DE102005018874B4

DE102005018874B4 - Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte und Fasermatte

Info

Publication number: DE102005018874B4
Application number: DE200510018874
Authority: DE
Inventors: Stefan Hubert; Bob Panza; Oliver Dr. Forberich; Ludwig M. Wirth
Original assignee: Ceramat S Coop
Current assignee: Orkli SCL
Priority date: 2005-04-23
Filing date: 2005-04-23
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2025-04-24
Also published as: DE102005018874A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte (10) aus keramischen Fasern (12), wobei eine wässrige Aufschlämmung (18) aus den keramischen Fasern (12) zusammen mit einem organischen Binder und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen in einem Behälter (14) angesetzt wird, wobei nach dem Entwässern der Aufschlämmung (18) eine Rohmatte (16) mit durch den Binder zumindest teilweise zusammengehaltenen Fasern (12) erzeugt wird, aus der die Fasermatte (10) durch Formgebung, Trocknung und gegebenenfalls noch eine Weiterbearbeitung hergestellt wird, wobei der Aufschlämmung (18) kationische oder anionische, grenzflächenaktive Stoffe zugesetzt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Fasern (12) im Behälter (14) gemäß ihrer Oberflächenladung und dem verwendeten anionischen bzw. kationischen Stoff ohne äußeres elektrisches Spannungsfeld in einer Vorzugsrichtung (x, y) ausrichten, wobei sich die Fasern (12) zumindest während des Absinkens im Behälter (14) in die Vorzugsrichtungen ausrichten, und wobei die Anzahl der sich in Vorzugsrichtung ausrichtenden Fasern (12) mit steigendem Anteil der zugesetzten kationischen oder anionischen,...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte aus keramischen Fasern, wobei eine wässrige Aufschlämmung aus den keramischen Fasern zusammen mit einem organischen Binder und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen in einem Behälter angesetzt wird. Nach dem Entwässern der Aufschlämmung wird eine Rohmatte mit durch den Binder zumindest teilweise zusammengehaltenen Fasern erzeugt, aus der die Fasermatte durch Formgebung, Trocknung und gegebenenfalls noch eine Weiterbearbeitung hergestellt wird, wobei der Aufschlämmung kationische oder anionische, grenzflächenaktive Stoffe zugesetzt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Fasermatte aus keramischen Fasern, hergestellt nach dem Verfahren.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, aus keramischen Fasern, beispielsweise Siliziumkarbidfasern, hochtemperaturfeste Brennermatten für den Einsatz in Heißwassergeräten, Boilern und Heizungen herzustellen. Eine derartige Brennermatte wird aus einer so genannten Rohmatte hergestellt. Dabei werden keramische Fasern definierter Längen von beispielsweise 3 mm, 6 mm und 9 mm in einem Gefäß mit organischem Binder als wässrige Aufschlämmung angesetzt. Nach der Entwässerung liegt die Rohmatte als so genanntes Wirrvlies vor, welches dann als Rollenware zur Weiterverarbeitung in die Produktion geliefert wird. Das so hergestellte Vlies ist von der Faserverteilung her beliebig im x-y-z-Raum verteilt. Um jede einzelne Faser und insbesondere um jeden einzelnen Knotenpunkt ist eine dünne Schicht des organischen Binders ausgebildet, die der Rohmatte eine mechanische Stabilität verleiht, die ausreichend ist, bis die nächsten Prozessschritte folgen.
Eine derartige Fasermatte kann auch als thermisches Dämmmaterial eingesetzt werden. Hierbei soll mit einer möglichst dünnen Dämmmatte eine besonders gute Dämmwirkung erzielt werden.
Aufgrund der ungeordneten Verteilung und Orientierung der Fasern in der als Wirrvlies ausgebildeten Rohmatte kann die Wärmeleitfähigkeit der aus einer derartigen Rohmatte hergestellten Fasermatte und deren mechanische Festigkeit nicht bezüglich einer vorgegebenen Raumrichtung definiert eingestellt werden. Vielmehr weist eine auf einem Wirrvlies basierende Fasermatte eine im x-y-z-Raum beliebig verteilte Wärmeleitfähigkeit und eine relativ geringe Biegebruchfestigkeit auf.
Für den Einsatz als Brennermatte ist es jedoch wichtig, dass durch eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Erstreckungsebene der Brennermatte eine möglichst große Rückschlagfestigkeit erreicht wird, damit die in einem Brenner erzeugte Wärme nur begrenzt vom heißen Verbrennungsraum in die kalte Mischkammer geführt wird.
Beim Einsatz als thermisches Dämmmaterial soll die Dämmfähigkeit möglichst hoch, d. h. die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Erstreckungsebene der Brennermatte möglichst gering sein. So kann bei gleicher Dämmwirkung die Dicke der Schicht herabgesetzt und damit Kosten gespart werden.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die mechanische Festigkeit einer Fasermatte durch gezieltes Ausrichten der keramischen Fasern im x-y-z-Raum zu beeinflussen. So beschreibt beispielsweise die DE 31 05 673 A1 das Ausrichten von Fasern durch Erzeugen einer Strömung in der Fasersuspension. Die DE 1469 422 A hingegen schlägt vor, die Fasern in der Dispersion dadurch auszurichten, dass die Dispersion durch eine Düse getrieben wird. Aus der DE 102 49 431 A1 wiederum ist es bekannt, die Fasern eines Vliesmaterials durch Wärmezufuhr auszurichten. Diese bekannten Verfahren zur Ausrichtung von Fasern erfordern jedoch einen erheblichen konstruktiven, vorrichtungstechnischen Aufwand, wodurch das Herstellungsverfah ren insgesamt verteuert wird. Zudem lassen sich durch die bekannten Verfahren zwar die Fasern im Wesentlichen in eine Vorzugsrichtung ausrichten, jedoch ist eine Einstellung der mechanischen Festigkeit und der Ausrichtung der Wärmeleitfähigkeit im x-y-z-Richtung nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich.
Aus der DE 38 10 919 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Faseraggregaten bekannt, bei dem in einem Orientierungsschritt ein dielektrisches Fluid, das darin dispergierte Fasern in Form kurzer Fasern, Haarkristallen oder einem Gemisch derselben enthält, zwischen ein Paar aus Elektroden eingebracht wird, zwischen die eine Wechselspannung angelegt wird. Die einzelnen Fasern in dem dielektrischen Fluid werden auf elektrostatische Weise ausgerichtet, wobei jeweils ein Ende zu einer der Elektroden hin und das andere Ende zu der anderen Elektrode hin zeigt.
Aus der DE 42 31 354 A1 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Faseraggregates bekannt, bei welchem man ein dielektrisches Fluid mit suspendierten Fasern in ein elektrisches Feld einführt, welches in einem Raum zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode erzeugt wird, wodurch die individuellen Fasern elektrostatisch und eindimensional orientiert werden. Die Fasern sind dabei mit einem leitenden Material überzogen, welches in dem dielektrischen Fluid unlöslich ist.
Auch aus der DE 1 914 316 A ist es bekannt, bei der Herstellung eines Halbfertigerzeugnisses die Flüssigsuspension einem elektrischen Feld zur Ausrichtung der Fasern auszusetzen.
Schließlich ist aus der DE 692 18 593 T2 bekannt, dass für die Herstellung eines Filters aus einem Keramikfaser-Keramik-Verbundstoff als eine Komponente der Verbundstruktur eine Fasermatte aus keramischen Fasern hergestellt wird, indem eine wässrige Aufschlämmung dieser Fasern zusammen mit einem organischen Binder in Form eines Phenolharzes in einem Behälter angesetzt wird. Nach dem Entwässern der Aufschlämmung wird eine Rohmatte mit durch den Binder zumindest teilweise zusammengehaltenen Fasern erzeugt, aus der die Fasermatte durch Formgebung, Trocknung und ggf. noch eine Weiterbearbeitung hergestellt wird. Die keramische Fasermatte wird dabei z. B. durch SiC-Fasern gebildet, wobei der Schritt der Weiterbearbeitung eine erste Behandlung in einem CVD-Prozess unter Zuführen von Kohlenstoff umfasst, der sich als Kohlenstoffschicht auf dem Siliciumcarbid-Faserkern absetzt, und wobei der Schritt der Weiterverarbeitung eine zweite Behandlung in einem CVD-Prozess unter zuführen von Siliciumcarbid beinhaltet, das sich als eine Mantelschicht aus Siliciumcarbid auf der mit der Kohlenstoffschicht versehenen SiC-Faser absetzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte aus keramischen Fasern anzugeben, mit welchem die Wärmeleitfähigkeit sowie die mechanische Festigkeit im x-y-z-Raum definiert einstellbar sind. Zudem soll das Herstellungsverfahren besonders einfach und kostengünstig durchzuführen sein. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, eine Fasermatte anzugeben, die eine definierte Wärmeleitfähigkeit sowie eine verbesserte mechanische Festigkeit im x-y-z-Raum aufweist.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte aus keramischen Fasern mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Fasermatte mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.
Demgemäß richten sich die Fasern im Behälter gemäß ihrer Oberflächenladung und dem verwendeten anionischen bzw. kationischen Stoff ohne äußeres elektrisches Spannungsfeld in einer Vorzugsrichtung aus. Die anionischen bzw. kationischen Stoffe können beispielsweise auch ionisierende Flockungsmittel oder ionisierende Binder sein. Abhängig von der Wahl des kationischen oder anionischen, grenzflächenaktiven Stoffes kann die Ausrichtung der Fasern in der Aufschlämmung definiert werden. Je höher der Anteil der zugesetzten kationischen oder anionischen, grenzflächenaktiven Stoffe ist, desto mehr Fasern richten sich in einer Vorzugsrichtung aus. Durch die definierte Ausrichtung der Fasern lässt sich die Wärmeleitfähigkeit sowie die mechanische Festigkeit im x-y-z-Raum definiert einstellen. Der vorrich tungstechnische Aufwand zur Durchführung dieses Herstellungsverfahrens ist gering, zumal nur Zusatzstoffe der Aufschlämmung beigefügt werden müssen.
Die Fasern richten sich zumindest während des Absinkens im Behälter in die Vorzugsrichtungen aus. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass sich die absinkenden Fasern in der Aufschlämmung besonders leicht bewegen und somit auch ausrichten können. Im Bodenbereich des Behälters ist die Beweglichkeit durch die Vielzahl der abgesunkenen Fasern eingeschränkt.
Die Fasern weisen definierte Längen auf, wobei der Aufschlämmung nur Fasern einer ersten und einer zweiten definierten Länge zugesetzt werden. Es werden gemäß der Erfindung somit nicht nur besonders wenig Fasern zur Herstellung der Fasermatte benötigt, vielmehr ist auch nur eine Faserlänge ausreichend.
Die verwendeten Fasern bestehen aus Siliziumkarbid.
Die Fasern werden in einem Weiterbearbeitungsschritt einer ersten Behandlung in einem CVD-Prozess unter Zuführen von Kohlenstoff unterzogen, in welchem sich der Kohlenstoff, als Kohlenstoffschicht auf dem Siliziumkarbid-Faserkern absetzt.
In einem weiteren Bearbeitungsschritt wird eine zweite Behandlung in einem CVD-Prozess unter Zuführen von Siliziumkarbid durchgeführt. Das Siliziumkarbid setzt sich dabei als eine Mantelschicht auf der mit der Kohlenstoffschicht versehenen Siliziumkarbid-Faser ab.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung können sich die Fasern im Behälter in Vorzugsrichtungen ausrichten, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Dadurch wird eine Festigkeitssteigerung erreicht, indem sich die überwiegend dreidimensional gerichteten Fasern wie in einem Netz selbst unterstützen und dabei der überwiegende Teil der Fasern in der Ebene liegt. Senkrecht zu der Ebene sind nur wenige Fasern orientiert. Es sind demnach nur geringe Mengen an Fasern notwendig. Dennoch wird durch die Selbstunterstützung der Fasern eine hohe Biegebruchfestigkeit erreicht. Auch die Wärmeleitfähigkeit in der Ebene ist besonders stark ausgeprägt wohingegen die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Ebene auf ein Minimum reduziert ist.
Um das Absinken der Fasern im Behälter zu begünstigen, können der Aufschlämmung Polyacrylamide, Polyacrylimide, Aminopolyamide oder dergleichen polymere Flockungsmittel zugesetzt werden. Dabei können polymere Flockungsmittel in Mengen von 0,05 Gew.-% bis 12 Gew.-% der Aufschlämmung zugesetzt werden. Aus den abgesunkenen Fasern kann die Rohmatte hergestellt werden.
Erfindungsgemäß ist als Variation des Herstellungsverfahrens vorgesehen, dass der Schritt der Entwässerung der Aufschlämmung das Abschöpfen der Fasern aus dem Behälter und/oder das Ablassen oder Absaugen des Lösungsmittels aus dem Behälter umfasst. Nach der Entwässerung liegt somit eine abgeschöpfte Rohmatte oder aber eine Rohmatte aus abgesunkenen Fasern vor.
In Weiterbildung des erfindungemäßen Verfahrens kann der Schritt der Formgebung der Fasermatte ein Walzen oder Pressen umfassen.
Als eine weitere Variation des Herstellungsverfahrens kann der Schritt der Trocknung bzw. der Weiterbearbeitung eine Wärmebehandlung in einem Ofen umfassen. Dabei können gegebenenfalls die durch den Binder erzeugten Verbindungen zwischen den Fasern aufgebrannt werden, um die Rohmatte weiteren Verarbeitungsschritten zu unterziehen, bei denen eine Verbindung zwischen den Fasern durch Binder nicht erwünscht ist.
Der Schritt der Formgebung kann je nach Einsatzzweck oder Kundenvorgabe ein Zuschneiden und/oder Lochen der Fasermatte oder der Rohmatte umfassen.
Verbindungen zwischen einander angrenzenden Fasern können über die äußere Siliziumkarbid-Schicht gebildet werden.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird die erfindungsgemäße Fasermatte durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt. Die Fasermatte besteht dabei aus keramischen Fasern, die in Vorzugsrichtungen ausgerichtet sind. Die Vorzugsrichtungen der Fasern hegen im Wesentlichen in der Erstreckungsebene der Fasermatte. Die Fasermatte weist eine große mechanische Festigkeit, insbesondere Biegebruchfestigkeit auf, da sich die überwiegend dreidimensional gerichteten Fasern wie in einem Netz selbst unterstützen und dabei der überwiegende Teil der Fasern in der Erstreckungsebene liegt. Senkrecht zu der Erstreckungsebene sind nur wenige Fasern orientiert so dass nur eine geringe Menge an Fasern vorhanden ist. Die Wärmeleitfähigkeit in der Erstreckungsebene ist besonders stark ausgeprägt wohingegen die Wärmeleitfähigkeit senkrecht dazu auf ein Minimum reduziert ist, da der überwiegende Teil der Fasern in der Erstreckungsebene liegt.
Die verwendeten Fasern weisen einen Faserkern aus Siliziumkarbid, eine Zwischenschicht aus Kohlenstoff und eine Mantelschicht aus Siliziumkarbid auf. Ein derartiger Faseraufbau hat sich insbesondere bei der Verwendung als Brennermatte als besonders vorteilhaft erwiesen.
Um eine besonders hohe mechanische Festigkeit zu erreichen, können die Verbindungen zwischen einander angrenzenden Fasern über die äußere Siliziumkarbid-Mantelschicht ausgebildet sein.
In besonders vorteilhafter Weise können die Fasern definierte Längen aufweisen. Dabei weist die Fasermatte nur Fasern einer ersten definierten Länge und einer zweiten definierten Länge auf. Die Verwendung einer Mehrzahl unterschiedlicher Längen ist nicht notwendig. Die Festigkeit der Fasermatte ist auch bei Verwendung nur einer reduzierten Anzahl von Fasern mit zwei Faserlängen nicht beeinträchtigt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 in schematischer Ansicht und in vereinfachter Darstellung eine Anordnung bestehend aus einem Behälter, der mit einer wässrigen Aufschlämmung befüllt ist, die ungerichtete Fasern enthält;
2 in schematischer Ansicht und in vergrößerter Darstellung einen Teilbereich einer Rohmatte;
3 in schematischer Ansicht und in vergrößerter Schnittdarstellung den Aufbau einer in einer Fasermatte verwendeten Faser; und
4 in schematischer Ansicht und in vergrößerter Darstellung einen Teilbereich einer Fasermatte.
1 zeigt in schematischer Ansicht und in vereinfachter Darstellung eine Anordnung bestehend aus einem Behälter 14, der mit einer wässrigen Aufschlämmung 18 befüllt ist, die ungerichtete keramische Fasern 12 aus Siliziumkarbid (SiC) enthält. Die Fasern 12 sind im x-y-z–Raum in beliebiger Orientierung verteilt. Der Aufschlämmung 18 sind nur Fasern 12 mit einer Länge von 6 mm und 9 mm zugesetzt. Auch das Zusetzen von Fasern 12 mit nur einer Länge von 6 mm ist möglich.
Die 1 bis 4 sind keine perspektivischen Darstellungen, so dass jeweils nur die x- und die z-Richtung vollständig dargestellt sind. Eine Erstreckung in y-Richtung ist nicht dargestellt, wobei die y-Richtung jedoch senkrecht in die Zeichenebene hineinweist. Durch das in 1 angedeutete rechtwinklige x-y-z-Koordinatensystem sollen die Raumrichtungen verdeutlicht werden.
Der wässrigen Aufschlämmung 18 sind ein organischer Binder und ein polymeres Flockungsmittel, wie beispielsweise Polyacrylamide, Polyacrylimide oder Aminopolyamide, zugesetzt welche das Absinken der Fasern 12 in der Dispersion begünstigen. Die polymeren Flockungsmittel werden in Mengen von 0,05 Gew.-% bis 12 Gew.-% der Aufschlämmung 18 zugesetzt.
Den dispergierten Fasern sind kationischen oder anionischen, grenzflächenaktive Stoffe bzw. Tenside sowie polymere Flockungsmittel zugesetzt. Gemäß ihrer Oberflächenladung und dem verwendeten anionischen bzw. kationischen Stoff richten sich die Fasern 12 selbständig in Vorzugsrichtungen im x-y-z-Raum aus. Hierbei wird die Möglichkeit der elektrostatischen Aufladung der Fasern 12 ausgenutzt.
Zum Entwässern der Aufschlämmung wird das Lösungsmittel aus dem Behälter 14 mit einer (nicht gezeigten) Pumpe abgesaugt. Alternativ kann das Lösungsmittel auch über einen geeigneten Abfluss aus dem Behälter 14 abgelassen werden. Am Boden des Behälters 14 bleiben die abgesunkenen und in Vorzugsrichtung orientierten Fasern 12 übrig, welche die Rohmatte 16 (vgl. 2) bilden.
Alternativ können zum Entwässern der Aufschlämmung die Fasern 12 in der ausgerichteten Orientierung aus der Aufschlämmung abgeschöpft werden. Dazu wird ein (nicht gezeigtes) geeignetes Sieb oder ein Kamm verwendet. Die abgeschöpften und ausgerichteten Fasern 12 bilden wiederum die Rohmatte 16.
2 zeigt in schematischer Ansicht und in vergrößerter Darstellung einen Teilbereich der Rohmatte 16, bei der die Fasern 12 durch den Binder zusammengehaltenen werden. Der Binder bildet dabei zwischen einander angrenzenden Fasern 12 Verbindungen 22 aus, welche der Rohmatte eine ausreichende mechanische Festigkeit verleihen. Die Fasern 12 der Rohmatte sind im Wesentlichen in x-y-Richtung ausgerichtet.
Die getrocknete Rohmatte 16 wird in einem nachfolgenden und nicht dargestellten Verfahrensschritt auf eine Dicke von etwa 3 mm gepresst und kann anschließend zu einer Rolle aufgewickelt werden. Zur Weiterbehandlung wird die abgerollte Rohmatte 16 einem Ofen zugeführt, in welchem die durch den Binder erzeugten Verbindungen 22 zwischen den Fasern 12 aufgebrannt werden. Die in x-y-z-Raum orientierten Fasern 12 unterstützen sich selbst und bieten der wärmebehandelten Rohmatte immer noch eine Festigkeit, die es ermöglicht, dass die wärmebehandelten Rohmatte nach Bedarf zugeschnitten und/oder in z-Richtung gelocht wird.
Die Siliziumkarbid-Fasern werden in einem weiteren Bearbeitungsschritt in einem CVD-Prozess (Chemical Vapour Deposition) behandelt.
3 zeigt in schematischer Ansicht und in vergrößerter Schnittdarstellung den Aufbau der in dem CVD-Process behandelten Faser 12. In dem CVD-Process wird die wärmebehandelte Rohmatte in einen Autoklav eingebracht, in welchem sich gasförmiger Kohlenstoff als Kohlenstoffschicht 26 auf dem Siliziumkarbid-Kern 24 jeder Faser 12 absetzt. In einem weiteren Bearbeitungsschritt wird dann eine zweite Behandlung in einem CVD-Prozess unter Zuführen von Siliziumkarbid durchgeführt. Das Siliziumkarbid setzt sich dabei als eine Mantelschicht 28 auf der mit der Kohlenstoffschicht 26 versehenen Siliziumkarbid-Faser 24 ab. Bei dieser Behandlung werden Verbindung zwischen einander angrenzenden Fasern 12 über die äußere Siliziumkarbid-Schicht 28 gebildet, sodass eine mechanisch feste Fasermatte 10 entsteht.
4 zeigt in schematischer Ansicht und in vergrößerter Darstellung einen Teilbereich einer Fasermatte 10, bei der die Fasern 12 über die äußere Siliziumkarbid-Schicht 28 zweier einander angrenzender Fasern 12 zusammengehalten werden. Dabei werden Verbindungen 30 gebildet, welche der Fasermatte 10 die notwendige mechanische Festigkeit verleihen.
Die gebildete Fasermatte besteht aus keramischen Fasern, die einen Faserkern 24 aus Siliziumkarbid, eine Zwischenschicht 26 aus Kohlenstoff und eine Mantelschicht 28 aus Siliziumkarbid aufweisen. Die Fasern 12 sind im Wesentlichen in der x-y-Erstreckungsebene der Fasermatte 10 ausgerichtet. Zwischen einander angrenzenden Fasern 12 ist eine Verbindung 30 über die äußere Siliziumkarbid-Mantelschicht 28 ausgebildet.
Die verbesserte Festigkeit der Fasermatte 10 resultiert insbesondere daraus, dass sich die überwiegend dreidimensional gerichteten Fasern 12 wie in einem Netz selbst unterstützen. Dabei sind auch weniger Fasern 12 nötig als in einem herkömmlichen Wirrvlies. Dadurch wird eine hohe Biegebruchfestigkeit erreicht. Die Instabilität, die Faserformteile üblicherweise aufweisen, ist durch den reduzierten Faseranteil ebenfalls nicht mehr gegeben.
Da der überwiegende Teil der Fasern 12 in der x-y-Ebene liegt, ist auch die Wärmeleitfähigkeit in der x-y-Ebene ausgeprägt. Die Wärmeleitfähigkeit in der z-Ebene ist auf ein Minimum reduziert.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte (10) aus keramischen Fasern (12), wobei eine wässrige Aufschlämmung (18) aus den keramischen Fasern (12) zusammen mit einem organischen Binder und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen in einem Behälter (14) angesetzt wird, wobei nach dem Entwässern der Aufschlämmung (18) eine Rohmatte (16) mit durch den Binder zumindest teilweise zusammengehaltenen Fasern (12) erzeugt wird, aus der die Fasermatte (10) durch Formgebung, Trocknung und gegebenenfalls noch eine Weiterbearbeitung hergestellt wird, wobei der Aufschlämmung (18) kationische oder anionische, grenzflächenaktive Stoffe zugesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fasern (12) im Behälter (14) gemäß ihrer Oberflächenladung und dem verwendeten anionischen bzw. kationischen Stoff ohne äußeres elektrisches Spannungsfeld in einer Vorzugsrichtung (x, y) ausrichten, wobei sich die Fasern (12) zumindest während des Absinkens im Behälter (14) in die Vorzugsrichtungen ausrichten, und wobei die Anzahl der sich in Vorzugsrichtung ausrichtenden Fasern (12) mit steigendem Anteil der zugesetzten kationischen oder anionischen, grenzflächenaktiven Stoffe zunimmt; dass die Fasern (12) definierte Längen aufweisen, wobei der Aufschlämmung (18) nur Fasern (12) einer ersten definierten Länge und einer zweiten definierten Länge zugesetzt werden; dass die verwendeten Fasern (12) aus Siliziumkarbid (24) bestehen, dass der Schritt der Weiterbearbeitung eine erste Behandlung in einem CVD-Prozess (Chemical Vapour Deposition) unter Zuführen von Kohlenstoff umfasst, der sich als Kohlenstoffschicht (26) auf dem Siliziumkarbid-Faserkern (24) absetzt, und dass der Schritt der Weiterbearbeitung eine zweite Behandlung in einem CVD-Prozess (Chemical Vapour Deposition) unter Zuführen von Siliziumkarbid umfasst, das sich als eine Mantelschicht (28) aus Siliziumkarbid auf der mit der Kohlenstoffschicht (26) versehenen Siliziumkarbid-Faser (24) absetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fasern (12) im Behälter (14) in Vorzugsrichtungen ausrichten, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschlämmung (18) Polyacrylamide, Polyacrylimide, Aminopolyamide oder dergleichen polymere Flockungsmittel zugesetzt werden, welche das Absinken der Fasern (12) im Behälter (14) begünstigen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Flockungsmittel in Mengen von 0,05 Gew.-% bis 12 Gew.-% der Aufschlämmung (18) zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Entwässerung der Aufschlämmung (18) das Abschöpfen der Fasern (12) aus dem Behälter (14) und/oder das Ablassen oder Absaugen des Lösungsmittels aus dem Behälter (14) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Formgebung bezüglich der Dicke der Fasermatte (10) ein Walzen oder Pressen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Trocknung bzw. der Weiterbearbeitung eine Wärmebehandlung in einem Ofen umfasst, wobei gegebenenfalls die durch den Binder erzeugten Verbindungen (22) zwischen den Fasern (12) aufgebrannt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Formgebung ein Zuschneiden und/oder Lochen der Fasermatte (10) oder der Rohmatte (16) umfasst.
Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander angrenzenden Fasern (12) Verbindungen (30) über die äußere Siliziumkarbid-Schicht (28) gebildet werden.
Fasermatte aus keramischen Fasern, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Fasern (12) in Vorzugsrichtungen (x, y) ausgerichtet sind, die im Wesentlichen in der Erstreckungsebene der Fasermatte (10) liegen, und die verwendeten Fasern (12) einen Faserkern (24) aus Siliziumkarbid, eine Zwischenschicht (26) aus Kohlenstoff und eine Mantelschicht (28) aus Siliziumkarbid aufweisen.
Fasermatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander angrenzenden Fasern (12) Verbindungen (30) über die äu ßere Siliziumkarbid-Mantelschicht (28) ausgebildet sind.
Fasermatte nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (12) definierte Längen aufweisen, wobei die Fasermatte (10) nur Fasern (12) einer ersten definierten Länge und einer zweiten definierten Länge aufweist.