DE19954079B4

DE19954079B4 - Verfahren zur Herstellung nichtoxidischer, amorpher oder kristalliner Keramikfasern

Info

Publication number: DE19954079B4
Application number: DE1999154079
Authority: DE
Inventors: Bernd Clauss; Dirk Schawaller
Original assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Current assignee: DEUTSCHE INSTITUTE FUER TEXTIL- UND FASERFORSC, DE
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: DE19954079A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung nichtoxidischer amorpher oder kristalliner Keramikfasern durch Verspinnen einer elementorganische Precursoren enthaltenden Lösung zu einer Grünfaser und deren übliches thermisches Überführen in eine Keramikfaser, wobei in den elementorganischen Precursoren ein oder mehrere Kohlenstoffatome mit einem oder mehreren Fremdatomen verknüpft sind, die weder Wasserstoff, noch Sauerstoff, noch Stickstoff, noch Halogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnlösung neben dem elementorganischen Precursor ein mit diesem verträgliches organisches Polymer, das keinen oder wenig gebundenen Sauerstoff enthält und zu keinen Ausscheidungen und zu keiner Phasenseparation in der Spinnlösung führt, enthält und trocken zu der Grünfaser versponnen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung nichtoxidischer, amorpher oder kristalliner Keramikfasern durch Verspinnen einer elementorganische Precursoren enthaltenden Lösung unter Erhalt einer Grünfaser und deren thermisches Überführen in die Keramikfaser.

Unter elementorganischen Verbindungen sollen im Rahmen dieser Anmeldung Verbindungen verstanden werden, in denen ein oder mehrere Kohlenstoffatome mit einem oder mehreren Fremdatomen verknüpft sind, die weder Wasserstoff, noch Sauerstoff, Stickstoff oder ein Halogen sind (siehe hierzu auch Römpp Lexikon Chemie, 10. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1997, Band 2, Seite 1137). Die Herstellung hochtemperaturbeständiger Keramikfasern über elementorganische Precursoren ist nur dann möglich, wenn die Precursoren eine für die Fasernherstellung geeignete Rheologie besitzen, d.h. einerseits für die Verarbeitung aus der Schmelze und andererseits auch aus Lösung im Rahmen eines Schmelz- bzw. Trockenspinnverfahrens geeignet sind. Dies ist in der Regel nur dann der Fall, wenn die Precursoren höhere Molekulargewichte besitzen und eine geeignete, d.h. langkettige molekulare Struktur aufweisen. Die Synthese solcher Precursoren, die neben der geforderten Stöchiometrie der anorganischen Komponenten, vorzugsweise Si, B, C und N, zusätzlich eine geeignete makromolekulare Struktur aufweisen, ist zum Teil technisch sehr aufwendig bzw. für bestimmte Zusammensetzungen nicht möglich. Bei bekannten technischen Verfahren zur Herstellung von Fasern aus solchen höhermolekularen, schmelzbaren oder löslichen Precursoren wird ohne den Zusatz organischer Polymere gearbeitet. So beschreibt die DE 195 30 404 A1 die Herstellung von Si-B-N-C Fasern durch Verspinnen der Precursormasse ohne vorherigen Zusatz eines Polymers. Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren liegt darin, daß die Rheologie der Schmelzen bzw. Lösungen im wesentlichen von der molekularen Struktur der elementorganischen Precursoren bestimmt wird und nur in gewissen Grenzen durch die Temperaturführung bzw. über die Konzentration der Lösungen beeinflußt werden kann. Dies schränkt die Verarbeitungsmöglichkeiten und damit auch die Anwendungsbreite bestimmter Precursoren stark ein. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die so hergestellten Grünfasern, die eine Zwischenstufe in der Keramikfaserherstellung darstellen, mechanisch wenig stabil sind, was die Weiterverarbeitung zu Keramikfasern erschwert. Im Ergebnis gibt es eine große Anzahl an sich hochinteressanter elementorganischer Precursoren, die jedoch, wie gesagt, nur eine beschränkte Anwendbarkeit haben. Da Materialien mit der Zusammensetzung Si-B-C-N extrem gute Hochtemperaturbeständigkeiten und geringe Kriechneigung bei hohen Temperaturen aufweisen (vgl. Nature 382 (1996), S. 796-798; Angew. Chem. 109 (1997), S. 339-354), besteht großes Interesse, Fasern aus diesem Material für den Einsatz in hochtemperaturbeständigen Keramikmatrix-Verbundwerkstoffen herzustellen. In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl von Patenten zur Herstellung von Precursoren für Si-B-C-N-Keramiken angemeldet (Arbeitsgruppe Seyferth: WO/88 10280, US-A-5 026 809, EP-A-0 424 082; Arbeitsgruppen Jansen/Baldus und Bayer AG: EP-A-0 502 399, EP-A-0 601 405, EP-A-0 659 806, DE-A-195 30 390, EP-A-0 819 720, WO/98 45 302; Arbeitsgruppe Petzow/Riedel und Hoechst AG: DE-A-43 20 783, DE-A-43 20 784). Im Bereich geringerer Temperaturbeanspruchungen sind auch Systeme des Typs Si-C-N-0 bzw. des ternären Systems Si-C-N von Interesse.

Bekannt ist, daß bei wäßrigen Spinnlösungen für die Herstellung oxidischer Keramikfasern zum Teil wasserlösliche Polymere als Additive verwendet werden. So schlägt beispielsweise die DE 34 47 670 A1 ein Verfahren zur Herstellung von oxidischen anorganischen Fasern vor, bei dem der Precursor in wässriger Lösung nach Zugabe eines wasserlöslichen organischen Polymerisats versponnen wird. Der Herstellungsprozeß nichtoxidischer Fasern unterscheidet sich jedoch wesentlich von dem oxidischer Fasern. So müssen die in Verbindung mit elementorganischen Precursoren verwendeten Polymere bei der Herstellung oxidischer Keramikfasern bzw. Keramikmaterialien völlig andere Anforderungen in bezug auf chemische Zusammensetzung, Löslichkeit, Verträglichkeit mit dem Precursor und Pyrolyseverhalten erfüllen. Grundsätzlich ist beispielsweise bei der Herstellung nichtoxidischer Keramikfasern ein wäßriges Medium auszuschließen, des weiteren ist darauf zu achten, daß möglichst in sauerstoffreiem Umfeld gearbeitet wird.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren so weiterzubilden, daß es auch für bisher zur Herstellung nichtoxidischer Keramikfasern nicht geeignete elementorganische Precursor-Systeme einsetzbar ist und zudem, insbesondere im Hinblick auf anzustrebende gleichmäßige Faserdurchmesser, eine optimale Verfahrensführung möglich wird, so daß beispielsweise eine verbesserte Spinnsicherheit erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spinnlösung zusätzlich ein mit dem elementorganischen Precursor verträgliches organisches Polymer enthält und trocken zu der Grünfaser versponnen wird.

Der Erfindung liegt demzufolge die neue, bisher an keiner Stelle beschriebene Idee zugrunde, daß auch bei elementorganischen Precursor-Systemen, die in Lösungsmittel gelöst sind, ausgewählte organische Polymere als Zusatzstoffe zur Verbesserung der Spinnfähigkeit verwendet werden können. Dies ist dadurch möglich, daß eine Spinnlösung hergestellt wird, die einen elementorganischen Precursor sowie ein damit verträgliches organisches Polymer enthält. Die Verträglichkeit erweist sich darin, daß eine diese beiden Komponenten enthaltende Spinnlösung möglichst homogen ist. Dieses organische Lösungsmittel ist weitgehend wasserfrei. Zudem ist es vorteilhaft, daß das Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch wie auch das jeweils eingesetzte organische Polymer möglichst wenig gelösten bzw. gebundenen Sauerstoff enthält, da die Hochtemperaturstabilität von Si-C-N- bzw. Si-B-C-N-Keramiken durch eine Einlagerung von Sauerstoff negativ beeinflußt wird (bei anderen Keramikzusammensetzungen ist die Minimierung des Sauerstoffgehalts von geringerer Bedeutung). Ein wichtiges Kriterium für die Herstellung hochwertiger Fasern ist also die angesprochene Verträglichkeit des elementorganischen Precursors mit dem organischen Polymer. Die Bildung von Ausscheidungen bzw. Niederschlägen und die Phasenseparation sollte vermieden werden. Gelingt es nicht, mit sauerstoffreien Lösungsmitteln und organischen Polymeren eine homogene Lösung herzustellen, dann sollten Lösungsmittel und Polymere verwendet werden, deren Sauerstoffgehalt so gering wie möglich ist. In diesem Fall kann über thermoanalytische und elementaranalytische Untersuchungen festgestellt werden, welche Systeme sich am besten eignen, d.h. welche Systeme während des Pyrolyseprozesses den Sauerstoff in einer Form abspalten, die nicht dazu führt, daß Sauerstoff in das Keramikmaterial eingebaut wird.

Von großer Bedeutung für die Verarbeitungseigenschaften der Lösung ist die Viskoelastizität. Es ist daher besonders bevorzugt, daß die Viskoelastizität durch geeignete Auswahl von elementorganischem Precursor/Lösungsmittel/organischem Polymer so gesteuert wird, daß der Verlustfaktor tan δ der Spinnlösung, bei Temperaturen wie sie im späteren Spinnprozeß vorliegen, Werte zwischen 0,1 und 10 annimmt (dynamische Messung am Rotationsviskosimeter bei einer Meßfrequenz von 100 rad/s).

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß der Verlustfaktor der Spinnlösung bei oben genannten Bedingungen ca. 1 beträgt.

Die Art des erfindungsgemäß eingesetzten elementorganischen Precursors unterliegt keiner wesentlichen Einschränkung. Dem Fachmann ist es im Hinblick auf das jeweils gewünschte Verfahrensziel problemlos möglich, das geeignete Ausgangsmaterial festzulegen. Hierbei kann es sich insbesondere um Polyborosilazane, Polysilazane, Polycarbosilane, Polysilane und/oder Polysiloxane handeln.

Bei dem hierbei bevorzugt hergestellten Keramikmaterial handelt es sich um ein solches des Typs Si-B-C-N, des ternären Systems Si-C-N oder des Typs Si-C-N-O. Im letzteren Fall ist hier zwar ein gewisser Anteil von Sauerstoff in diesem System enthalten, dennoch wird es im Sinne der Erfindung als ein nichtoxidisches keramisches Material eingestuft. Bei den keramischen Werkstoffen muß grundsätzlich zwischen Oxid-Keramik und Nichtoxid-Keramik unterschieden werden. Die Werkstoffe aus der Gruppe der Oxid-Keramik bestehen im wesentlichen (> 90 %) aus einphasigen und einkomponentigen Metalloxiden. Diese Materialien sind glasphasenarm oder glasphasenfrei. Zu den Nichtoxid-Keramiken sind keramische Werkstoffe zu zählen, die im wesentlichen sauerstoffrei sind und z.B. aus Verbindungen von Silizium und/oder Aluminium mit Stickstoff und/oder Kohlenstoff bestehen. Generell weisen Nichtoxid-Keramiken einen hohen Anteil an kovalenten Bindungen auf, die ihnen, auch bei hohen Einsatztemperaturen, sehr gute mechanische Eigenschaften verleihen.

Der Begriff nichtoxidisches Keramikmaterial soll jedoch nicht so eng verstanden werden, daß es keinerlei Sauerstoff enthalten darf.

Im einzelnen geht man bei der Herstellung der Keramikfasern im Rahmen der Erfindung wie folgt vor:
Als Lösungsmittel für die Synthese von Polysilazanen bzw. Polyborosilazanen werden vorzugsweise Tetrahydrofuran (THF) oder Toluol verwendet. Da diese Lösungsmittel nicht in allen Fällen geeignet sind, organische Polymere zu lösen, kann ein Austausch des Lösungsmittels notwendig werden. Dabei ist es nicht immer sinnvoll, den Precursor vom ursprünglichen Lösungsmittel zu befreien und anschließend in einem neuen Lösungsmittel aufzunehmen, da sonst in vielen Fällen bei der Aufkonzentrierung eine Vernetzung der elementorganischen Precursoren eintreten kann, die ein anschließendes Auflösen unmöglich macht. Der Austausch des Lösungsmittels wird so durchgeführt, daß dem gelösten Precursor ein zweites höhersiedendes Lösungsmittel zugegeben und das ursprüngliche Lösungsmittel anschließend destillativ entfernt. Als sauerstoffreie Lösungsmittel können insbesondere Alkyl- bzw. Arylnitrile, ein substituierter Aromat und/oder ein heterocyclischer Aromat eingesetzt werden. Als sauerstoffhaltige Lösungsmittel können beispielsweise ein cyclischer Ether, Dimethylformamid, und/oder Dimethylacetamid verwendet werden. Besonders bevorzugt wird dabei als substituierter Aromat Toluol, als heterocyclischer Aromat Pyridin sowie als Ether Tetrahydrofuran eingesetzt. Es können auch Lösungsmittelgemische verwendet werden.

Die so hergestellte Lösung des Precursorpolymers (in bestimmten Fällen kann auch die von der Synthese vorliegende Lösung direkt verwendet werden) wird mit einem geeigneten organischen Polymer, vorzugsweise mit hohem Molekulargewicht, versetzt. Die Zugabemenge richtet sich nach dem rheologischen Verhalten der Lösung und kann sukzessive erfolgen, bis entsprechendes Fadenziehvermögen vorliegt. Bei Verwendung nochmolekularer Polymere mit Molmassen über 1 000 000 g/mol wird das angestrebte viskoelastische Fließverhalten bereits bei geringeren Zusatzmengen (< 10 Gew.-%) erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das organische Polymer so ausgebildet, daß es aufgrund seiner qualitativen und quantitativen Zusammensetzung die Stöchiometrie der Keramik steuert. Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt, daß zur Beeinflussung des Stickstoffgehaltes der Keramik ein stickstoffhaltiges Polymer eingesetzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden als organische Polymere Polyolefine, Vinylpolymere, Polyacrylate und/oder Polymethacrylate eingesetzt. Als sauerstoffreie Polymere kommen beispielsweise Polystyrol, ataktisches Polypropylen, Polyvinylpyridin und/oder Polyacrylnitril in Frage. Als sauerstoffhaltige Polymere können z.B. Polyvinylpyrrolidon und/oder Polyvinylacetat verwendet werden. Es können auch Polymergemische verwendet werden.

Der Zusatz der organischen Polymere bringt neben der Verbesserung des rheologischen Verhaltens außerdem den Vorteil, daß die Stabilität der Grünfasern verbessert werden kann, was die Weiterverarbeitung deutlich vereinfacht. Außerdem führt der Zusatz hochmolekularer, organischer Polymere über bestimmte rheologische Mechanismen (Dehnverfestigung) zu einer Stabilisierung während der Fadenbildung und damit zu gleichmäßigeren Faserdurchmessern.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Spinnlösungen können nach bereits bekannten Verfahren zu Keramikfasern weiterverarbeitet werden. Dabei werden zunächst über ein Trockenspinnverfahren bzw. in Fadenziehversuchen Grünfasern hergestellt (bei Si-B-C-N-Precursoren ist dabei ein Arbeiten unter trockenem Schutzgas erforderlich). Um während des anschließenden Vorgangs des thermischen Überführens der Grünfaser in eine Keramikfaser einen zu großen Masseverlust durch Abspaltung niedermolekularer Fragmente zu vermeiden, schließt sich in der Regel ein Curing-Schritt an, der das Ziel hat, eine Vernetzung der elementorganischen Komponenten herbeizuführen. Bei Si-B-C-N-Precursoren kann diese Vernetzung beispielsweise durch Einwirkung von Ammoniak bzw. von Aminen oder durch Einwirkung ionisierender Strahlung (z.B. Elektronenstrahlen) erfolgen. Ein Kontakt mit Sauerstoff bzw. Feuchtigkeit ist auch in dieser Phase zu vermeiden. Insbesondere ist es bevorzugt, daß bei der gesamten Verfahrensdurchführung Sauerstoff und Wasser weitgehend ausgeschlossen werden. Anschließend erfolgt das thermische Überführen der Grünfaser in eine Keramikfaser. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Pyrolyse der Grünfasern erwiesen. Dabei werden in Inertgasatmosphäre zum einen organische Komponenten des Precursors thermolytisch abgespalten und zum anderen wird das organische Polymer pyrolisiert. Typischerweise erfolgt die Pyrolyse zwischen 1000°C und 1200°C. In Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen während der Pyrolyse kann die Stöchiometrie der so erhaltenen Keramik mehr oder weniger durch die Zusammensetzung und die Menge des zugesetzten organischen Polymers beeinflußt werden. Im Falle von Si-B-C-N-Keramiken wird bei der Pyrolyse ein nichtkristallines, sauerstoffarmes Material angestrebt, da dies die höchste Temperaturbeständigkeit zeigt. Für andere Anwendungen und bei anderen Materialien kann es sinnvoll sein, durch entsprechende Temperaturführung eine Kristallisation der keramischen Faser herbeizuführen und somit nano- bzw. mikrokristalline Gefüge zu erzeugen. Dem eigentlichen Pyrolyseprozeß können sich noch weitere Temperaturbehandlungen in inerter oder reaktiver Atmosphäre anschließen, die die mechanische Stabilität und die Oxidationsstabilität der Fasern verbessern können.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, porenfreie Keramikfasern aus elementorganischen Precursoren mit Durchmessern bis zu 100 μm herzustellen. Vorzugsweise werden Fasern mit Durchmessern von etwa 10 μm hergestellt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es nunmehr möglich ist, auch solche elementorganische Precursor-Systeme einzusetzen, die an sich aufgrund ihres rheologischen Verhaltens alleine nicht-fadenziehend bzw. nicht-verspinnbar sind. Durch die Einbeziehung von mit dem elementorganischen Precursor verträglichen organischen Polymeren besteht auch die interessante Möglichkeit, die Stöchiometrie des Verfahrenserzeugnisses in gezielter Weise einzustellen bzw. zu steuern.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen noch näher erläutert werden:
a) Herstellung der Spinnlösungen:
Die in den folgenden Beispielen 1a bis 4a verwendeten Polyborosilazane wurden an anderer Stelle durch Hydroborierung von Dichlormethylvinylsilan und anschließende Umsetzung mit Ammoniak in Tetrahydrofuran oder Toluol hergestellt (vgl. DE-OS 43 20 783 A1). Lösungen dieser Polyborosilazane in Toluol oder THF zeigen ohne Polymerzusatz kein ausge prägtes Fadenziehvermögen.
Beispiel a1
In einen 50-ml-Rundkolben werden 10,31 g der 19%igen Polyborosilazan-Lösung (Lösungsmittel Toluol), 15,12 g Pyridin und 0,50 g Poly(4-vinylpyridin) unter Argon-Schutzgasatmosphäre eingewogen. Das Toluol wird bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck solange abdestilliert, bis sich das Poly(4-vinylpyridin) aufzulösen beginnt. Nachdem sich das Poly(4-vinylpyridin) vollständig aufgelöst hat, wird die Lösung durch weiteres Abdestillieren des Lösungsmittels bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck aufkonzentriert.
Beispiel a2
In einen 50-ml-Rundkolben werden 20 g der 21,5%igen Polyborosilazan-Lösung (Lösungsmittel Toluol) und 2 g Polyvinylacetat unter Argon-Schutzgasatmosphäre eingewogen. Nachdem sich das Polyvinylacetat vollständig aufgelöst hat, wird die Lösung durch weiteres Abdestillieren des Lösungsmittels aufkonzentriert.
Beispiel a3
In einen 50-ml-Rundkolben werden 8,50 g der 21,5%igen Polyborosilazan-Lösung (Lösungsmittel Toluol) und 2,49 g Dimethylformamid und 0,40 g Polyvinylpyrrolidon unter Argon-Schutzgasatmosphäre eingewogen. Das Toluol wird bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck solange abdestilliert, bis sich das Polyvinylpyrrolidon aufzulösen beginnt. Nachdem sich das Polyvinylpyrrolidon vollständig aufgelöst hat, wird die Lösung durch weiteres Abdestillieren des Lösungsmittels aufkonzentriert.
Beispiel a4
In einen 50-ml-Rundkolben werden 10,03 g der 21,5%igen Polyborosilazan-Lösung (Lösungsmittel Toluol), 15,39 g Butyronitril und 0,36 g Polyvinylpyrrolidon unter Schutzgasatmosphäre eingewogen. Das Toluol wird bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck solange abdestilliert, bis sich das Polyvinylpyrrolidon aufzulösen beginnt. Nachdem sich das Polyvinylpyrrolidon vollständig aufgelöst hat, wird die Lösung durch weiteres Abdestillieren des Lösungsmittels aufkonzentriert.
b) Herstellung der Grünfasern
Die Fadenziehversuche zur Herstellung der Grünfasern werden in einer mit Argon inertisierten Schutzgasbox durchgeführt. Hierbei werden die aus den aufkonzentrierten Spinnlösungen gezogenen Fäden auf einer Spule aufgewickelt und getrocknet. Vor der Druchführung der Wickelversuche werden die Spinnlösungen temperiert, wobei die Temperatur so gewählt wird, daß ein optimales Fadenziehvermögen resultiert (Temperaturrahmen: 5 bis 25°C). Durch die Wahl geeigneter Bedingungen beim Fadenziehversuch gelingt es, den Grünfaserdurchmesser im Bereich zwischen 5 μm und 100 μm genau einzustellen. Es hat sich gezeigt, daß Spinnlösungen, die auf diese Art zu Fasern verarbeitet werden können, auch über Trockenspinnprozesse zu Multifilamenten versponnen werden können.
c) Vernetzung der Grünfasern
Beispiel c1
Die getrockneten Grünfasern werden unter inerten Bedingungen einer Elektronenbestrahlung mit einer Strahlendosis von 120 kGy ausgesetzt. Die zu behandelnden Grünfasern befinden sich hierbei in einer speziell angefertigten mit Argon inertisierten Form, deren Oberseite mit einer Schutzfolie abgedeckt ist, die zwar ein Eindringen von Luft verhindert, aber das Durchdringen der Elektronen bei der Bestrahlung noch ermöglicht.
Beispiel c2
Die getrockneten Grünfasern werden 20 – 60 Stunden lang bei Raumtemperatur in einer Ammoniak-Atmosphäre ausgelagert.
d) Pyrolyse
Die vernetzten, formbeständig gemachten Grünfasern werden in einem Quarzglasrohr, das sich in einem Rohrofen befindet und durch welches Argon als Inertgas geleitet wird, mit einer Heizrate zwischen 5 K/min und 20 K/min bis zu einer Endtemperatur von 1100°C pyrolysiert, wobei die Haltezeit 1 Stunde beträgt. Es werden porenfreie, amorphe Si-B-C-N-Keramikfasern erhalten.
Die Qualität der Fasern kann durch nachfolgende Temperprozesse in oxidierender oder nichtoxidierender Atmosphäre weiter verbessert werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung nichtoxidischer amorpher oder kristalliner Keramikfasern durch Verspinnen einer elementorganische Precursoren enthaltenden Lösung zu einer Grünfaser und deren übliches thermisches Überführen in eine Keramikfaser, wobei in den elementorganischen Precursoren ein oder mehrere Kohlenstoffatome mit einem oder mehreren Fremdatomen verknüpft sind, die weder Wasserstoff, noch Sauerstoff, noch Stickstoff, noch Halogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnlösung neben dem elementorganischen Precursor ein mit diesem verträgliches organisches Polymer, das keinen oder wenig gebundenen Sauerstoff enthält und zu keinen Ausscheidungen und zu keiner Phasenseparation in der Spinnlösung führt, enthält und trocken zu der Grünfaser versponnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elementorganischer Precursor ein Polyborosilazan, Polysilazan, Polycarbosilan, Polysilan und/oder Polysiloxan eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer, das mit dem Precursor verträglich ist, in Form von Polyolefinen, Vinylpoly-meren, Polyacrylaten und/oder Polymethacrylaten vorliegt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskoelastizität durch geeignete Auswahl von elementorganischem Precursor/Lösungsmittel/organischem Polymer so gesteuert wird, daß der Verlustfaktor tan δ der Spinnlösung bei Verarbeitungstemperatur einen Wert zwischen 0,1 und 10 annimmt (dynamische Messung am Rotationsviskosimeter bei einer Meßfrequenz von 100 rad/s).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlustfaktor der Spinn lösung bei Verarbeitungstemperatur und oben genannten Meßbedingungen ca. 1 beträgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel für die Spinnlösung ein Alkylnitril, Arylnitril, ein substituierter Aromat, ein heterocyclischer Aromat, ein cyclischer Ether, Dimethylformamid und/oder Dimethylacetamid eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als substituierter Aromat Toluol, als heterocyclischer Aromat Pyridin sowie als Ether Tetrahydrofuran eingesetzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer so ausgebildet wird, daß es aufgrund seiner qualitativen und quantitativen Zusammensetzung die Stöchiometrie der Keramik steuert.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des Stickstoffgehaltes der Keramik ein stickstoffhaltiges Polymer eingesetzt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefin ataktisches Polypropylen, als Vinylpolymer Polystyrol, Polyvinylpyridin, Polyvinylpyrrolidon und/oder Polyvinylacetat sowie als Polyacrylat Polyacrylnitril eingesetzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grünfaser vor dem thermischen Überführen in die Keramikfaser einer Vernetzungsreaktion unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzen durch Einwirken von Ammoniak, von Aminen oder durch ionisierende Strahlen durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der gesamten Verfahrensdurchführung Sauerstoff und Wasser weitgehend ausgeschlossen werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Überführen der Grünfaser in eine Keramikfaser durch Pyrolyse erfolgt.