DE102008003847A1 - Verfahren zur Herstellung von Fasern, Fasern und deren Verwendung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fasern (1) mit darin enthaltenen polarisierbaren und/oder polaren Partikeln (13), wobei die Partikel (13) entlang einer Polarisierungsrichtung ausgerichtet werden. Hierzu wird eine Schmelze (3) aus einem Matrixmaterial mit den darin enthaltenen polarisierbaren und/oder polaren Partikeln (13) zu einem Faden geformt und anschließend wird der Faden gestreckt, um die Faser (1) zu erhalten. Vor dem Formen des Fadens wird die Schmelze (3) einem Strahlungsfeld (19) ausgesetzt, so dass sich die Partikel (13) in der Schmelze (3) ausrichten. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Faser aus einem Matrixmaterial (21), wobei im Matrixmaterial (21) polarisierbare oder polare Partikel (13) enthalten sind, die entlang einer Polarisierungsrichtung ausgerichtet sind. Ferner ist eine Verwendung der Faser (1) zur Herstellung konfektionierbarer Magneten umfasst.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fasern mit darin enthaltenen polarisierbaren und/oder polaren Partikeln, wobei die Partikel entlang einer Polarisierungsrichtung ausgerichtet werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Faser aus einem Matrixmaterial und eine Verwendung der Fasern.
  • Fasern aus einem Polymermaterial werden im Allgemeinen durch Faserspinnen hergestellt. Hierbei wird eine Polymerschmelze, die aus einer Düse austritt, durch eine Zugkraft verstreckt. Während des Verstreckens kühlt die Polymerschmelze ab und erstarrt. Der Faden aus der erstarrten Schmelze wird auf eine rotierende Walze aufgewickelt. Diese Walze übt die zum Verstrecken der Faser erforderliche Zugkraft auf den noch schmelzeflüssigen Teil der Faser aus.
  • Aufgrund der Kinematik der Strömung, in erster Näherung eine reine uniaxiale Dehnströmung, richten sich langkettige Moleküle, die sich in der Schmelze befinden, oder aus denen die Schmelze besteht, in Fließrichtung aus. Die Enden der langkettigen Moleküle, die in der Schmelze enthalten sind bzw. der in der Schmelze enthaltenen Partikel können unterschiedliche elektrische und/oder magnetische Eigenschaften besitzen. Diese Enden sind jedoch bei Austritt aus der Düse statistisch regellos verteilt, so dass in der gesponnenen Faser keine elektrische und/oder magnetische Netto-Polarisation übrig bleibt.
  • Neben den langkettigen Molekülen oder Partikeln, die nicht kugelförmig sind, können alternativ auch kugelförmige Partikel in der Schmelze enthalten sein. Bei kugelförmigen Partikeln erfolgt durch die Streckung der Faser überhaupt keine Ausrichtung. Somit ergibt sich bei kugelförmigen Partikeln, die Seiten mit unterschiedlichen elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften aufweisen, eine vollkommene regellose Verteilung in der Faser.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Fasern mit darin enthaltenen polarisierbaren und/oder polaren Partikeln, bei denen die Partikel entlang einer Polarisierungsrichtung ausgerichtet werden, umfasst folgende Schritte:
    • (a) Formen einer Schmelze aus einem Matrixmaterial mit den darin enthaltenen polarisierbaren und/oder polaren Partikeln zu einem Faden,
    • (b) Strecken des Fadens, um die Faser zu erhalten.
  • Erfindungsgemäß wird die Schmelze vor dem Formen des Fadens in Schritt (a) einem Strahlungsfeld ausgesetzt, so dass sich die Partikel in der Schmelze ausrichten.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die Enden bei langkettigen Molekülen oder nicht kugelförmigen. Partikeln nicht statistisch regellos verteilt sind, sondern eine durch das Strahlungsfeld vorgegebene Richtung einnehmen. Auch kugelförmige Partikel werden durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgerichtet. Auf diese Weise können elektrisch und/oder magnetisch polarisierte bzw. polarisierbare Fasern hergestellt werden. Insbesondere bei langkettigen bzw. nicht kugelformigen Partikeln erfolgt die Ausrichtung üblicherweise entlang der Faserachse. Eine Ausrichtung quer zur Faserachse ist zum Beispiel dann möglich, wenn die größte Längenausdehnung der Partikel kleiner ist als der Durchmesser der Faser.
  • Um zu vermeiden, dass im Bereich der Düse, wenn das Formen der Schmelze zum Faden durch eine Düse erfolgt, erneut eine statistisch regellose Orientierung in der Mitte der Düsenströmung entsteht, ist es bevorzugt, dass das Strahlungsfeld derart angelegt wird, dass die Schmelze auch während des Formens des Fadens dem Strahlungsfeld ausgesetzt ist.
  • Die statistisch regellose Orientierung in der Mitte der Düsenströmung ist darauf zurückzuführen, dass auf der Achse der Düsenströmung die Scherrate 0 ist und dadurch kein hydrodynamisches Drehmoment auf die ausgerichteten Moleküle bzw. Partikel wirkt. Wenn die Schmelze auch während des Formens des Fadens dem Strahlungsfeld ausgesetzt ist, so wirkt das Strahlungsfeld auch während die Schmelze durch die Düse hindurchtritt, so dass die Partikel oder Moleküle in der Schmelze in Feldrichtung des Strahlungsfeldes ausgerichtet bleiben.
  • Als Strahlungsfeld im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jedes elektrische Feld, magnetische Feld und Kombinationen beider Felder verstanden.
  • Im Allgemeinen sind nach dem Düsenaustritt die hydrodynamischen Kräfte der Dehnströmung auf langkettige Moleküle und nicht kugelförmige Partikel so groß, dass eine Umorientierung aufgrund Brown'scher Bewegung nicht mehr stattfindet. Wenn in der Faser jedoch kugelförmige Partikel enthalten sind, ist es bevorzugt, dass das Strahlungsfeld derart angelegt wird, dass der Faden auch während des Streckens in Schritt (b) dem Strahlungsfeld ausgesetzt wird. Vorzugsweise wird das Strahlungsfeld solange aufrechterhalten, bis die Schmelze erstarrt ist. Erst nach dem Erstarren der Polymerschmelze ist eine Umorientierung der im Allgemeinen kugelförmigen Partikel innerhalb der Faser aufgrund Brown'scher Bewegung nicht mehr möglich.
  • Die polarisierbaren und/oder polaren Partikel sind vorzugsweise faserförmig, in Form eines Rotationsellipsoiden, beispielsweise kugelförmig, zylinderförmig oder plättchenförmig ausgebildet. Jedoch können die Partikel auch jede beliebige andere, dem Fachmann bekannte Form annehmen. Werden kugelförmige Partikel eingesetzt, so bilden diese zum Beispiel kettenförmige Agglomerate. Neben kugelförmigen Partikel sind insbesondere Flakes oder Späne als Partikel bevorzugt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die maximale Ausdehnung der Partikel kleiner als der Durchmesser der Faser. Hierdurch wird es ermöglicht, dass sich die Partikel in der Schmelze während des Formvorganges, zum Beispiel während des Düsendurchtrittes ausrichten können. Wenn die maximale Ausdehnung der Partikel größer ist als der Durchmesser der Faser, so ist es insbesondere im Bereich der Düse nicht mehr möglich, die Ausrichtung der Partikel noch zu ändern.
  • In Abhängigkeit vom Einsatz der Fasern ist das Material der Partikel so ausgewählt, dass diese einen magnetischen oder einen elektrischen Dipol aufweisen, so dass gegenüberliegende Seiten der Partikel unterschiedlich polarisiert sind. Wenn die hergestellte Faser elektrisch polarisierbar oder polar sein soll, werden vorzugsweise lineare Polymere mit polaren Endgruppen, die an den beiden Enden der Polymerkette jeweils eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, eingesetzt. Geeignete positive Endgruppen sind zum Beispiel CF3-, CH2F-, O=C=CH- oder S=C=CH-. Geeignete negative Endgruppen sind zum Beispiel -OH, -SH und -NH2.
  • Bei elektrisch polaren Fasern heben sich die elektrischen Dipolmomente im Faserinneren auf. Daher sind nur die Faserenden polar. Wenn die Fasern zerschnitten werden, entstehen wieder Fasern mit polaren Faserenden. Da nur die Faserenden polar sind, können kürzere Fasern im elektrischen Feld leichter ausgerichtet werden als längere Fasern.
  • Bei einer gewünschten magnetischen Polarisierung der Faser werden vorzugsweise ferromagnetische Materialien oder paramagnetische Materialien eingesetzt. Geeignete Materialien sind zum Beispiel Eisen-Chrom-Vanadium-Legierungen, Eisen-Cobalt-Chrom-Legierungen, Aluminium-Nickel-Cobalt-Legierungen, keramische ferromagnetische Dauermagnetwerkstoffe wie BaFe12O19, Bariumhexaferrit, SrFe12O19, Bleiferrit und Eisen-Silicium-Verbindungen.
  • Wenn die Fasern sowohl magnetisch als auch elektrisch polarisierbar bzw. polar sein sollen, eignen sich als Materialien zum Beispiel ferromagnetische oder paramagnetische Metalle. Bevorzugt werden jedoch Mischungen aus elektrisch polarisierbaren bzw. polaren und magnetisch polarisierbaren bzw. polaren Partikeln eingesetzt.
  • Das Matrixmaterial, in dem die polaren und/oder polarisierbaren Partikel enthalten sind, ist vorzugsweise ein Thermoplast. Ein weiteres geeignetes Material als Matrixmaterial ist zum Beispiel Glas.
  • Wenn das Matrixmaterial ein Thermoplast ist, so ist dieser vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (PC/ABS), Polyphenylenoxid/Polystyrol-Copolymer (PPO/PS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyamidimid (PAI), Polyetherimid (PES, Polyethersulfon (PES), aromatische Polyester (APE) und Polyacrylnitril (PAN). Besonders bevorzugt sind PE, PP, PS, PVC, PET, PA und PAN, wobei letzteres zu Kohlenstofffasern weiterverarbeitet werden kann.
  • Zur Herstellung der Faser wird das Matrixmaterial üblicherweise aufgeschmolzen und durch eine Düse gepresst. Das Aufschmelzen erfolgt zum Beispiel in einem Extruder. Die polaren und/oder polarisierbaren Partikel werden in der Schmelze dispergiert. Hierzu ist es möglich, eine Zugabevorrichtung für die Partikel vorzusehen. Üblicherweise werden jedoch das Matrixmaterial und die Partikel gemeinsam dem Extruder zugegeben. Auch bei Einsatz anderer Vorrichtungen zum Aufschmelzen und Dispergieren des Matrixmaterials ist es üblich, dass das Matrixmaterial und das Material für die Partikel gemeinsam zugegeben werden. Die Zugabe des Matrixmaterials erfolgt bei Polymeren üblicherweise in Form eines Granulates, das anschließend aufgeschmolzen wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass bereits eine Schmelze zugegeben wird, die lediglich komprimiert werden muss und durch die Düse gepresst wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Faser aus einem Matrixmaterial, wobei im Matrixmaterial polarisierbare oder polare Partikel enthalten sind, die entlang einer Polarisierungsrichtung ausgerichtet sind. Die Herstellung der Faser erfolgt im Allgemeinen durch das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Das Matrixmaterial der Faser ist, wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise ein Thermoplast oder Glas. Bevorzugt ist das Matrixmaterial der Faser ein Thermoplast. Dieser ist, wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise ausgewählt aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (PC/ABS), Polyphenylenoxid/Polystyrol-Copolymer (PPO/PS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyamidimid (PAI), Polyetherimid (PEI), Polyethersulfon (PES), aromatische Polyester (APE) und Polyacrylnitril (PAN).
  • Die polaren bzw. polarisierbaren Partikel, die im Matrixmaterial enthalten sind, sind vorzugsweise faserförmig, in Form eines Rotationsellipsoiden, beispielsweise kugelförmig, zylinderförmig oder plättchenförmig. Bevorzugt liegen die Partikel in Form von Kurzfasern, Ellipsoiden oder Kugeln vor. Als Material für die Partikel werden vorzugsweise Ferromagnete verwendet.
  • Die erfindungsgemäß ausgebildete Faser lässt sich in einem Magnetfeld ausrichten und kann zum Beispiel eingesetzt werden, um einen Schaltvorgang zu initiieren.
  • Die erfindungsgemäß ausgebildete Faser lässt sich zum Beispiel zur Herstellung von konfektionierbaren Magneten verwenden. Hierzu werden die Fasern auf eine vorgegebene Länge geschnitten und gebündelt. Diese Bündel können beliebig groß zusammengefasst werden und bilden dann einen Magneten. Vorteil eines solchen Magneten ist zum Beispiel auch, dass dieser aufgrund der Einbettung der Fasern in das Matrixmaterial korrosionsbeständig ist.
  • Weiterhin können Fasern mit magnetisch polaren bzw. polarisierbaren Partikeln in Form von Kurzfasern zum Beispiel in magnetorheologischen Flüssigkeiten eingesetzt werden. In diesen Flüssigkeiten kann beispielsweise eine Basisflüssigkeit eingesetzt werden, die zwar das magnetische Material der Partikel angreifen würde, jedoch nicht das Matrixmaterial. Bei elektrisch polaren bzw. polarisierbaren Partikeln können die Fasern als Kurzfasern entsprechend in elektrorheologischen Flüssigkeiten eingesetzt werden. Unter Kurzfaser wird in diesem Zusammenhang eine Faser mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser (LID) von weniger als 20 verstanden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 schematisch die Herstellung einer erfindungsgemäßen Faser,
  • 2 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Faser.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Faser dargestellt.
  • Zur Herstellung einer Faser 1 wird eine Schmelze 3 durch eine Düse 5 gepresst. Die Schmelze 3 tritt zunächst flüssig aus der Düse 5 aus. Nach dem Austreten wird die Schmelze durch Aufbringen einer Zugkraft 7 gestreckt. Hierdurch nimmt der Durchmesser der Faser 1 ab.
  • Das Aufbringen der Zugkraft 7 erfolgt zum Beispiel dadurch, dass die Faser 1 auf eine Walze aufgewickelt wird und die Walze derart gespannt ist, dass die Zugkraft 7 aufgebracht wird. Im Bereich zwischen der Düse 5 und der Walze, auf die die Faser 1 aufgewickelt wird, erstarrt die Schmelze.
  • Zur Herstellung der Faser 1 wird die Schmelze 3 aus einem Behälter 9 zur Düse 5 gepresst und durch eine Öffnung 11 der Düse gedrückt.
  • Der Behälter 9 ist zum Beispiel eine Schmelzekammer in einem Extruder. Die Schmelzekammer befindet sich dabei zwischen der Düse und der Extruderschnecke. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Behälter im neuen Teil einer Kolbenpresse ist. In diesem Fall wirkt der Kolben der Kolbenpresse auf die im Behälter 9 enthaltene Schmelze 3 und drückt diese so durch die Düse 5.
  • In der Schmelze 3 sind Partikel 13 enthalten. Die Partikel 13 liegen zunächst regellos in der Schmelze 3 vor.
  • Erfindungsgemäß weisen die Partikel jeweils ein erstes Ende 15 mit einer ersten Polarität und ein zweites Ende 17 mit einer zweiten Polarität auf. So ist das erste Ende 15 zum Beispiel ein Nordpol eines Magneten und das zweite Ende 17 ein Südpol eines Magneten. Alternativ ist es auch möglich, dass das erste Ende 15 zum Beispiel ein elektrischer Pluspol und das zweite Ende 17 ein elektrischer Minuspol ist. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Partikel 13 sowohl magnetisch als auch elektrisch polar sind.
  • Neben magnetisch und/oder elektrisch polaren Partikeln ist es alternativ auch möglich, dass die Partikel polarisierbar sind. Dies bedeutet, dass die Partikel 13 zunächst keine Polarität aufweisen, aber durch Anlegen eines Strahlungsfeldes, d. h. eines magnetischen Feldes oder eines elektrischen Feldes, polarisiert werden, so dass das erste Ende 15 und das zweite Ende 17 jeweils entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.
  • Um die Partikel 13 in der Schmelze 3 auszurichten, wird ein Strahlungsfeld 19 angelegt. Wenn die Partikel 13 magnetisch polar oder polarisierbar sind, wird ein magnetisches Feld als Strahlungsfeld 19 angelegt, wenn die Partikel 13 elektrisch polar und/oder polarisierbar sind, wird ein elektrisches Feld als Strahlungsfeld 19 angelegt. Die Partikel 13 richten sich dann innerhalb der Schmelze 3 in Richtung der Feldlinien des Strahlungsfeldes 19 aus. Um eine gleichmäßige Ausrichtung der Partikel 13 zu erzielen, ist es daher bevorzugt, dass das Strahlungsfeld 19 derart aufgebaut ist, dass die Feldlinien zumindest im Bereich der Düse 5 parallel die Schmelze durchdringen.
  • Die Stärke des Strahlungsfeldes 19 wird so gewählt, dass sich die Partikel innerhalb der Schmelze 3 ausrichten können. Dies führt dazu, dass ein stärkeres Strahlungsfeld 19 erforderlich ist, wenn sich die Partikel 13 schlechter in der Schmelze 3 bewegen können. Dies ist zum Beispiel bei hochviskosen Schmelzen der Fall. Das heißt, je viskoser die Schmelze 3 ist, um so stärker muss das Strahlungsfeld 19 sein. Auch ist bei Partikeln 13 mit einer größeren Längenausdehnung ein stärkeres Strahlungsfeld 19 erforderlich, um die Partikel 13 ausrichten zu können. Somit ist ein vergleichsweise schwaches Strahlungsfeld 19 ausreichend, wenn die Partikel 13 im Wesentlichen kugelförmig sind und die Schmelze 3 eine geringe Viskosität aufweist, und ein im Vergleich starkes Strahlungsfeld 19 ist erforderlich bei sehr langen Partikeln 13 in einer hochviskosen Schmelze 3.
  • Die Stärke des Strahlungsfeldes 19 liegt bei einem Magnetfeld vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 T. Besonders bevorzugt liegt die Stärke des Magnetfeldes im Bereich von 1 bis 5 T. Bei einem elektrischen Feld als Strahlungsfeld 19 liegt die Stärke vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 5 kV/cm. Besonders bevorzugt liegt die Stärke des elektrischen Feldes im Bereich von 1 bis 5 kV/cm.
  • Wenn das Strahlungsfeld 19 ein Magnetfeld ist, so können zum Beispiel Elektromagnete oder Permanentmagnete eingesetzt werden. Bei einer Ausrichtung der Feldlinien in der Art, dass diese parallel zur Verlaufsrichtung der Faser 1 verlaufen, befindet sich ein Joch des. Magneten vorzugsweise in axialer, d. h. in Verlaufsrichtung der Faser 1 vor der Düse 5, und das zweite Joch in axialer Richtung hinter der Düse 5. Um den Abstand zwischen den Jochen möglichst gering zu halten, ist es möglich, die Faser 1 nach dem Erstarren zum Beispiel um eine Umlenkrolle zu führen. Wenn der Behälter 9 eine Schmelzekammer eines Extruders ist, so ist es zum Beispiel möglich, das zweite Joch des Magneten im Bereich der Schneckenspitze des Extruders anzuordnen. Entsprechend werden zum Anlegen eines elektrischen Feldes zum Beispiel Kondensatorplatten angeordnet.
  • Durch das Strahlungsfeld 19 werden die Partikel 13 in der Faser 1 parallel zur Verlaufsrichtung der Feldlinien des Strahlungsfeldes 19 ausgerichtet. Dies ist exemplarisch in 2 dargestellt. Hierzu zeigt 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Faser 1. Nach einer Abkühlphase wird die Faser 1 aus der erstarrten Schmelze 3 gebildet. Die erstarrte Schmelze bildet hierbei das Matrixmaterial 21 der Faser. Im Matrixmaterial 21 sind die Partikel 13 angeordnet. Aufgrund des Strahlungsfeldes 19, das im Bereich der Bildung der Faser 1 angelegt ist, sind die Partikel 13 gleichmäßig ausgerichtet. Die ersten Enden 15 der Partikel 13 und die zweiten Enden 17 der Partikel 13 weisen alle jeweils in die gleiche Richtung. Auf diese Weise wird eine polare Faser 1 bei Verwendung von polaren Partikeln bzw. eine polarisierbare Faser 1 bei Verwendung von polarisierbaren Partikeln 13 erzeugt. Wenn die Faser polar ist, so ist diese zum Beispiel magnetisch polar. Das bedeutet, dass die Faser 1 und auch Teile der Faser 1 jeweils einen Permanentmagneten bilden. Zur Herstellung eines beliebig geformten Magneten können somit einzelne Faserabschnitte gebündelt und zu dem Magneten konfektioniert werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von Fasern (1) mit darin enthaltenen polarisierbaren und/oder polaren Partikeln (13), wobei die Partikel (13) entlang einer Polarisierungsrichtung ausgerichtet werden, folgende Schritte umfassend: (a) Formen einer Schmelze (3) aus einem Matrixmaterial mit den darin enthaltenen polarisierbaren und/oder polaren Partikeln (13) zu einem Faden, (b) Strecken des Fadens, um die Faser (1) zu erhalten, wobei die Schmelze (3) vor dem Formen des Fadens in Schritt (a) einem Strahlungsfeld (19) ausgesetzt wird, so dass sich die Partikel (13) in der Schmelze (3) ausrichten.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsfeld (19) derart angelegt wird, dass die Schmelze (3) während des Formens des Fadens dem Strahlungsfeld (19) ausgesetzt ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsfeld (19) derart angelegt wird, dass der Faden während des Streckens in Schritt (b) dem Strahlungsfeld (19) ausgesetzt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsfeld (19) ein elektrisches Feld, ein magnetisches Feld oder eine beliebige Kombination aus einem elektrischen und magnetischen Feld ist.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (13) faserförmig, in Form eines Rotationsellipsoiden, zylinderförmig oder plättchenförmig ausgebildet sind.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausdehnung der Partikel (13) kleiner ist als der Durchmesser der Faser (1).
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Partikel lineare Polymere mit polaren Endgruppen, die an den beiden Enden des Polymerkette jeweils eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, eingesetzt werden.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Partikel (13) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Eisen-Chrom-Vanadium-Legierungen, Eisen-Cobalt-Chrom-Legierungen, Aluminium-Nickel-Cobalt-Legierungen, keramische ferromagnetische Dauermagnetwerkstoffe, Bariumhexaferrit, SrFe12O19, Bleiferrit und Eisen-Silicium-Verbindungen
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein Thermoplast oder Glas ist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (PC/ABS), Polyphenylenoxid/Polystyrol-Copolymer (PPO/PS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyamidimid (PAI), Polyetherimid (PEI), Polyethersulfon (PES), aromatische Polyester (APE) und Polyacrylnitril (PAN).
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (3) zum Formen der Faser (1) durch eine Düse (5) gepresst wird.
  12. Faser aus einem Matrixmaterial (21), dadurch gekennzeichnet, dass im Matrixmaterial (21) polarisierbare oder polare Partikel (13) enthalten sind, die entlang einer Polarisierungsrichtung ausgerichtet sind.
  13. Verwendung von Fasern (1) gemäß Anspruch 12 zur Herstellung von konfektionierbaren Magneten oder zur Herstellung magnetorheologischer oder elektrorheologischer Flüssigkeiten.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113757296B (zh) * 2021-09-08 2023-03-21 青岛大学 一种刚度可调节的磁流变弹性体减震器及其制备工艺

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5926510A (ja) * 1982-08-03 1984-02-10 Teijin Ltd 磁界紡糸装置
JPS5947408A (ja) * 1982-09-09 1984-03-17 Teijin Ltd 紡糸装置
JPS5947411A (ja) * 1982-09-09 1984-03-17 Teijin Ltd 磁界紡糸装置
JPS5947409A (ja) * 1982-09-09 1984-03-17 Teijin Ltd 紡糸パツク装置
JPS609908A (ja) * 1983-06-28 1985-01-19 Teijin Ltd 合成繊維の紡糸方法
WO1989003054A1 (en) * 1987-09-18 1989-04-06 David S Soane Field-assisted fiber spinning for the preparation of optical fibers having non-linear optical activity
US4855091A (en) * 1985-04-15 1989-08-08 The Dow Chemical Company Method for the preparation of carbon filaments
EP0476879A2 (de) * 1990-09-21 1992-03-25 General Atomics Apparat und Verfahren zur Herstellung einer verbesserten keramisch-supraleitend beschichteten Metall-Fiber
DE19812954A1 (de) * 1997-03-24 1998-10-08 August Ristelhueber Gmbh & Co Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Viskose und von Fasern aus Spinnlösung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2715034B2 (ja) * 1992-12-07 1998-02-16 有限会社久保技術事務所 永久電極繊維およびその製造方法
WO2001025514A1 (en) * 1999-10-04 2001-04-12 Insung Powdertech Co., Ltd. Fibre and fabrics with magnetic material
US7722578B2 (en) * 2004-09-08 2010-05-25 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical devices

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5926510A (ja) * 1982-08-03 1984-02-10 Teijin Ltd 磁界紡糸装置
JPS5947408A (ja) * 1982-09-09 1984-03-17 Teijin Ltd 紡糸装置
JPS5947411A (ja) * 1982-09-09 1984-03-17 Teijin Ltd 磁界紡糸装置
JPS5947409A (ja) * 1982-09-09 1984-03-17 Teijin Ltd 紡糸パツク装置
JPS609908A (ja) * 1983-06-28 1985-01-19 Teijin Ltd 合成繊維の紡糸方法
US4855091A (en) * 1985-04-15 1989-08-08 The Dow Chemical Company Method for the preparation of carbon filaments
WO1989003054A1 (en) * 1987-09-18 1989-04-06 David S Soane Field-assisted fiber spinning for the preparation of optical fibers having non-linear optical activity
EP0476879A2 (de) * 1990-09-21 1992-03-25 General Atomics Apparat und Verfahren zur Herstellung einer verbesserten keramisch-supraleitend beschichteten Metall-Fiber
DE19812954A1 (de) * 1997-03-24 1998-10-08 August Ristelhueber Gmbh & Co Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Viskose und von Fasern aus Spinnlösung

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