Wirkung aufwei- sen.

Unter sinterbarem Material im Sinne der Erfindung werden Ma- terialien verstanden, hergestellt aus Metall, Metalloxiden, Keramiken und/oder Kunststoffen. Verwendbare metallische Ma- terialien im Sinne der Erfindung sind nicht nur Materialien aus reinen Metallen, sondern auch Materialien aus Metallegie- rungen und/oder Materialmischungen aus unterschiedlichen Me- tallen und Metallegierungen zu verstehen. Hierzu gehören ins- besondere Stähle, vorzugsweise Chrom-Nickel-Stähle, Bronzen, Nickelbasis-Legierungen, Hastalloy, Inconel oder dergleichen, wobei die Materialmischungen auch hochschmelzende Bestandtei- le enthalten können, wie beispielsweise Platin. Die einge-

setzten Fasern können metallisch oder keramisch sein. Beson- ders bevorzugt werden als Fasern Eisenwerkstoffe (beispiels- weise gemäß Werkstoffnorm 1.0495,1.4113 oder 1.4841) und/oder Legierungen auf Basis Eisen-Chrom-Aluminium oder Nickel-Aluminium verwendet. Aluminiumhaltige Legierungen sind dabei bevorzugt, da diese eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Bevorzugt sind dabei Aluminiumgehalte in einem Bereich von etwa 10 bis 40 Gew%, bezogen auf die Gesamtmenge der in der Legierung vorhandenen Metalle. Weiter bevorzugt besteht der erfindungs- gemäße, gesinterte, hochporöse Körper ausschließlich aus me- tallischen Fasern. Allerdings können im Sinne der Erfindung auch Gemische aus Pulvern mit Fasern als sinterbare Materia- lien Verwendung finden.

Liegen die Fasern in dem erfindungsgemäßen Körper mit Wölbun- gen auf ihren beiden Seiten vor, so kann deren Querschnitt in etwa als ellipsenförmig beschrieben werden. Wird eine derar- tige Faser entlang der Längsachse derselben und in Richtung der Hauptachse geteilt, so wird eine in etwa halbellipsenför- mig ausgebildete Faser erhalten. Derartige, nur auf einer Seite gewölbte Fasern sind besonders bevorzugt, da diese eine weiter erhöhte spezifische Oberfläche aufweisen, wodurch die geforderten Abbrandeigenschaften und Werte für die Flammen- haftung weiter erhöht werden. Derartige Fasern weisen somit eine flache und eine gewölbte Seite auf.

Besonders bevorzugt ist die Hauptachse der Faser kürzer als etwa 500 Hm sowie die Nebenachse kürzer als etwa 100 Mm. Die Länge der Hauptachse und der Nebenachse wird am Querschliff der Fasern mittels eines Mikroskopes mit 100 bis etwa 500- facher Vergrößerung bestimmt.

Weiterhin weisen die eingesetzten Fasern bevorzugt unter- schiedliche Längen auf, wodurch sich beim Sinterprozeß eine sehr stabile Fasermatrix ausbildet. Diese kann in einer wei-

ter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weiter verbessert werden durch Einsatz von Fasern, welche mindestens einfach entlang der Längsachse geknickt sind. Hierdurch können sich die Fasern gegenseitig besser verhaken, wodurch die Stabili- tät der Fasermatrix weiter erhöht wird. Der Anteil an ge- knickten Fasern an der Gesamtmenge der eingesetzten Fasern liegt bevorzugt in einem Bereich von mindestens 20 Gew%.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Fasern um ihre Längsachse verdreht. Der Anteil derartig verdrehter Fasern beträgt mindestens 15 Gew% der Fasern, bezogen auf de- ren Gesamtmenge, besonders bevorzugt 40 bis 60 Gew%. Die Fa- sern sind bevorzugt mindestens um eine halbe Drehung um die Längsachse verdreht, weiter bevorzugt weisen sie mehr als ei- ne Drehung um ihre Längsachse auf.

Derartige erfindungsgemäße Körper weisen vorteilhafterweise höhere mechanische Eigenschaften auf, da durch die Verdrehung der Fasern um ihre Längsachse bessere Sinterkontakte geschaf- fen werden. Weiterhin weisen derartige erfindungsgemäße Kör- per bessere Abbrandeigenschaften auf.

Weiter bevorzugt nimmt die Länge der Nebenachse der Fasern von der Mitte aus zu den Enden ab. Beispielsweise liegt hier- bei die Länge der Nebenachse in der Mitte einer Faser in ei- nem Bereich von etwa 100 um, wohingegen die Länge der Neben- achse am Ende einer Faser in einem Bereich von etwa 20 pm liegt. Das Verhältnis der Länge der Nebenachse in der Mitte einer Faser zu der Länge der Nebenachse am Ende einer Faser beträgt bevorzugt mehr als 2 : 1, weiter bevorzugt mehr als 3 : 1. Der Anteil derartiger Fasern im erfindungsgemäßen Körper beträgt bevorzugt wenigstens 20 Gew% und liegt weiter bevor- zugt in einem Bereich von 15 bis 50 Gew%.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die ge- wölbten Seiten quer zu der Längsachse der Fasern verlaufende

Ausnehmungen auf. Aufgrund dieser Ausnehmungen, welche bei- spielsweise rillenförmig ausgebildet sein können, weist die gewölbte Seite der Faser eine als wellenförmig zu beschrei- bende Oberfläche auf. Hierdurch wird vorteilhafterweise die spezifische Oberfläche der im erfindungsgemäßen Körper ver- wendeten Fasern erhöht, wodurch dieser weiter verbesserte Ab- brandeigenschaften und Werte für die Flammenhaftung aufweist.

Weiter bevorzugt weist der Körper mindestens eine weitere, nicht gesinterte Schicht auf. Die weitere, nicht gesinterte Schicht kann beispielsweise ein Lochblech oder ein Drahtgewe- be o. ä. sein, bevorzugt aus dem gleichen Werkstoff wie das sinterbare Material, insbesondere die Fasern.

Schließlich weist vorteilhafterweise der erfindungsgemäße Körper eine Porenverteilung in einem Bereich von etwa 5 bis 150 pm, bevorzugt 10 bis 100 um, auf. Die Porenverteilung wird dabei mittels eines Porometers gemäß der Norm ASSME 12/94 bestimmt. Dabei weist der erfindungsgemäße Körper vor- zugsweise eine Porosität von mindestens 80 %, bevorzugt mehr als 90 %, weiter bevorzugt mehr als 93 %, sowie ein Flächen- gewicht von mindestens 50 g/m2 auf. Derartige erfindungsgemä- ße Körper sind nicht nur hochporös, sondern weisen auch aus- gesprochen große spezifische Oberflächen auf, welche die Ab- brandeigenschaften des erfindungsgemäßen Körpers vorteilhaft beeinflussen. Zudem kann insbesondere bei Verwendung als bei- spielsweise Verbrennungs-bzw. Dochtelement der erfindungsge- mäße Körper große Mengen an Verbrennungsflüssigkeit aufneh- men.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung gesinterter, hochporöser Körper mit minde- stens einer Schicht aus einem sinterbaren Material, umfassend Fasern, wobei

- in einem ersten Schritt die Fasern auf eine Länge von maxi- mal etwa 20 mm verkürzt werden ; - in einem zweiten Schritt das Material mit einem Schüttvolu- men von etwa 0,2 bis 0,4 g/cm2aufgetragen wird ; und - in einem dritten Schritt das Material gesintert wird.

Durch die im ersten Schritt erfolgende Verkürzung der einge- setzten Fasern wird vorteilhafterweise eine große mechanische Stabilität und Gleichmäßigkeit der herzustellenden Körper er- reicht. Mit Fasern dieser Länge können bei einem Schüttvolu- men von 0,2 bis 0,4 g/cm2 Körper von großer mechanischer Fe- stigkeit und gleichzeitig hoher Gleichmäßigkeit erzeugt wer- den. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß die Fasern verein- zelt im zweiten Schritt aufgetragen werden. Die Vereinzelung der Fasern wird unter Einwirkung von gerichteten mechanischen Schwingungen auf das Haufwerk beim Einfüllen in die Schütt- form bewirkt. Die Agitation des Haufwerks durch Einwirkung von gerichteten mechanischen Schwingungen kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß die Faserzufuhr aus dem Fa- serhaufwerk zur Form über einen Schwingförderer erfolgt. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Vereinzelung durch Agita- tion des Haufwerks auf einer Siebfläche beim Einfüllen in die Form bewirkt wird. Je nach Ausgestaltung der Form kann hier- bei eine schwingende Siebfläche oder auch eine rotierende Siebfläche vorgesehen werden, auf die das Haufwerk aufge- bracht wird. Hierbei reicht eine verhältnismäßig grobmaschige Siebfläche mit einer Maschengröße von etwa 0,5 bis 5 mm aus.

Durch die Umwälzung des Haufwerks auf der Siebfläche wird er- reicht, daß sich aus dem Haufwerk immer nur im Bereich der Sieböffnungen Fasern aus dem Haufwerk lösen und in die Form einfallen.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, daß bei der Vereinzelung des eingesetzten Materials, insbesondere der Fasern, die Form

relativ zum Materialzulauf bewegt wird. Die Relativbewegung zwischen dem Materialzulauf, beispielsweise dem Abwurfende einer Schwingförderrinne oder im Unterlauf eines Siebes, richtet sich nach der geometrischen Form des herzustellenden porösen Körpers. Die Form kann hierbei rotieren oder relativ zum Faserzulauf in einer Ebene hin-und herbewegt werden. Für den Fall, daß der herzustellende hochporöse Körper zur Befe- stigung in entsprechenden Gehäusen Anschlußelemente aufweisen muß, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß wenigstens ein mit dem porösen Körper zu verbindendes An- schlußelement als Formelement in die Form eingelegt und mit angesintert wird.

Weiter bevorzugt wird zusätzlich nach dem zweiten Schritt das Material in einem weiteren Schritt verdichtet. Hierdurch ent- steht ein stabiler poröser Grünkörper, der anschließend im dritten Schritt gesintert wird. Der Grünkörper ist separat weiter handhabbar. Ein derartiger Grünkörper weist eine hohe Maßhaltigkeit auf und kann anschließend praktisch ohne nen- nenswerte Schrumpfung zu einem festen und stabilen porösen Körper gesintert werden.

Weiter bevorzugt wird das Material im zweiten Schritt auf ei- ne weitere, nicht gesinterte Schicht aufgebracht und an- schließend mit dieser im dritten Schritt versintert. Hier- durch kann ein fester Halt zwischen der Schicht aus sinterba- rem Material und der nicht gesinterten Schicht erhalten wer- den. Bevorzugt bestehen die beiden Schichten aus dem gleichen Werkstoff. Insbesondere kann die weitere Schicht ein Loch- blech oder aber Drahtgewebe sein.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Körpers als Verdampfer-bzw. Dochtele- ment in Standheizungen und/oder Zusatzheizungen, insbesondere in Automobilen, als Flammenhalter bei Brennern, als Wärmever- teilerplatte, als verbrennungsförderndes Element, als Wärme-

tauscher und/oder als Katalysator für heterogene Reaktionen.

In sämtlichen der vorgenannten Anwendungen weist der erfin- dungsgemäße Körper aufgrund seiner stark vergrößerten spezi- fischen Oberfläche im Vergleich zu im Stand der Technik be- kannten porösen Körpern ausgezeichnete Eigenschaften hin- sichtlich insbesondere der Flammenhaftung auf. Heterogene Re- aktionen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Körpers als Ka- talysator laufen aufgrund der vielen Ecken und Kanten, die die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Körpers verwendeten Fasern aufweisen, erheblich schneller ab. Die Abbrandeigen- schaften, welche bei den vorgenannten Anwendungen wesentlich sind, sind bei dem erfindungsgemäßen Körper deutlich erhöht.

Dieser und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 : eine mikroskopische Vergrößerung im Maßstab 68,9 : 1 eines aus einem erfindungsgemäßen Körper hergestellten Brennelementes ; und Fig. 2 : eine skizzenhafte Darstellung eines Querschnittes durch eine im Brennelement eingesetzten Faser.

In Fig. 1 weist der insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 verse- hene gezeigte Körper (Verbrennungselement) Fasern auf, welche auf einer Seite gewölbt sind, deren andere Seite jedoch im wesentlichen flach ausgebildet ist. Sie entsprechen somit im Querschnitt einer Halbellipse. Sie weisen auf der gewölbten Oberfläche rillenförmige Ausnehmungen auf (helle Bereiche).

Weiterhin sind Knicke und Drehungen entlang der Längsachse der Fasern zu erkennen.

Fig. 2 zeigt in einer skizzenhaften Darstellung den Aufbau der im Körper 1 eingesetzten Fasern, wobei hier deutlich die Hauptachse 2 und die Nebenachse 3 zu erkennen sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Verbrennungselement weist eine erste Schicht aus einem sinterbaren Material, nämlich aus Fasern des Werkstoffes 1.4841, auf, welche auf eine weitere Schicht, nämlich ein Drahtgewebe mit einer Maschenweite von 2 mm, auf- gebracht und mit diesem versintert wurde. Hierbei wurde ein Flächengewicht für die faserhaltige Schicht von 150 g/m2 ein- gestellt. Die Fasern wiesen eine Länge der Hauptachse von 350 Mm und eine Länge der Nebenachse von 50 Mm auf. Die Länge der Fasern lag in einem Bereich von etwa 5 bis 15 mm. Das mittels eines Schwingförderers auf das Drahtgewebe aufge- brachte Haufwerk aus Fasern wurde anschließend bei einer Tem- peratur von etwa 1.280° C im Vakuum mit dem Drahtgewerbe ver- sintert. Hierdurch wurde ein erfindungsgemäßer Körper herge- stellt, welcher eine Porosität größer 90 % und eine Porenver- teilung in einem Bereich von 12 pm bis 100 um aufwies.

Durch die vorliegende Erfindung werden gesinterte, hochporöse Körper zur Verfügung gestellt, welche im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten üblichen porösen Körpern insbe- sondere bei Einsatz als Verbrennungs-bzw. Dochtelement ver- besserte Abbrandeigenschaften und bessere Werte für die Flam- menhaftung bei gleichbleibend hoher Porosität aufweisen.