CH641501A5 - Verfahren zur herstellung von anorganischen hohlfasern. - Google Patents
Verfahren zur herstellung von anorganischen hohlfasern. Download PDFInfo
- Publication number
- CH641501A5 CH641501A5 CH449279A CH449279A CH641501A5 CH 641501 A5 CH641501 A5 CH 641501A5 CH 449279 A CH449279 A CH 449279A CH 449279 A CH449279 A CH 449279A CH 641501 A5 CH641501 A5 CH 641501A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- fiber
- inorganic material
- polymer
- metal
- polymer solution
- Prior art date
Links
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title claims description 61
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 103
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 98
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 82
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 71
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 28
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 28
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 15
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 15
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical group [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 55
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 38
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 23
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 22
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 21
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 17
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 17
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 16
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 10
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 10
- -1 poly (alkyl methacrylate Chemical compound 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 5
- 239000011817 metal compound particle Substances 0.000 description 5
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000000578 dry spinning Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 description 4
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 3
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6r)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 description 1
- KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 2-vinylpyridine Chemical compound C=CC1=CC=CC=N1 KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSSJQJWTYJODDJ-UHFFFAOYSA-N 3,10-dioxatricyclo[10.2.2.04,9]hexadeca-1(15),4,6,8,12(16),13-hexaene-2,11-dione Chemical compound O1C(=O)C(C=C2)=CC=C2C(=O)OC2=C1C=CC=C2 CSSJQJWTYJODDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCCNHYWZYYIOFM-UHFFFAOYSA-N 3h-benzo[e]benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2C(N=CN3)=C3C=CC2=C1 HCCNHYWZYYIOFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000873 Beta-alumina solid electrolyte Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQEFEBPAPFSJLV-UHFFFAOYSA-N Cellulose propionate Chemical compound CCC(=O)OCC1OC(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C1OC1C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(COC(=O)CC)O1 DQEFEBPAPFSJLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001082241 Lythrum hyssopifolia Species 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical class C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDYUSDIJIDGWCY-UHFFFAOYSA-N NN-Dimethyllauramide Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)C BDYUSDIJIDGWCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- IYFATESGLOUGBX-YVNJGZBMSA-N Sorbitan monopalmitate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O IYFATESGLOUGBX-YVNJGZBMSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical class C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GIEOVLYOTBHPBV-UHFFFAOYSA-N [Na].BrC=C.C=CC#N Chemical compound [Na].BrC=C.C=CC#N GIEOVLYOTBHPBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920006217 cellulose acetate butyrate Polymers 0.000 description 1
- 229920006218 cellulose propionate Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- BNKAXGCRDYRABM-UHFFFAOYSA-N ethenyl dihydrogen phosphate Chemical class OP(O)(=O)OC=C BNKAXGCRDYRABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N ethenyl propanoate Chemical compound CCC(=O)OC=C UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEWLDLAARDMXSB-UHFFFAOYSA-N ethenyl sulfate;hydron Chemical class OS(=O)(=O)OC=C VEWLDLAARDMXSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010951 particle size reduction Methods 0.000 description 1
- UCUUFSAXZMGPGH-UHFFFAOYSA-N penta-1,4-dien-3-one Chemical class C=CC(=O)C=C UCUUFSAXZMGPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001603 poly (alkyl acrylates) Polymers 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 1
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000001570 sorbitan monopalmitate Substances 0.000 description 1
- 235000011071 sorbitan monopalmitate Nutrition 0.000 description 1
- 229940031953 sorbitan monopalmitate Drugs 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000468 styrene butadiene styrene block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 125000006839 xylylene group Chemical group 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
- B01D67/0041—Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
- B01D67/00411—Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state by sintering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
- B01D69/087—Details relating to the spinning process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
- B01D69/087—Details relating to the spinning process
- B01D69/088—Co-extrusion; Co-spinning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
- B22F1/062—Fibrous particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/022—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from molten glass in which the resultant product consists of different sorts of glass or is characterised by shape, e.g. hollow fibres, undulated fibres, fibres presenting a rough surface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/62227—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres
- C04B35/62231—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres based on oxide ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
- C04B35/634—Polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
- C04B35/634—Polymers
- C04B35/63404—Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B35/63444—Nitrogen-containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles, polyvinylpyrrolidone [PVP], polyethylenimine [PEI]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S264/00—Plastic and nonmetallic article shaping or treating: processes
- Y10S264/19—Inorganic fiber
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
- Y10T428/1216—Continuous interengaged phases of plural metals, or oriented fiber containing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
- Y10T428/2973—Particular cross section
- Y10T428/2975—Tubular or cellular
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von anorganischen Hohlfasern (z.B. Röhren beziehungsweise Schläuche). Ziehverfahren zur Herstellung von Metallrohr für die Bildung kleiner Rohre sind kostspielig. Derartige Verfahren zur Herstellung extrem kleiner Rohre beziehungsweise Schläuche, d.h. mit Aussendurchmessern von Fasergrösse, sind besonders kostspielig und können als technische Verfahren nicht in Betracht gezogen werden. Diese Erfindung schafft ein Verfahren, das leicht und auf ökonomische Weise Metallrohre von extrem kleiner Grösse liefert. Es wurde ferner festgestellt, dass das Verfahren zur Herstellung kleiner Rohre beziehungsweise Schläuche von anderen anorganischen Materialien brauchbar ist.
Der Wert des erfindungsgemässen Verfahrens variiert ganz allgemein im umgekehrten Verhältnis mit dem Aussendurch-messer der kleinen Rohre beziehungsweise Schläuche. Das heisst, je kleiner das gewünschte Rohr ist, um so wertvoller erweist sich das erfindungsgemässe Verfahren. Für Rohre mit sehr kleinen Aussendurchmessern steigen die Kosten des erfindungsgemässen Verfahrens pro Einheitslänge offenbar nicht an, was im Gegensatz zu den Kosten der Rohrziehverfahren steht, die sich im allgemeinen erhöhen, wenn man derartige kleine Aussendurchmesser herstellt.
In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die nachfolgenden Definitionen verwendet.
Der Ausdruck «Hohlfaser», wie er in dieser Anmeldung angewandt wird, bedeutet eine Faser (oder einen Endlosfaden), die eine Länge aufweist, die im Vergleich zu ihrem Durchmesser sehr gross ist und einen axial angeordneten, kontinuierlich fortlaufenden Kanal enthält, der frei von dem Material ist, welches die Faser bildet (ganz allgemein auch als «Bohrung» bezeichnet). Derartige Fasern können im Prinzip in einer beliebigen, für die beabsichtigte Verwendung gewünschten Länge hergestellt werden.
Der Ausdruck «im wesentlichen anorganische Materialien» bedeutet ein sinterfähiges, anorganisches Material, das im wesentlichen frei von einem organischen, polymeren Material ist.
Der Ausdruck «monolithisch» bedeutet, dass das Material der Faser über ihre ganze Struktur hinweg die gleiche Zusammensetzung aufweist, wobei die Faser ihre physikalische Zustandsform infolge der Gegenwart von gesinterten Teilchen aufrechterhält.
Der Ausdruck «porös» bezieht sich auf eine Eigenschaft der Faserwandung. Obwohl diese ansonsten fortlaufend relativ dicht ist, weist sie sehr kleine, oftmals gekrümmte Durchgänge auf, die den Durchgang von Flüssigkeit durch die Faserwandung anders als durch Diffusion ermöglichen.
Es war nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von anorganischen Hohlfasern zu schaffen, das sich in ökonomischer und einfacher Weise durchführen lässt und verbesserte Produkte liefert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Herstellung von anorganischen Hohlfasern (z.B. von kleinen Rohren beziehungsweise Schläuchen). Derartige Hohlfasern, die Metall enthalten, werden besonders bevorzugt. Das Verfahren zur Herstellung derartiger Fasern besteht darin, dass man
(a) eine Lösung eines organischen, faserbildenden Polymeren herstellt, die ein sinterfähiges, anorganisches Material oder ein Material, aus dem ein sinterfähiges anorganisches Material hergestellt werden kann, in gleichmässig disper-gierter Form enthält,
(b) die das anorganische Material enthaltende Polymerlösung durch eine Hohlfaser-Spinndüse extrudiert,
(c) eine Polymer-Vorstufe der Hohlfaser, die mit dem anorganischen Material beladen ist, bildet,
(d) die Polymer-Vorstufe der Hohlfaser zur Entfernung des organischen Polymeren behandelt und
(e) das erhaltene anorganische Material in Hohlfaser-Form sintert.
Die hergestellte, im wesentlichen anorganische Hohlfaser wird der Polymer-Vorstufe der Hohlfaser ähnlich sein,
jedoch in verkleinertem Massstab.
Die durch die vorliegende Erfindung erhilltlichen Hohlfasern sind für Anwendungszwecke auf zahlreichen Gebieten in hohem Masse brauchbar. Diese Hohlfasern können relativ
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
ökonomisch mit in weitem Umfang variierenden physikalischen Anordnungen hergestellt werden, wobei man viele Typen von anorganischen Materialien verwenden kann. Darüber hinaus wurde gefunden, dass man grosse Mengen an derartigen Fasern mit lediglich unbedeutenden Verlusten infolge von Rissen und Unvollkommenheiten herstellen kann.
Die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Hohlfasern enthalten im wesentlichen anorganische Materialien, die in Hohlfaser-Form gesintert werden. Die sinterfähigen anorganischen Materialien umfassen eine sehr grosse Gruppe von Materialien. Die bevorzugten sinterfähigen anorganischen Materialien sind Metalle. Nickel, Eisen und deren Legierungen sind besonders brauchbar. Die sinterfähigen anorganischen Materialien können keramischer Natur, wie beispielsweise Aluminiumoxid, ß- Aluminiumoxid, etc., sein. Die sinterfähigen anorganischen Materialien können auch Cermets oder Metcers sein, wie beispielsweise Eisenmetall/Aluminiumoxid, Titancarbid/Nickel, etc.
Die hergestellten Hohlfasern können einen Aussendurch-messer von bis zu etwa 2000 Mikron aufweisen. Jedoch ist eine Herstellung von Fasern mit grösseren Aussendurchmessern, wie beispielsweise von 3000 oder 4000, bis zu etwa 6000 Mikron ebenfalls vorgesehen. Gewöhnlich haben die ökonomisch besonders vorteilhaften Hohlfasern einen Aussen-durchmesser im Bereich von etwa 50 bis etwa 700, besonders bevorzugt einen Aussendurchmesser von 100 bis 550 Mikron. Die Fasern haben oftmals Wandstärken im Bereich von etwa 20 bis etwa 300 Mikron. Insbesondere bevorzugt sind Fasern mit Wandstärken im Bereich von etwa 50 bis etwa 200 Mikron. Die Fasern haben gewöhnlich ein Verhältnis von Wandstärke zu Aussendurchmesser im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,03 insbesondere bevorzugt im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,1.
Ein extrem wichtiger Beitrag der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, anorganische Hohlfasern mit variierenden Grössen und Anordnungen zu schaffen. Die Grösse der Faser kann durch den einfachen Kunstgriff des Veränderns der Spinndüsen beeinflusst werden, wie dies auf dem Gebiet der synthetischen Fasern wohlbekannt ist. Durch Variieren der Extrusions- und faserbildenden Bedingungen kann die Wandstärke der Faser ebenfalls über weite Bereiche hinweg variiert werden. Diese Eigenschaften bieten dem Fachmann eine einzigartige Möglichkeit, Hohlfasern nach Mass für das jeweils interessierende Anwendungsgebiet herzustellen.
Diese Merkmale werden durch das erfindungsgemässe Verfahren, das mehr im Detail nachfolgend beschrieben ist, ermöglicht.
Herstellung der Polymerlösung mit einem Gehalt an anorganischem Material
Es wird eine Mischung hergestellt, die ein anorganisches Material in gleichmässig dispergierter Form in einer Polymerlösung enthält. Die Polymerlösung enthält ein in einem geeigneten Lösungsmittel gelöstes, faserbildendes organisches Polymeres. Im allgemeinen ist, wenn die Lösung das anorganische Material enthält, die Konzentration des organischen Polymeren in der Lösung ausreichend, die Polymer-Vorstufe der Hohlfaser durch Trocken- und/oder Nassspinnverfahren zu formieren. Die Polymer-Konzentra-tion kann innerhalb eines weiten Bereiches variieren und hängt von den in der resultierenden Hohlfaser gewünschten Eigenschaften ab. Wenn beispielsweise Hohlfasern mit relativ dichten Wänden gewünscht werden, kann die Konzentration in dem niedrigen Bereich liegen. Wenn andererseits Hohlfasern mit weniger dichten Wänden gewünscht werden (wobei alle anderen Variablen konstant bleiben),
muss die Konzentration etwas höher sein. Der Grenzwert für
641 501
die Maximalkonzentration ist selbstverständlich derjenige Wert, bei welchem die das anorganische Material enthaltende Polymerlösung einer Extrusion durch eine Spinndüse nicht mehr fähig ist. Dementsprechend ist der untere Grenzwert derjenige Wert, bei welchem die erhaltene Polymer-Vorstufe der Hohlfaser keine ausreichende Menge an Polymerem zur Aufrechterhaltung ihrer Struktur enthält. Im allgemeinen werden die Polymer-Konzentrationen im Bereich von etwa 5 bis etwa 35 Gewichtsprozent der Polymerlösung betragen. Besonders bevorzugte Polymer-Konzentrationen liegen im Bereich von etwa 10 bis etwa 30 Gewichtsprozent, ganz besonders bevorzugte Polymer-Konzentrationen im Bereich von 15 bis 30 Gewichtsprozent der Polymerlösung.
Die Natur des bei der Herstellung der Polymer-Vorstufe der Hohlfaser gemäss der vorliegenden Erfindung verwendeten organischen Polymeren ist nicht entscheidend. So können beispielsweise Polyacrylnitril, Polymere von Acrylni-tril mit einem oder mehreren anderen damit polymerisier-baren Monomeren, wie Vinylacetat, Methylmethacrylat, Polyurethane und Polyvinylchlorid, verwendet werden. Sowohl Additions- und Kondensationspolymere, die gegossen, extrudiert oder anderswie zur Schaffung von Hohlfasern nach Trocken- oder Nassspinnverfahren hergestellt werden können, sind eingeschlossen. Typische, für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren geeignete Polymere können substituierte oder unsubstituierte Polymere sein, die ausgewählt sind aus Polysulfonen; Poly(styrolen), einschliessend Styrol-enthaltende Copolymere, wie Acrylni-tril-Styrol-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymere und Styrol-Vinylbenzylhalogenid-Copolymere; Polycarbonate; Cellulose-Polymere, wie Celluloseacetat-butyrat, Cellulose-propionat, Äthylcellulose, Methylcellulose Nitrocellulose, etc.; Polyamide und Polyimide, einschliessend Arylpoly-amide und Arylpolyimide; Polyäther; Poly(arylenoxide), wie Poly(phenylenoxid) und Poly(xylylenoxid); Poly(esteramid-diisocyanat); Polyurethane; Polyester (einschliessend Poly-arylate), wie Poly(äthylenterephthalat), Poly(alkylmethacry-late), Poly(alkylacrylate), Poly(phenylenterephthalat), etc.; Polysulfide; Polymere aus anderen als den oben erwähnten Monomeren mit a-olefinischer Ungesättigtheit, wie Poly(äthylen), Poly(propylen), Poly(buten-l), Poly(4-methyl-penten-1), Polyvinyle, z.B. Poly(vinylchlorid), Poly(vinyl-fluorid), Poly(vinylidenchlorid), Poly(vinylidenfluorid), Poly(vinylalkohol), Poly(vinylester), wie Poly(vinylacetat) und Poly(vinylpropionat), Poly(vinylpyridine), Poly(vinyl-pyrrolidone), Poly(vinyläther), Poly(vinylketone), Poly(vinyl-aldehyde), wie Poly(vinylformal) und Poly(vinylbutyral), Poly(vinylamine), Poly(vinylphosphate) und Poly(vinylsul-fate); Polyallyle; Poly(benzobenzimidazol), Polyhydrazide; Polyoxadiazole; Polytriazole; Poly(benzimidazole); Polycar-bodiimide; Polyphosphazine, etc., und Copolymere, einschliessend Block-Copolymere, enthaltend wiederkehrende Einheiten aus den vorstehenden Polymeren, wie beispielsweise Terpolymere von Acrylnitril-Vinylbromid-Natrium-salz von p-Sulfophenylmethallyläthern; und Pfropfpolymere und Mischungen mit einem Gehalt an irgendwelchen vorstehend angeführten Verbindungen. Typische Substituenten, die substituierte Polymere liefern, schliessen Halogene, wie beispielsweise Fluor, Chlor und Brom, Hydroxylgruppen, niedere Alkylgruppen, niedere Alkoxygruppen, monocyclisches Aryl, niedere Acylgruppen und dergleichen, ein.
Da das organische Polymere in den anschliessenden Verfahrensstufen zur Entfernung desselben behandelt werden soll, sollte es darüber hinaus dieser Behandlung zugänglich sein. Beispielsweise würde ein bevorzugteres Polymeres ein solches sein, das sich zur Durchführung seiner Beseitigung leicht zersetzt und/oder reagiert, jedoch nicht mit einer übermässig hohen Geschwindigkeit. Darüber hinaus sollten der3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
641501
artige Polymere keine Reaktionsprodukte bilden, welche in nachteiliger Weise auf die anorganischen Materialien einwirken oder die anschliessenden Stufen des Verfahrens störend beeinflussen.
Offensichtlich werden die billigsten und am leichtesten verfügbaren Polymere bevorzugt. Polymere und Polymere von Acrylnitril mit einem oder mehreren damit polymerisier-baren Monomeren sind besonders für das Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet.
Die bei der Herstellung der Polymerlösung zu verwendenden Lösungsmittel können irgendwelche Lösungsmittel sein, die dem Fachmann aus einer grossen Anzahl von Lösungsmitteln bekannt sind. Beispielsweise sind solche Lösungsmittel, wie Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, etc., besonders für Polymere aus Acrylnitril mit einem oder mehreren damit polymerisierbaren Monomeren brauchbar. Offensichtlich sollte das ausgewählte Lösungsmittel ein gutes Lösungsmittel für das organische Polymere sein und es sollte den in den nachfolgenden Verfahrensstufen ins Auge gefassten Trocken- oder Nassspinn-Techniken zugänglich sein.
Die ein anorganisches Material enthaltende Polymerlösung kann durch Dispergieren des anorganischen Materials in dem Lösungsmittel, gefolgt von Zugabe und Auflösung des Polymeren in dem Lösungsmittel, hergestellt werden. Es ist auch irgendeine andere geeignete Weise zur Herstellung der Polymerlösung, welche ein anorganisches Material enthält, annehmbar, beispielsweise durch gleichzeitiges Mischen von Polymerem, anorganischem Material und Lösungsmittel, oder durch Mischen des Polymeren und des Lösungsmittels, gefolgt von Zugabe und Dispergieren des anorganischen Materials, etc. Es wird bevorzugt, das anorganische Material in dem Lösungsmittel vor der Zugabe des Polymeren zu dispergieren.
Raumtemperatur oder etwas höhere Temperaturen sind gewöhnlich für die Herstellung der Polymerlösung, welche das anorganische Material enthält, ziemlich adäquat. In Abhängigkeit von dem Polymeren, dem Lösungsmittel und/ oder dem verwendeten anorganischen Material können höhere oder tiefere Temperaturen die Herstellung unterstützen, jedoch wird dies nicht als entscheidend angesehen.
Die Menge des anorganischen Materials stehtin umgekehrtem Verhältnis zu den gleichen allgemeinen, oben diskutierten Überlegungen, welche die Polymer-Konzentration in der Polymerlösung betreffen. Die Maximalmenge ist auf diejenige Menge begrenzt, bei welcher die Faser-Vorstruktur nicht aufrechterhalten werden kann, da Polymeres in ausreichender Menge nicht vorhanden ist. Die Minimalmenge ist diejenige Menge, bei welcher die Teilchen des anorganischen Materials in so hohem Masse dispergiert sind, dass sie während des Sinterns nicht ausreichend verschmelzen oder sich verbinden. Normale Gewichtsverhältnisse an anorganischem Material zu Polymerem werden im Bereich von etwa 3,5 bis etwa 15 liegen. Bevorzugte Verhältnisse von anorganischem Material zu Polymerem liegen im Bereich von etwa 4 bis etwa 12, besonders bevorzugt im Bereich von 4,5 bis 10.
Das anorganische Material muss in Form von beispielsweise kleinen Teilchen über die ganze Polymerlösung gleichmässig dispergiert sein. Um eine derartige gleichmässige Dispersion zu erzielen, muss ein ausreichendes Mischen bewirkt werden. Obwohl eine ziemliche Menge an anorganischem Material aufgelöst sein kann, und dies kann zur Erzielung einer gleichmässigen Dispersion hilfreich sein, ist dies jedoch für die Erzielung der Ziele der vorliegenden Erfindung nicht entscheidend.
Das in die Polymerlösung inkorporierte anorganische Material ist ein sinterfähiges anorganisches Material (wobei Materialien eingeschlossen sein sollen, aus denen ein sinterfähiges Material hergestellt werden kann). Derartige Materialien bilden eine besonders grosse Gruppe von Materialien, die entweder als solche geeignet sind, oder die in das gewünschte, sinterfähige, anorganische Material umgewandelt werden können. Wenn beispielsweise die gewünschte Faser ein Metall, wie Nickel oder dessen Legierung, enthalten soll, können entweder das Metall, sein Oxid oder andere Verbindungen, die schliesslich in das Metall umgewandelt werden können, eingesetzt werden.
Obwohl das erfindungsgemässe Verfahren besonders zur Herstellung von Hohlfasern von Metallen, wie beispielsweise durch Reduktion von Metalloxiden zu Metall und Sintern des Metalls, brauchbar ist, kann es zur Herstellung von Hohlfasern aus beliebigen anorganischen Materialien, die sinterfähig sind, oder die in ein sinterfähiges Material umgewandelt werden können, eingesetzt werden. Derartige anorganische Materialien wurden bereits oben diskutiert. Zu Zwecken der Erläuterung ist die nachfolgende, mehr ins einzelne gehende Beschreibung auf Verbindungen von Metallen beschränkt, die zu Metallen reduzierbar und die sinterfähig sind.
Da die Reduktionstemperaturen selbstverständlich unterhalb des Schmelz- und Verdampfungspunktes der reduzierten Verbindungen und des gebildeten elementaren Metalls liegen müssen, können die Metallverbindungen, welche bei Temperaturen unterhalb derjenigen, bei welcher sie mit Wasserstoff oder Kohlenstoff reagieren werden, in erheblichem Masse verdampfen oder sublimieren, beziehungsweise von welchen die Metallkomponente (z.B. K, Na, Li, etc.) eine solch niedrige Verdampfungs- oder Sublimationstemperatur aufweist, nicht ohne besondere Überlegungen in zufriedenstellender Weise gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden. Obwohl die Verwendung von Wasserstoff zur Sicherstellung der reduzierenden Umgebung für die Reduktion der Teilchen der Metallverbindung zu elementarem Metall eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, können auch andere reduzierende Materialien angewandt werden. Beispielsweise können die Metallverbindungen, und insbesondere Nickel- und Eisenoxide reduziert werden, indem man die reduzierende Wasserstoffatmosphäre zum Teil oder vollständig durch Kohlenmonoxid ersetzt. Offensichtlich werden die Bestandteile des Polymeren und Spuren von Lösungsmittel ebenfalls zu einer derartigen reduzierenden Umgebung beitragen.
Zusätzlich ist die Metall verbindung selbst auf diejenigen Materialien beschränkt, bei denen die Reaktionsprodukte, anders als das elementare Metall, die Reaktionszone vor oder während des Sinterns der Hohlfaser verlassen werden.
Die wichtigsten Metallverbindungen sind selbstverständlich die Oxide, da diese Verbindungen die häufigsten sind; und diese sind tatsächlich in dem Zustand, in welchem Metalle am häufigsten als Nebenprodukte der Herstellung oder in natürlichen Erzkonzentraten angetroffen werden. Andere Verbindungen, die verwendet werden können, schliessen Metallhalogenide, -hydroxide, -carbonate, -oxa-late, -acetate, etc., ein.
Die Teilchengrösse ist ein wichtiger Faktor zur Herstellung der gewünschten Hohlfasern, unbekümmert um das verwendete anorganische Material. Kleine, zur Dispersion in der Polymerlösung verwendete Teilchen liegen gewöhnlich in einem Grössenbereich von weniger als 15 Mikron, vorzugsweise 10 Mikron, besonders bevorzugt 5 Mikron oder darunter. Gewöhnlich werden derartige Teilchen in der Grössen-verteilung im Bereich von einem Ende der Skala bis zum anderen liegen. Es liegt auf der Hand, dass die kleineren Teil-chengrössen, d.h. von weniger als 10 Mikron, zur Erzielung einer gleichmässigen Dispersion bevorzugt werden. Um
4
s
10
IS
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
641 501
Metallfasern von gewünschten Eigenschaften zu erzielen, kann es notwendig sein, sehr kleine Teilchen, d.h. von 5 Mikron oder darunter, zu verwenden. Dies kann eine Teilchenzerkleinerung und/oder Klassierung zur Erzielung von gewünschten Grössen erforderlich machen.
Von einem Teilchen mit gewöhnlich kleinerem Durchmesser würde man erwarten, dass es das «Ausgasen», Rissbilden und mit den Verdichtungsverfahren beobachtete Oberflächenprobleme verstärkt, da die kleineren Teilchen enger aneinanderliegen und weniger Raum für die entwik-kelten Reaktionsgase zum Entweichen übriglassen. Jedoch wurde gefunden, dass dort, wo die Teilchen mit kleinerem Durchmesser eingesetzt wurden, eine rissefreiere Hohlfaser hergestellt werden kann.
Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung von sehr feinen Metallteilchen betrift die Tendenz von vielen Metallen zu oxidieren, wenn sie in Form kleiner Teilchen der Luft ausgesetzt werden. Beispielsweise neigen feine Eisenteilchen (40 Mikron oder darunter) dazu, beim In-Berührung-kommen mit Luft unter Bildung von Eisenoxidteilchen exotherm zu reagieren. Es ist daher schwierig, derartige Materialien zu handhaben, wohingegen die Oxidteilchen ohne weiteres versandt und leicht gehandhabt werden können, ohne dass man luftdichte Schutzüberzüge vorsieht oder spezielle Massnahmen zur Verhinderung von spontanen Reaktionen trifft. Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders der Verwendung von Oxiden zugänglich, da Oxidteilchen oftmals Nebenprodukte der Metallbehandlung sind, und demzufolge bei niedrigen Preisen leicht verfügbar sind. Beispielsweise sind Eisenoxidteilchen, die als Nebenprodukt beim Beizen mit Chlorwasserstoffsäure anfallen, leicht verfügbar. Andere Quellen für Eisenoxidteilchen schliessen Staub aus basischen Sauerstoffkonvertern, Rost, Hammerschlag und hochwertiges Eisenerz ein. Nickeloxid ist zu Nennpreisen verfügbar.
Gemäss der vorliegenden Erfindung können Metallverbindungsteilchen von beliebiger allgemeiner Form (d.h. von kugeliger, länglicher Form, in Form von Nadeln oder Stäbchen etc.) verwendet werden. Metalloxidteilchen, die nach dem Verfahren der Sprühtrocknung einer gelösten Metallverbindung erhalten werden, können überlegene Hohlfasern liefern.
Genaue Teilchengrösse-Bestimmungen von feingekörnten Teilchen sind schwierig zu erzielen, insbesondere dort, wo die Teilchengrösse solche Teilchen von weniger als 10 Mikron im Durchmesser (oder der kleinsten Dimension) einschliesst. Derartige Bestimmungen sind ganz besonders schwierig, wenn die Teilchen eine ungleichmässige Form aufweisen. Beispielsweise sind viele der Teilchen wahrscheinlich von relativ länglicher Konfiguration, so dass es schwierig ist, die kleinste Dimension des Teilchens zu bestimmen. Längliche Teilchen werden nicht durch ein Sieb mit einer Maschenweite gehen, das dafür konstruiert ist, ein relativ symmetrisch geformtes Teilchen von äquivalenter Masse aufzunehmen. Als Ergebnis variieren Teilchengrösse und Teilchengrösse-Verteilungsmessungen für ein gegebenes Material in einem beträchtlichen Ausmass innerhalb der bekannten Verfahren und Methoden zur Durchführung derartiger Bestimmungen.
Relativ genaue Bestimmungen von feinkörnigen Teilchen-grössen können durch die Anwendung des «Coulter-Counter-Verfahrens» erhalten werden. Bei diesem Verfahren werden die Teilchen in einer elektrisch leitenden Flüssigkeit suspendiert und dazu gebracht, durch eine schmale Düse zu fliessen. Mittels zweier eingetauchter Elektroden, und zwar jeweils einer an jeder Seite der Düse, wird ein Stromfluss durch die Düse bewirkt. Wenn die Teilchen durch die Düse fliessen, wird die Veränderung des elektrischen Widerstands zwischen den Elektroden zur Bestimmung der Teilchengrösse gemessen. So wird die Messung hauptsächlich auf die Teilchenmasse bezogen und nicht durch die Form beeinflusst.
Ein besonders wünschenswertes Merkmal des Verfahrens der vorliegenden Erfindung betrifft bei der Verwendung von Metallverbindungen den «aktiven» Zustand der Metallfaserreduktion der Metallverbindungsteilchen und vor dem Sintern. Metallteilchen neigen dazu, sich mit einem dünnen Oxidüberzug oder -film zu bedecken und tatsächlich müssen nahezu alle Metallpulver mit feiner Teilchengrüsse einen derartigen Film besitzen oder damit zu versehen sein, um eine rasche Oxidation zu verhindern oder die pyrophore Natur derartiger Materialien aufzuheben. Ein derartiger Film macht die Teilchen «passiv», so dass sie in gewöhnlicher Atmosphäre gehandhabt werden können. Jedoch ist ein derartiger Film schwierig zu reduzieren und verzögert das Sintern. Wenn Teilchen aus Metallverbindung gemäss dem Verfahren der vorliegenden Erfindung reduziert und anschliessend an die Reduktion gesintert werden, ohne dass sie einer oxidierenden Umgebung ausgesetzt worden sind, kann man Hohlfasern mit ausgezeichneten Eigenschaften infolge der «aktiven» Natur der reduzierten Teilchen erhalten. Dieses Merkmal erhöht den Wert der vorliegenden Erfindung noch weiter.
Durch den einfachen Kunstgriff des Mischens von Teilchen von Metallverbindungen, z.B. Metalloxiden, und Dispergieren dieser Mischung in der Polymerlösung, können Metallegierungen als anorganisches Material der Faser dieser Erfindung vorgesehen werden. Derartige Legierungen können eine brauchbare Festigkeit und andere Eigenschaften aufweisen. Beispiele derartiger Legierungen sind solche, die unter Verwendung von Nickel- und Eisenoxiden hergestellt wurden.
Ein anderes annehmbares Verfahren zur Herstellung von Metall-Hohlfasern vermittels der Praxis des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, Metallteilchen mit den teil-chenförmigen Metallverbindungen zu inkorporieren. Bevorzugterweise werden die Metallteilchen mit den Metallverbindungen vor der Dispersion in der Polymerlösung gemischt. Das Reduzieren und Sintern kann bei üblichen Temperaturen und in Gegenwart der üblichen Atmosphäre (gemäss dem Verfahren der vorliegenden Erfindung) bewerkstelligt werden. Die Sintertemperatur kann hoch genug sein, um eine Diffusion des elementaren Metalls in das reduzierte Basismetall unter Legieren zu bewirken. Demzufolge kann es notwendig oder wünschenswert sein, eine etwas höhere Sintertemperatur zu verwenden, wenn das elementare Metall eine niedrige Diffusionsgeschwindigkeit aufweist. Wenn die Sintertemperatur des elementaren Metalls (oder die Temperatur, bei welcher die Diffusion des elementaren Metalls in das Basismetall erfolgen wird) höher ist als der Schmelzpunkt des Basismetalls, kann ein Legieren nicht bewerkstelligt werden. Jedoch kann bei der letzteren Möglichkeit das elementare Metall oder sein Oxid das Basismetall durch Dispersion verstärken.
Eine zusätzliche Verwendung von Metallteilchen besteht darin, die Schrumpfung des gesinterten Produkts zu verringern. In einem beliebigen Sinterverfahren schrumpft der Metallgegenstand in seinen äusseren Dimensionen infolge der Eliminierung der Porenzwischenräume zwischen den Teilchen, wenn die Teilchen unter Bildung einer festen Masse schmelzen. Wenn das anorganische Material Metallverbindungen, wie Metalloxide, enthält, die zuerst reduziert und dann gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren gesintert wurden, wird eine derartige Schrumpfung infolge der Tatsache hervorgehoben, dass die reduzierten Teilchen kleiner als die Teilchen der Metallverbindung sind und so grössere Porenzwischenräume zwischen den Teilchen schaffen. Eine derartige Schrumpfung kann durch Zusatz von Teilchen aus elementarem Metall zu den Teilchen der Metallverbindung
5
1«
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
641501
6
für die Einverleibung in die Polymerlösungen verringert oder auf ein Minimum herabgesetzt werden. Beispielsweise kann es erwünscht sein, zur Verringerung der Schrumpfung der resultierenden Hohlfaser bis zu 50 Gewichtsprozent Nickelpulver zu Nickeloxidpulver zuzusetzen. Die Teilchengrösse der Teilchen des elementaren Metalls wird bevorzugt sehr gering sein, da derartige dispergierte Teilchen in ein Basismetall rasch und gleichmässig diffundieren werden.
Weiterhin ist es möglich, indem man mit der Metallverbin-dung einen Anteil an dispergierten, nicht reduzierbaren (oder diffundierbaren) Materialien von geregelter Teilchengrösse einschliesst, ein dispersionsverfestigtes, gesintertes Produkt zu erzielen. Die Teilchen können aus elementaren Metallen bestehen, die bei einer höheren Temperatur als das gesinterte Produkt sintern.
Wie oben erwähnt, kann das sinterungsfähige, anorganische Material ein Material sein, welches das Fasermaterial ohne chemische Modifizierung enthält, oder ein Material, das durch chemische Modifizierung in eine gewünschte Form umgewandelt worden ist. Wie oben bereits umfassend diskutiert wurde, sind Metallverbindungen, insbesondere Metalloxide, erläuternd für die letzteren Materialien. Wenn Metallfasern gewünscht werden, erfordern diese Oxide vor oder während des Sinterns eine Reduktion zum elementaren Metall. Andere Materialien, die dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zugänglich sind, sind solche, die eine Oxi-dation, oder sowohl Oxidation und Reduktion zur Bildung des Materials erfordern können, welches die resultierende Hohlfaser enthält. Obwohl diese Verfahren nicht im einzelnen als für Metallverbindungen vorgesehen diskutiert werden, sind diese Materialien, wie beispielsweise Aluminium, ebenfalls für das erfindungsgemässe Verfahren brauchbar. Andere anorganische Materialien, die durch gleichzeitige Oxidation und Reduktion bereitgestellt werden können, sind ebenfalls in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung brauchbar. Erläuternd für diese Materialien ist die gleichzeitige Oxidation und Reduktion von Aluminium oder Titan und Eisenoxid oder Nickeloxid. Die folgenden Materialien, die für diejenigen Materialien erläuternd sind, welche die fertiggestellten Fasern ohne chemische Modifizierung enthalten können (d.h. ohne Reduktion und/oder Oxidation), sind Metalle, Keramik, wie beispielsweise Tonerde, ß-Aluminiumoxid, Glas, Mullit, Kieselerde etc.
Die Polymerlösung, welche ein anorganisches Material enthält, kann ebenso auch andere Additive zur Unterstützung desselben in dieser und den nachfolgenden Verfahrensstufen enthalten, insbesondere beispielsweise in den Extrusions-und faserbildenden Stufen. Grenzflächenaktive Mittel, wie beispielsweise Sorbitanmonopalmitat, etc., sind zur Benetzung des anorganischen Materials durch das Lösungsmittel der Polymerlösung brauchbar. Weichmacher, wie beispielsweise N,N-Dimethyllauramid, etc., sind brauchbar zur Sicherstellung der Flexibilität der Polymer-Faser.
Extrusion einer anorganisches Material enthaltenden Polymerlösung
Bei der Herstellung von Hohlfasern nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann eine grosse Vielzahl von Extru-sionsbedingungen angewandt werden. Wie bereits oben diskutiert, kann der Gewichtsprozentsatz an Polymerem in der Lösung in weitem Umfang variieren, ist jedoch ausreichend, um unter den Extrusions- und faserbildenden Bedingungen eine Hohlfaser zu schaffen. Wenn das anorganische Material, das Polymere und/oder das Lösungsmittel Verunreinigungen, wie beispielsweise Wasser, Feststoffteilchen, etc., enthalten, sollte die Menge der Verunreinigungen derartig niedrig sein, dass eine Extrusion ermöglicht wird und/oder die nachfolgenden Stufen in dem Verfahren oder die resultierende Faser nicht störend und in nachteiliger Weise beein-flusst werden. Falls erforderlich, können die Verunreinigungen aus der Polymerlösung durch Filtrationsverfahren entfernt werden. Offensichtlich muss die Filtration in geeigneter Weise durchgeführt werden, um die verunreinigenden Teilchen zu entfernen, während die Teilchen des anorganischen Materials hindurchgehen. Eine derartige Filtration kann ebenfalls auch Teilchen von anorganischem Material entfernen, die oberhalb der gewünschten Teilchengrösse liegen. Die Anwesenheit von übermässigen Mengen an Gas in dem in der Polymerlösung enthaltenden anorganischen Material kann zu einer Bildung von grossen Poren und einer unerwünschten Bildung von Porosität in der Polymer-Vor-stufe der Hohlfaser führen. Demzufolge sind Entgasungsverfahren ebenfalls angemessen. Derartige Entgasungs- und/ oder Filtrationsverfahren können unmittelbar nach oder während der Herstellung der Polymerlösung, welche ein anorganisches Material enthält, oder unmittelbar vor oder während der Extrusionsstufe durchgeführt werden.
Die Grösse der Hohlfaser-Spinndüsen wird mit den gewünschten Innen- und Aussendurchmessern der erhaltenen Polymer-Vorstufe der Hohlfaser variieren. Die Spinndüsen können ebenso auch in der Gestalt variieren, d.h. hexagonal, länglich, sternförmig, etc. sein. Die Spinndüsen sind gewöhnlich von kreisförmiger Gestalt und können Aussendurchmesser von beispielsweise etwa 75 bis etwa 6000 Mikron, mit Aussendurchmessern des Zentralstifts von etwa 50 bis etwa 5900 Mikron, mit einer Einspritzkapillare innerhalb des Zentralstifts, aufweisen. Der Durchmesser der Einspritzkapillare kann innerhalb der durch den Zentralstift festgesetzten Grenzen variieren. Die das anorganische Material enthaltende Polymerlösung wird häufig unter einer im wesentlichen inerten Atmosphäre gehalten, um eine Verunreinigung und/oder Koagulation des Polymeren vor der Extrusion zu verhindern und unzulässige Feuergefahren mit flüchtigen und entflammbaren Lösungsmitteln zu vermeiden. Eine geeignete Atmosphäre ist trockener Stickstoff.
Die vorbereitende Temperatur für eine Extrusion der Polymerlösung, welche anorganisches Material enthält, kann über einen weiten Temperaturbereich variieren. Im allgemeinen ist die Temperatur zur Verhinderung einer unerwünschten Koagulation oder Ausfällung vor der Extrusion ausreichend. Die Temperatur kann gewöhnlich im Bereich von etwa 15 °C bis etwa 100 °C, vorzugsweise im Bereich von etwa 20 °C bis etwa 75 °C liegen.
Der Druck zur Durchführung der Extrusion ist normalerweise ein solcher innerhalb der Bereiche, wie sie der Fachmann auf dem Gebiet des Faserspinnens kennt. Der Druck hängt beispielsweise von den gewünschten Extrusionsge-schwindigkeiten, der Düsengrösse und der Viskosität der das anorganische Material enthaltenden Polymerlösung ab. Es ist besonders die Tatsache zu vermerken, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren relativ niedrige Drucke angewandt werden können. Dies steht im Gegensatz zu den Verdichtungsverfahren, die oftmals Hunderte von Atmosphären Druck zur Schaffung von verdichteten und gesinterten Artikeln benötigen. Die gemäss der vorliegenden Erfindung brauchbaren Drucke liegen normalerweise im Bereich von etwa 1 Atmosphäre bis zu etwa 5 Atmosphären oder darüber.
Offensichtlich können die Fasern durch eine Vielzahl von Spinndüsen extrudiert werden. Dies wird die gleichzeitige Bildung von einer Vielzahl von Fasern ermöglichen, beispielsweise unter Verwendung des gleichen Koagulierungs-bades.
Herstellung der Polymer-Vorstufe der Hohlfaser
Im allgemeinen sind faserbildende Spinntechniken dem Fachmann auf dem Gebiet der synthetischen Faserherstel5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
7
641501
lung bekannt. Diese Kenntnisse können vorteilhafterweise auf die faserbildende Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens angewandt werden. Die faserbildende Stufe kann unter Verwendung von Nass- oder Trockenspinnverfahren durchgeführt werden, d.h. die Spinndüse kann in einem Koagulie-rungsbad oder ausserhalb eines solchen angeordnet sein. Die Nasstechnik wird oftmals bevorzugt und kann aus Gründen der Bequemlichkeit verwendet werden. Das heisst, die Faser-koagulierung kann durch In-Kontakt-bringen der durch Extrusion hergestellten Faser mit einem Koagulierungsbad bewirkt werden. Es reicht aus, die gebildete Faser in das Koagulierbad einzuführen. Eine Flüssigkeit, welche das Polymere der Polymerlösung koaguliert, wird gewöhnlich in den Faserhohlraum der gebildeten Faser eingespritzt. Die Flüssigkeit kann beispielsweise Luft, Isopropanol, Wasser, oder dergleichen, enthalten.
Es kann ein beliebiges, im wesentlichen Nicht-Lösungs-mittel für das Polymere als Koaguliermittel in dem Koagulierbad verwendet werden. Das Koaguliermittel kann mit dem Lösungsmittel mischbar sein. Die Natur des ausgewählten Koaguliermittels hängt von den für das organische Polymere verwendeten Lösungsmitteln, und die Auswahl hängt von Kriterien ab, die dem Fachmann auf dem Gebiet des Faserspinnens bekannt sind. Es ist wichtig, milde Koaguliermittel für sowohl die Injektionsflüssigkeit für die Bohrung und das Koagulierbad zu verwenden, um Faserwände von gleichmässiger Dichte zu erhalten. Unter einem «milden Koaguliermittel» wird ein Medium verstanden, in welchem das organische Polymere langsam ausfallen wird, so dass die Koagulation nicht rasch erfolgt.
Geeigneterweise wird Wasser als Koaguliermittel bei niedrigen Konzentrationen in dem Koagulierbad verwendet. Andere Koaguliermittel sind: Äthylenglykol, Polyäthylen-glykol, Propylenglykol, Methanol, Äthanol und Propanol, etc. Äthylenglykol ist ein besonders bevorzugtes Koaguliermittel, Die Verweilzeit für die extrudierte Faser in dem Koagulierbad ist zumindest ausreichend, um eine vernünftige Verfestigung der Faser sicherzustellen. Die Faserwand wird aufgrund der Wechselwirkung mit den Koaguliermitteln und/oder dem Kühlvorgang ausgebildet. (Das Abkühlen kann auch erreicht werden, indem man die extrudierte Polymerlösung, welche das anorganische Material enthält, mit einem Gas bei einer Temperatur unterhalb der Geltemperatur der Polymerlösung in Kontakt bringt. Wo das Gelieren in dieser Weise bewirkt wird, kann das Kühlgas einer relativ raschen Vorwärtsbewegung unterworfen werden, die in einer Richtung parallel zu der der Hohlfaser orientiert sein kann. Dieses Gas kann zusätzlich mit Wasserdampf oder dem Dampf von irgendeinem anderen Nicht-Lösungsmittel beladen werden). Wo das Gelieren auch in dem Koagulierbad bewerkstelligt wird, kann das Bad zusätzlich zu seiner Gelierungswirkung auch einen Koaguliereffekt verleihen.
Die Temperatur des Koagulierbades kann auch in weitem Umfang variieren, z.B. im Bereich von -15° bis 95°C oder mehr, und beträgt am häufigsten etwa 10 bis 35°C, bevorzugterweise etwa 2° bis 25°C. Die Temperatur der in den Faserhohlraum eingespritzten Flüssigkeit liegt gewöhnlich innerhalb der gleichen Bereiche.
Nach dem Koagulieren kann die Faser zur Entfernung von Lösungsmittel gewaschen werden, indem man sie beispielsweise mit der koagulierenden Badlösung oder mit irgendwelchen anderen Nicht-Lösungsmitteln wäscht, die mit dem Lösungsmittel der Polymerlösung mischbar sind. Das Waschen kann eine weitere Koagulation bewirken. Die Vorstufe der Hohlfaser kann auch in einem Wasser- oder einem anderen Flüssigkeitsbad gelagert werden.
Die Extrusions- und faserbildenden Bedingungen sind vorzugsweise derart, dass die Faser nicht übermässig gereckt wird. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann ein Recken um etwa das 1- bis etwa 5fache erfolgen. Häufig liegen die Extru-sions- und faserbildenden Geschwindigkeiten innerhalb des Bereichs von etwa 5 bis 100 m pro Minute, obwohl höhere Geschwindigkeiten angewandt werden können, vorausgesetzt, dass die Faser nicht übermässig gereckt und eine ausreichende Verweilzeit in dem Koagulierbad vorgesehen wird. Das Recken verfestigt ganz allgemein die Polymer-Vorstufe der Hohlfaser. Das Recken erlaubt auch eine erhöhte lineare Produktivität und kleinere Faserdurchmesser mit einer gegebenen Spinndüse.
Ein Temperungsverfahren kann ebenfalls durchgeführt werden, um die Polymer-Vorstufe der Hohlfaser zäher zu machen. Sowohl das Reck- als auch das Temperverfahren kann beispielsweise durch Hindurchführen der Faser durch kochendes Wasser durchgeführt werden.
Die Vorstufe der Hohlfasern von Polymerem, beladen mit einem anorganischen Material, kann den nachfolgenden Stufen in dem Verfahren unterworfen werden oder kann aufgenommen und in Form der Vorstufe auf beispielsweise Bobinen gelagert werden. Die Vorstufen-Fasern sind flexibel und haben einen annehmbaren Festigkeitsgrad, und können deshalb ohne übermässige Sorge wegen einer Beschädigung gehandhabt werden.
Nachdem man die Vorstufen-Faser nach dem Verfahren der Erfindung erhalten hat, kann man in bekannter Weise trocknen. Die Fasern werden gewöhnlich, jedoch nicht notwendigerweise, vor der Behandlung zur Entfernung des organischen Polymeren getrocknet. Das Trocknen kann bei etwa 0° bis 90°C, geeigneterweise etwa bei Raumtemperatur, z.B. bei etwa 15° bis 35°C, und bei etwa 5 bis 95%, geeigneterweise bei etwa 40 bis 60% relativer Feuchtigkeit durchgeführt werden.
Die Vorstufen-Hohlfaser enthält das Polymere in kleinerer Menge, welches als Träger für das anorganische Material wirkt, das gleichmässig über das ganze Polymere hinweg dispergiert ist. Gewöhnlich ist das Polymere in der Vorstufe der Hohlfaser in Konzentrationen von im wesentlichen weniger als 50 Gewichtsprozent, und oftmals bis herab zu 25 Gewichtsprozent, oder 5 Gewichtsprozent vorhanden. Die Hauptkomponente in der Vorstufe der Faser ist selbstverständlich das anorganische Material. Andere Materialien können in der Vorstufe der Faser vorhanden sein, jedoch gewöhnlich nur in geringen Mengen.
Behandlung zur Entfernung des organischen Polymeren
Nach Formierung der mit anorganischem Material bela-denen Polymer-Vorstufe der Hohlfaser kann die Faser vorzugsweise getrocknet, oder gelagert und getrocknet wie oben erläutert, oder direkt in eine Behandlungsstufe zur Entfernung des organischen Polymeren aus der Faser geführt werden. Dies kann durch Erhitzen zur Zersetzung und/oder Reaktion des organischen Polymeren bewerkstelligt werden. Dies kann in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre zur Unterstützung einer Reduktion des anorganischen Materials durchgeführt werden, obwohl dies nicht immer erforderlich ist.
Wie oben bereits erwähnt, können die Reaktionsprodukte, die aus dem organischen Polymeren gebildet worden sind, dazu dienen, die anderen Stufen des Verfahrens zu fördern. Beispielsweise kann der in dem Polymeren vorhandene Wasserstoff und Kohlenstoff als ausgezeichnete Quelle für eine reduzierende Umgebung dienen. Diese Umgebung hilft, Metallverbindungen, z.B. Oxide, zu elementarem Metall zu reduzieren.
Die das anorganische Material enthaltende Faser kann gegebenenfalls einer Reduktion und/oder Oxidation unterworfen werden. (Es ist selbstverständlich zu erkennen, dass
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
641501
weder eine Reduktion noch eine Oxidation erforderlich sein kann, wenn das anorganische Material in der Polymerlösung in der für ein Sintern gewünschten chemischen Form dispergiert vorliegt). Vorzugsweise wird eine geeignete Atmosphäre unmittelbar vor dem Zeitpunkt, wo die Faser der Reduktion und/oder Oxidationstemperatur unterworfen wird, vorgesehen. Beispielsweise kann dies bei einer Reduktion durch kontinuierliches Hindurchführen der Polymer-Vorstufe der Hohlfaser, die mit einem reduzierfähigen anorganischen Material beladen ist, durch einen kommerziell verfügbaren Ofen bewirkt werden. Man kann veranlassen, dass eine Atmosphäre, die beispielsweise Wasserstoff enthält, im Gegenstrom und in Kontakt damit strömt. Wenn die Faser zuerst mit der Hitze des Ofens in Berührung kommt, werden die restlichen flüchtigen Komponenten ausgasen. Wenn die Temperatur sich den reduzierenden Temperaturen nähert, wird das reduzierfähige anorganische Material, beispielsweise Metallverbindungen, in elementares Metall umgewandelt und die Reaktionsprodukte gasen aus.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung und der vorliegenden Beschreibung lässt sich erkennen, dass der Temperaturbereich, bei welchem die Entfernung des Polymeren und die Reduktion und/oder Oxidation erfolgen wird, und die Sintertemperaturen, sich bis zu einem gewissen Ausmass überlappen können. Mit anderen Worten kann ein gewisses Sintern bei den Temperaturen auftreten, bei welchen die Entfernung des Polymeren und die Reduktion und/oder Oxidation durchgeführt wird, obwohl es bevorzugt wird, dass die Temperatur derart sei, dass eine Reduktion unmittelbar vor dem Sintern stattfindet. Die bevorzugten Temperaturen, bei welchen reduzierfähige anorganische Materialien, d.h. Metallverbindungen, reduziert werden, sind dem Fachmann wohlbekannt, beziehungsweise ist eine Bestimmung dieser Temperaturen im Rahmen seines Erfahrungsbereiches möglich.
Die bevorzugte reduzierende Umgebung kann durch eine beliebige Atmosphäre gewährleistet sein, die eine Wasserstoffquelle vorsieht. Beispielsweise kann eine derartige Atmosphäre reinen Wasserstoff, gecrackte Kohlenwasserstoffe, dissoziierten Ammoniak, Kombinationen davon, Kombinationen aus einem oder mehreren derartiger Gase und anderen Gasen oder Dämpfen enthalten, welche die Reduktionsreaktion nicht in wesentlicher Weise störend beeinflussen. Die Reaktionsprodukte aus der Zersetzung und/ oder der Oxidation des Polymeren sind wertvolle Hilfen zur Schaffung der reduzierenden Atmosphäre.
Feste reduzierende Materialien, wie beispielsweise Kohlenstoff, können in Kombination mit dem Wasserstoff liefernden Gas nur dort verwendet werden, wo die Reaktionsteilnehmer (z.B. CO und CO2) angemessen «ausgasen» und keine zurückbleibenden Elemente in der gesinterten Faser zurücklassen, welche die gewünschten Fasereigenschaften störend beeinflussen. Beispielsweise kann Kohlenstoff ein gewünschter Zusatz zu dem Oxidpulver, wie oben angegeben, sein, wobei das Endprodukt eine Stahlzubereitung ist und der zurückbleibende Kohlenstoff ein notwendiges Element für die fertiggestellte Faser darstellt.
Die Oxidation des anorganischen Materials kann bei geeigneten Temperaturen unter geeigneten Drucken und Atmosphären durchgeführt werden. Luft ist die bevorzugte Atmosphäre. Die Oxidationstemperaturen sind gewöhnlich gut bekannt oder leicht zu ermitteln. Gleichzeitige Oxidation und Reduktion kann beispielsweise bei der Bildung von Cermets erfolgen. Die erhaltene Faser mit einem Gehalt an sinterfähigem, anorganischen Material kann dann direkt in eine Sinterzone geführt werden.
Sintern unter Formierung der anorganischen Faser
Der Ausdruck «Sintern» soll eine Agglomeration durch Schmelzen und Verbinden des sinterfähigen anorganischen Materials bis zumindest dem Punkt einschliessen, bei welchem das teilchenförmige Material eine monolithische Struktur ausbildet. Das Sintern sollte eine Faser schaffen, die im Vergleich zu einer Faser, welche die vorhergehenden Stufen durchlaufen hat und nicht gesintert ist, eine wesentliche Festigkeit aufweist. Das Sintern muss unter Bedingungen durchgeführt werden, die sicherstellen, dass der gewünschte Wertigkeitszustand erreicht oder unter ausreichenden Temperaturen aufrechterhalten wird, und während eines Zeitraums, der das Eintreten des Schmelzens und Verbindens ermöglicht.
Bei der Herstellung der Hohlfasern gemäss der vorliegenden Erfindung gibt es nur geringe oder keine Beschränkungen hinsichtlich der Aufheizrate für das Sintern. Beispielsweise kann das Sintern einer Nickel-Eisenlegierung-Faser im Bereich von etwa 950°C bis etwa 1200°C während 15 bis 5 Minuten durchgeführt werden. Eine unter diesen Bedingungen hergestellte Nickel-Eisenlegierung-Faser ist eine ausgezeichnete Faser. Gewöhnlich sind in ähnlicher Weise wie die Reduktions- und Oxidationstemperaturen auch die bevorzugten Sintertemperaturen der anorganischen Materialien wohlbekannt oder leicht zu ermitteln.
Während der Entfernung des organischen Polymeren, der gegebenenfalls erfolgenden Reduktion und/oder Oxidation des anorganischen Materials und der Sinterstufen, müssen geeignete Bedingungen aufrechterhalten werden, um eine Beschädigung oder Zerstörung der Struktur und der Unversehrtheit der Faserwand zu vermeiden. Ein Schrumpfungsverhältnis (fertiggestellte Faser zur Vorstufen-Faser) im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,9, üblicherweise im Bereich von 0,3 bis 0,6, ist zu erwarten. Das heisst, die Vorstufe der Hohlfaser wird oftmals in die fertiggestellte Hohlfaser unter einer wesentlichen Reduktion der Abmessungen überführt. Dies ist während dieser Verfahrensstufen zu erwarten. Beispielsweise wird die Faser in der Länge wesentlich reduziert, und der Aussendurchmesser und die Wandung der Faser werden, obwohl sie in ihrem relativen Verhältnis verbleiben, ebenfalls in den Abmessungen reduziert. Während dieser Stufen müssen Vorrichtungen vorgesehen werden, um die Faser zu handhaben, wenn sie schrumpft. Besonders ist der Punkt unmittelbar vor dem Sintern entscheidend, wo die Faser ziemlich brüchig ist. Bei diesem Punkt muss besonders Sorge dafür getragen werden, Vorrichtungen vorzusehen, die eine derartige Schrumpfung ohne Beschädigung der Faser erlauben. Wenn beispielsweise die Faser bei diesem Punkt an einer fördernden Oberfläche haftet, kann sie brechen, wenn sie schrumpft. Ein Verfahren zur Handhabung der Faser an diesem Punkt besteht darin, eine Vorstufen-Faser, die zur Schaffung von besseren Handhabungseigenschaften beispielsweise mit Wasser vorbehandelt sein kann, in den Ofen mittels eines Förderbandes einzuführen, welches aus einem Material hergestellt ist, das unter den Betriebsbedingungen des Ofens keine Haftung zu der Faser aufweist. Dieses Förderband kann die Faser mit der Geschwindigkeit der fertiggestellten Faser beim Verlassen des Ofens transportieren. Die Beschickungsgeschwindigkeit der Vorstufen-Faser ist schneller als die Geschwindigkeit der fertiggestellten Faser. Die Geschwindigkeit der Vorstufen-Faser kann unter Berücksichtigung der eintretenden Schrumpfung eingestellt werden.
Ein besonders wichtiges Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Fähigkeit, Fasern herzustellen, die relativ feste und dichte Wandungen aufweisen. Dieses Merkmal ist überraschend, da das Polymere der Polymer-Vorstufe der Faser die kontinuierliche Phase ist, welche, wie oben diskutiert, entfernt wird. Es wurde gefunden, dass die fertigge8
s
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
9
641501
stellte Faser nach dem Sintern gewöhnlich ziemlich fest und dicht ist, obwohl das Polymere aus der Faserwand einer Vor-stufen-Faser entfernt wurde. Obwohl man erwarten könnte, dass Schrumpfung und Verringerung der Zwischenräume zwischen den Teilchen des anorganischen Materials auftreten könnte, wenn das anorganische Material reduziert, oxidiert und/oder gesintert wird, ist die Bildung einer Faserwand, die fest und dicht ist, d.h. die einen Durchgang von Flüssigkeiten inhibiert, sowohl erwünscht als auch unerwartet. Dieses Phänomen scheint über die ganze Faserwand hinweg einzutreten, wo immer auch das Polymere entfernt wurde. Es wurde insbesondere beobachtet, wenn man Metallverbindungen, z.B. Oxide, zur Umwandlung in elementares Metall verwendet.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch Hohlfasern mit einer porösen Wand liefern. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass man die Faserwand mit einer Flüssigkeit behandelt, die eine gewisse Wechselwirkung mit dem Material der Wand unter Bildung einer porösen Wand hat. Beispielsweise kann eine Polymer-Vor-stufe der Nickeloxid enthaltenden Faser zu einer gleichmässigen porösen Wandoberfläche durch Einführen von Ammoniakgas in die Atmosphäre in dem Ofen erhalten werden, s Eine andere Möglichkeit zur Erzielung einer porösen Faserwand besteht darin, eine relativ kleine Menge an feinem, teilchenförmigen Material einzuführen, welches an dem Sintervorgang nicht oder in einem geringeren Ausmass teilnimmt. Das Inkorporieren von derartigen feinen teilchen-lo förmigen Materialien in die ein anorganisches Material enthaltende Polymerlösung während ihrer Herstellung kann zu einer porösen Faserwand in der fertiggestellten anorganischen Faser führen.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene 15 Hohlfaser ist im Vergleich zu der Faser-Vorstufe und den Fasern aus den dazwischenliegenden Stufen fest. Die fertiggestellten Fasern können flexibel genug sein, um auf Bobinen gelagert zu werden.
B
Claims (13)
- 641 5012PATENTANSPRÜCHE1. Verfahren zur Herstellung von anorganischen Hohlfasern, dadurch gekennzeichnet, dass man(a) eine Lösung eines organischen, faserbildenden Polymeren herstellt, die ein sinterfähiges, anorganisches Material oder ein Material, aus dem ein sinterfähiges anorganisches Material hergestellt werden kann, in gleichmässig disper-gierter Form enthält,(b) die das anorganische Material enthaltende Polymerlösung durch eine Hohlfaser-Spinndüse extrudiert,(c) eine Polymer-Vorstufe der Hohlfaser, die mit dem anorganischen Material beladen ist, bildet,(d) die Polymer-Vorstufe der Hohlfaser zur Entfernung des organischen Polymeren behandelt und(e) das erhaltene anorganische Material in Hohlfaser-Form sintert.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Polymerlösung dispergierte anorganische Material eine Metallverbindung einschliesst, die vor oder während des Sinterns reduziert wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Polymerlösung dispergierte anorganische Material ein Metalloxid einschliesst.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Polymerlösung dispergierte Metalloxid Nikkeioxid oder Nickeloxid und ein Oxid eines Metalles einschliesst, das eine Nickellegierung bildet.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid, welches eine Nickellegierung bildet, Eisenoxid ist.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die das anorganische Material enthaltende Polymerlösung direkt in ein Koagulierbad extrudiert wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Koaguliermittel in den Faserhohlraum der Faser, so wie sie extrudiert wird, injiziert.
- 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaguliermittel Wasser einschliesst.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die das anorganische Material enthaltende Polymerlösung vor dem In-Berührung-bringen mit dem Koagulierbad durch ein Gas hindurchgeführt wird.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Koaguliermittel in den Faserhohlraum der Faser, so wie sie extrudiert wird, injiziert.
- 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaguliermittel Wasser einschliesst.
- 12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaguliermittel Äthylenglykol einschliesst.
- 13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaguliermittel Äthylenglykol einschliesst.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/906,503 US4222977A (en) | 1978-05-16 | 1978-05-16 | Process to produce inorganic hollow fibers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH641501A5 true CH641501A5 (de) | 1984-02-29 |
Family
ID=25422552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH449279A CH641501A5 (de) | 1978-05-16 | 1979-05-15 | Verfahren zur herstellung von anorganischen hohlfasern. |
Country Status (25)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4222977A (de) |
JP (1) | JPS54151619A (de) |
AU (1) | AU519595B2 (de) |
BE (1) | BE876256A (de) |
BR (1) | BR7902973A (de) |
CA (1) | CA1124475A (de) |
CH (1) | CH641501A5 (de) |
DD (1) | DD143636A5 (de) |
DE (1) | DE2919510A1 (de) |
DK (1) | DK199079A (de) |
ES (1) | ES480469A1 (de) |
FR (1) | FR2436202A1 (de) |
GB (1) | GB2024788B (de) |
HK (1) | HK33183A (de) |
HU (1) | HU178060B (de) |
IL (1) | IL57289A (de) |
IN (1) | IN149362B (de) |
IT (1) | IT1113396B (de) |
MX (1) | MX150501A (de) |
NL (1) | NL7903718A (de) |
NO (1) | NO791619L (de) |
PL (1) | PL117026B1 (de) |
PT (1) | PT69613A (de) |
SE (1) | SE7904253L (de) |
ZA (1) | ZA792346B (de) |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4777154A (en) * | 1978-08-28 | 1988-10-11 | Torobin Leonard B | Hollow microspheres made from dispersed particle compositions and their production |
US4637990A (en) * | 1978-08-28 | 1987-01-20 | Torobin Leonard B | Hollow porous microspheres as substrates and containers for catalysts and method of making same |
US4743545A (en) * | 1984-08-09 | 1988-05-10 | Torobin Leonard B | Hollow porous microspheres containing biocatalyst |
US5212143A (en) * | 1978-08-28 | 1993-05-18 | Torobin Leonard B | Hollow porous microspheres made from dispersed particle compositions |
US4671909A (en) * | 1978-09-21 | 1987-06-09 | Torobin Leonard B | Method for making hollow porous microspheres |
US4312670A (en) * | 1980-01-29 | 1982-01-26 | National-Standard Company | System for stretch casting filamentary shaped bodies |
US4348458A (en) * | 1980-09-08 | 1982-09-07 | Monsanto Company | Coiled inorganic monolithic hollow fibers |
US4515742A (en) * | 1980-12-18 | 1985-05-07 | UBE Industires, Ltd. | Continuous inorganic fibers and process for production thereof |
US4409158A (en) * | 1981-01-22 | 1983-10-11 | Pq Corporation | Spray drying method of preparing hollow fibers |
FR2512075B1 (fr) * | 1981-08-31 | 1985-07-12 | Accumulateurs Fixes | Procede de decarbonation de fibres metallisees et application de ce procede a la realisation de supports frittes, notamment pour electrodes |
US4752515A (en) * | 1985-06-17 | 1988-06-21 | Mitsubishi Chemical Industries | Alumina fiber structure |
US5019311A (en) * | 1989-02-23 | 1991-05-28 | Koslow Technologies Corporation | Process for the production of materials characterized by a continuous web matrix or force point bonding |
US5783139A (en) * | 1990-04-18 | 1998-07-21 | Curran; Dennis John Gerard | Ceramic materials |
NL9300642A (nl) * | 1993-04-15 | 1994-11-01 | Tno | Werkwijze voor de vervaardiging van keramische holle vezels, in het bijzonder holle vezelmembranen voor microfiltratie, ultrafiltratie en gasscheiding. |
JPH08213026A (ja) * | 1994-11-28 | 1996-08-20 | Katayama Tokushu Kogyo Kk | 電池電極基板用金属多孔体、電池電極板およびその製造方法 |
US6485813B1 (en) | 1997-03-07 | 2002-11-26 | Koslow Technologies Corp. | Method of stabilizing composite media and media produced thereby |
EP0999908B1 (de) * | 1997-08-08 | 2002-05-08 | Abb Lummus Global Inc. | Verfahren zur herstellung von porösen faserstrukturen |
US5972027A (en) * | 1997-09-30 | 1999-10-26 | Scimed Life Systems, Inc | Porous stent drug delivery system |
NL1007456C2 (nl) * | 1997-11-05 | 1999-05-07 | Tno | Werkwijze voor het vervaardigen van holle vezelmembranen voor microfiltratie, ultrafiltratie of gasscheiding. |
FR2776287B1 (fr) * | 1998-03-20 | 2000-05-12 | Ceramiques Tech Soc D | Materiau ceramique poreux massif homogene |
DE10155901A1 (de) * | 2001-11-14 | 2003-05-15 | Mann & Hummel Filter | Verfahren zur Erzeugung von einer Beschichtung auf einer Hohlfaser |
DE10210626A1 (de) * | 2002-03-11 | 2003-09-25 | Transmit Technologietransfer | Verfahren zur Herstellung von Hohlfasern |
US7163596B2 (en) * | 2002-06-07 | 2007-01-16 | E. I. Du Pont Nemours And Company | Fibers and ribbons for use in the manufacture of solar cells |
DE102005005464B4 (de) * | 2005-02-04 | 2007-06-14 | Uhde Gmbh | Verbunde keramischer Hohlfasern, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
DE102005005467A1 (de) * | 2005-02-04 | 2006-08-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verbunde keramischer Hohlfasern, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
US20090169884A1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-02 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Hollow organic/inorganic composite fiber , hollow ceramic fiber, and methods of making the same |
US8268041B2 (en) * | 2008-06-30 | 2012-09-18 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Hollow organic/inorganic composite fibers, sintered fibers, methods of making such fibers, gas separation modules incorporating such fibers, and methods of using such modules |
KR101185490B1 (ko) * | 2009-12-31 | 2012-10-02 | 한국에너지기술연구원 | 무기질 중공사 및 그 제조 방법 |
FR3019563B1 (fr) * | 2014-04-03 | 2016-04-29 | Centre Nat Rech Scient | Procede de preparation de fibres macroscopiques de dioxyde de titane par extrusion unidirectionnelle continue, fibres obtenues et applications |
CN104178822B (zh) * | 2014-07-30 | 2016-08-24 | 东华大学 | 柔性无机纤维材料及其制备方法 |
EP3297971B1 (de) | 2015-05-19 | 2022-03-16 | Basf Se | Gasdichtes, mehrschichtiges verbundrohr |
US10889915B2 (en) | 2018-01-31 | 2021-01-12 | Saudi Arabian Oil Company | Producing fibers using spinnerets |
US11406941B2 (en) | 2020-02-14 | 2022-08-09 | Saudi Arabian Oil Company | Thin film composite hollow fiber membranes fabrication systems |
US11253819B2 (en) | 2020-05-14 | 2022-02-22 | Saudi Arabian Oil Company | Production of thin film composite hollow fiber membranes |
Family Cites Families (47)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2571457A (en) * | 1950-10-23 | 1951-10-16 | Ladisch Rolf Karl | Method of spinning filaments |
US3075241A (en) * | 1955-03-08 | 1963-01-29 | Schiesser Ag Trikotfabriken | Multiple hole spinning nozzle and process of manufacture |
US2900708A (en) * | 1956-02-16 | 1959-08-25 | Marvalaud Inc | Apparatus for producing alloy and bimetallic filaments |
US2993018A (en) * | 1958-01-28 | 1961-07-18 | Files De Calais | Production of coloured filaments, threads and the like from viscose |
NL110568C (de) * | 1958-08-06 | |||
US2942931A (en) * | 1959-05-05 | 1960-06-28 | Rayonier Inc | Viscose process |
US3226263A (en) * | 1960-07-20 | 1965-12-28 | Leesona Corp | Fuel cell electrodes |
US3111396A (en) * | 1960-12-14 | 1963-11-19 | Gen Electric | Method of making a porous material |
US3246764A (en) * | 1961-11-30 | 1966-04-19 | Du Pont | Fluid separation |
GB1070013A (en) * | 1963-03-01 | 1967-05-24 | Btr Industries Ltd | Improvements in or relating to the production of metal phosphorodiamidates and their conversion to foamed products |
US3390106A (en) * | 1963-04-05 | 1968-06-25 | Chemotronics International Inc | Cellular products |
US3281261A (en) * | 1963-08-30 | 1966-10-25 | Deering Milliken Res Corp | Method of preparing refractory metal oxide coated carbonized acrylic textile fibers |
US3406025A (en) * | 1966-12-19 | 1968-10-15 | Union Carbide Corp | Process for producing metal fibers, textiles and shapes |
US3287112A (en) * | 1963-11-26 | 1966-11-22 | Selas Corp Of America | Production of filter membranes |
US3400189A (en) * | 1964-09-14 | 1968-09-03 | Dow Chemical Co | Process for centrifugally spinning hollow or filled filaments |
US3503844A (en) * | 1965-03-11 | 1970-03-31 | Commissariat Energie Atomique | Cord for coating by blowpipe projection |
US3436248A (en) * | 1965-03-25 | 1969-04-01 | Metco Inc | Flame spraying exothermically reacting intermetallic compound forming composites |
GB1172855A (en) * | 1966-04-14 | 1969-12-03 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to Processes for Producing Fibre-reinforced Sintered Metals |
US3445361A (en) * | 1966-05-04 | 1969-05-20 | Horizons Research Inc | Whisker reinforced composite materials produced by electrophoretic deposition |
US3498909A (en) * | 1966-12-29 | 1970-03-03 | Mc Donnell Douglas Corp | Desalination apparatus and process |
US3565749A (en) * | 1967-02-27 | 1971-02-23 | Fmc Corp | High temperature resistant structures |
GB1226553A (de) * | 1967-06-27 | 1971-03-31 | ||
US3433632A (en) * | 1967-06-30 | 1969-03-18 | Union Carbide Corp | Process for producing porous metal bodies |
GB1207408A (en) * | 1967-08-17 | 1970-09-30 | Allied Chem | A process for melt spinning hollow filaments and spinnerets for use therewith |
US3529044A (en) * | 1968-02-28 | 1970-09-15 | Celanese Corp | Production of inorganic fibrous materials |
US3713865A (en) * | 1968-07-05 | 1973-01-30 | Ducommun Inc | Composite product and method of making same |
US3640693A (en) * | 1969-02-03 | 1972-02-08 | United Aircraft Corp | Method of forming silicon compound fibers |
US3639953A (en) * | 1969-08-07 | 1972-02-08 | Kanegafuchi Spinning Co Ltd | Method of producing carbon fibers |
CA1097469A (en) * | 1969-10-17 | 1981-03-17 | Gerhard Winter | Production of inorganic fibres |
US3671228A (en) * | 1969-10-30 | 1972-06-20 | Battelle Development Corp | Method of making high-density sintered metal |
US3897221A (en) * | 1970-07-13 | 1975-07-29 | Atomic Energy Commission | Porous metal structure |
US4010233A (en) * | 1970-11-06 | 1977-03-01 | Bayer Aktiengesellschaft | Production of inorganic fibers |
US3725186A (en) * | 1970-11-25 | 1973-04-03 | Nat Beryllia Corp | Composite ceramic articles |
US3697262A (en) * | 1971-01-15 | 1972-10-10 | Nat Standard Co | Method of handling shrinkable material |
US3907954A (en) * | 1971-02-12 | 1975-09-23 | Bayer Ag | Production of fibers containing silicon-oxygen bonds |
BE785737A (fr) * | 1971-07-05 | 1973-01-02 | Ici Ltd | Fibres d'oxydes metalliques |
BE792840A (fr) * | 1971-12-30 | 1973-03-30 | Ampex | Particules de fer magnétique aciculaires stables |
GB1425934A (en) * | 1972-03-15 | 1976-02-25 | Ici Ltd | Alumina |
US3791798A (en) * | 1972-07-24 | 1974-02-12 | Nat Standard Co | Metal bonding with sintering |
US3975478A (en) * | 1974-08-14 | 1976-08-17 | Monsanto Company | Method for producing highly permeable acrylic hollow fibers |
JPS5834566B2 (ja) * | 1975-02-27 | 1983-07-27 | 三菱レイヨン株式会社 | チユウクウムキセンイノセイゾウホウホウ |
US4104445A (en) * | 1975-10-20 | 1978-08-01 | Monsanto Company | Method for making steel wire |
US4118225A (en) * | 1975-10-28 | 1978-10-03 | Monsanto Company | Method for producing fibrous steel matts |
US4089921A (en) * | 1975-11-05 | 1978-05-16 | Monsanto Company | Process for sintered bi-metallic filamentary composites |
US4023489A (en) * | 1976-02-06 | 1977-05-17 | Burroughs Corporation | Document endorsing control circuitry and method for minimizing power consumption requirements |
US4105548A (en) * | 1977-02-22 | 1978-08-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Separation device of rigid porous inorganic hollow filament and use thereof |
US4175154A (en) * | 1977-12-22 | 1979-11-20 | Gaf Corporation | Sheet backing for decorative covering material |
-
1978
- 1978-05-16 US US05/906,503 patent/US4222977A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-05-11 NL NL7903718A patent/NL7903718A/xx not_active Application Discontinuation
- 1979-05-11 ES ES480469A patent/ES480469A1/es not_active Expired
- 1979-05-14 IT IT22670/79A patent/IT1113396B/it active
- 1979-05-15 CA CA327,584A patent/CA1124475A/en not_active Expired
- 1979-05-15 NO NO791619A patent/NO791619L/no unknown
- 1979-05-15 SE SE7904253A patent/SE7904253L/xx not_active Application Discontinuation
- 1979-05-15 JP JP6097979A patent/JPS54151619A/ja active Pending
- 1979-05-15 PL PL1979215591A patent/PL117026B1/pl unknown
- 1979-05-15 GB GB7916886A patent/GB2024788B/en not_active Expired
- 1979-05-15 MX MX177654A patent/MX150501A/es unknown
- 1979-05-15 ZA ZA792346A patent/ZA792346B/xx unknown
- 1979-05-15 IL IL57289A patent/IL57289A/xx unknown
- 1979-05-15 DK DK199079A patent/DK199079A/da unknown
- 1979-05-15 DE DE19792919510 patent/DE2919510A1/de not_active Ceased
- 1979-05-15 BE BE0/195164A patent/BE876256A/xx not_active IP Right Cessation
- 1979-05-15 PT PT69613A patent/PT69613A/pt unknown
- 1979-05-15 HU HU79MO1046A patent/HU178060B/hu unknown
- 1979-05-15 DD DD79212897A patent/DD143636A5/de unknown
- 1979-05-15 AU AU47063/79A patent/AU519595B2/en not_active Ceased
- 1979-05-15 FR FR7912353A patent/FR2436202A1/fr active Granted
- 1979-05-15 BR BR7902973A patent/BR7902973A/pt unknown
- 1979-05-15 CH CH449279A patent/CH641501A5/de not_active IP Right Cessation
- 1979-05-15 IN IN502/CAL/79A patent/IN149362B/en unknown
-
1983
- 1983-09-01 HK HK331/83A patent/HK33183A/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1113396B (it) | 1986-01-20 |
IN149362B (de) | 1981-11-14 |
ES480469A1 (es) | 1980-10-01 |
IL57289A0 (en) | 1979-09-30 |
HU178060B (en) | 1982-02-28 |
CA1124475A (en) | 1982-06-01 |
JPS54151619A (en) | 1979-11-29 |
AU519595B2 (en) | 1981-12-10 |
IL57289A (en) | 1983-03-31 |
ZA792346B (en) | 1980-08-27 |
GB2024788B (en) | 1982-07-28 |
NL7903718A (nl) | 1979-11-20 |
AU4706379A (en) | 1979-11-22 |
DE2919510A1 (de) | 1979-11-22 |
FR2436202A1 (fr) | 1980-04-11 |
FR2436202B1 (de) | 1983-06-17 |
HK33183A (en) | 1983-09-09 |
BR7902973A (pt) | 1979-11-27 |
GB2024788A (en) | 1980-01-16 |
SE7904253L (sv) | 1980-01-28 |
PL215591A1 (de) | 1980-02-25 |
MX150501A (es) | 1984-05-16 |
DK199079A (da) | 1979-11-17 |
BE876256A (fr) | 1979-11-16 |
IT7922670A0 (it) | 1979-05-14 |
DD143636A5 (de) | 1980-09-03 |
PT69613A (en) | 1979-06-01 |
NO791619L (no) | 1979-11-19 |
US4222977A (en) | 1980-09-16 |
PL117026B1 (en) | 1981-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CH641501A5 (de) | Verfahren zur herstellung von anorganischen hohlfasern. | |
DE2919560C2 (de) | ||
DE68923319T2 (de) | Fluorkohlenstoff- Membranen und Verfahren zur Herstellung von Fluorkohlenstoff-Membranen. | |
DE69003879T2 (de) | Poröses Material aus Polytetrafluorethylen und Verfahren zu dessen Herstellung. | |
DE69400874T2 (de) | Verfahren zur herstellung von keramischen hohlfasermembranen zur mikorfiltration, ultrafiltration und gastrennung | |
DE19910012C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Formkörpern | |
EP2196254B1 (de) | Hydrophobe ozonstabile PVDF-Membran mit hoher mechanischer Stabilität | |
DE3141982A1 (de) | Bienenwabenfoermiger kohlenstofformkoerper und verfahren zu dessen herstellung | |
DE4308368C2 (de) | Poröses Polytetrafluorethylen (PTFE) sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE10226969B4 (de) | Aktivierte Kohlenstofffasern und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE4113420A1 (de) | Polyacrylnitril-hohlfaeden aus speziellen spinnloesungen nach dem dry/wet- oder nass-spinnverfahren | |
EP0907620B1 (de) | Verfahren zur stabilisierung von sinterschaum und zur herstellung von offenzelligen sinterschaumteilen | |
DE102005056491B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Elementen, insbesondere mit mindestens einer Dimension im Mikro- oder Nanobereich, und entsprechend hergestelltes Element, insbesondere Mikro- oder Nanohohlfaser | |
EP0372207A2 (de) | Verfahren zur Erzeugung glatter Oberflächen auf Gegenständen aus Polymeren von Ethylen, Propylen, Butadien und Polystyrol | |
DE2413221A1 (de) | Verfahren zur herstellung von poroesen polytetrafluoraethylenfolien | |
DE2459475A1 (de) | Verfahren zur herstellung von geformten poroesen metallstrukturen | |
DE2643930C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus hexagonalem Bornitrid | |
DE3537208A1 (de) | Formkoerper auf der basis eines gesinterten siliciumnitrids sowie ihre verwendung bei der verarbeitung schmelzfluessiger nickellegierungen | |
DE2657943C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von offenporigen polymeren Materialien | |
DE112005001028B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von porösem Ammonium-Nitrat | |
DE1911278C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffasern oder -fäden | |
DE3329578A1 (de) | Poren aufweisende polyvinylidenfluorid-formkoerper | |
DE2118471A1 (de) | Verfahren zur herstellung temperaturbestaendiger, poroeser, anorganischer formkoerper | |
DE2118489A1 (de) | Bor und Kohlenstoff enthaltende Formkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DD290859A5 (de) | Verfahren zur herstellung von elektrokatalytisch aktiven wolframcarbid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUE | Assignment |
Owner name: PERMEA, INC. |
|
PL | Patent ceased |