DE3853106T2

DE3853106T2 - Gesinterte keramische Nichtoxidfasern.

Info

Publication number: DE3853106T2
Application number: DE3853106T
Authority: DE
Inventors: Wolfgang D G Boecker; Francis J Frechette; Martin Richard Kasprzyk; Carl Hewes Mcmurty
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax I LLC
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2008-07-15
Also published as: EP0299774B1; CA1299830C; NO883175L; JPH0197213A; NO179201C; CN1030566A; DK389288A; EP0299774A1; BR8803405A; DE3853106D1; US4908340A; KR890001895A; NO883175D0; DK389288D0; NO179201B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

a) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Keramikfasern, die für Zwecke der Isolierung und Verstärkung von Nutzen sind, und insbesondere Nichtoxid-Fasern, die für diese Verwendungszwecke geeignet sind.

b) Geschichte des Standes der Technik

Keramik-Fasern werden seit längerer Zeit im Stand der Technik für verschiedenartige Zwecke eingesetzt, darunter die Isolierung und bis zu einem gewissen Grade die Verstärkung. Ein Beispiel für eine solche Faser, die als keramisch angesehen werden könnte, ist natürlich vorkommender Asbest, der nunmehr wegen der Gesundheitsprobleme in Ungnade gefallen ist. Außerdem werden seit langer Zeit Fasern aus Aluminiumoxid (Alumina), Siliciumdioxid (Silica) und Aluminiumsilicat für verschiedene Verwendungszwecke hergestellt, darunter solche der Verstärkung, Isolierung und als Füllstoffe. Solche Sauerstoff enthaltenden Fasern haben jedoch nicht die Eigenschaften, die für bestimmte Hochleistungs-Anwendungen erwünscht sind. Insbesondere haben derartige Fasern vom Oxid-Typ oft nicht Koeffizienten der thermischen Ausdehnung, die denen des Matrix-Materials, das verstärkt wird, so nahe wie möglich kommen, und gewöhnlich haben sie nicht eine so hohe Hitzebeständigkeit, wie sie für Gebrauchs-Anwendungen bei sehr hohen Temperaturen erwünscht ist. Außerdem ist die Korrosionsbeständigkeit der Oxid-Fasern oft nicht so gut, wie sie in bestimmten Umgebungen, wie etwa in Metallschmelzen, erwünscht ist. Weiterhin haben viele Oxide nicht einen so hohen Elastizitätsmodul, wie es für die Versteifung bei Verstärkungs-Anwendungen wünschenswert ist. Beispiele für solche Fasern vom Oxid-Typ sind in den US-Patenten 4 071 594, 4 250 131, 3 808 015 und 3 992 498 zu finden.
Derartige Oxid-Fasern im Stand der Technik werden im allgemeinen durch Schmelzspinnen oder Blasen oder durch Ziehen eines Vorstufen-Materials, manchmal mit eingeschlossenen Oxid-Pulvern, hergestellt, das dann oft in ein Alumina-Material umgewandelt wird. Solche Verfahrensweisen haben sich bis zu diesem Punkt nicht als allgemein anwendbar auf Nichtoxid-Keramiken für sehr hohe Temperaturen erwiesen. Solche Nichtoxid-Keramiken für sehr hohe Temperaturen neigen dazu, bei beherrschbaren Temperaturen nicht zu schmelzen, und tatsächlich tendieren sie dahin, vor dem Schmelzen sich zu zersetzen oder zu sublimieren. Man hat auch Versuche unternommen, Nichtoxid-Keramik-Fasern mit Hilfe von Vorstufen herzustellen, wie z.B. in den US-Patenten 3 529 044, 4 117 057 und 4 158 687 gelehrt wird. Solche Fasern sind jedoch nicht so gut, wie erwünscht ist, da solche Vorstufen dazu neigen, in den Fasern große Mengen von Substanzen, z.B. Sauerstoff, zurückzulassen, die oft deren Eigenschaften abträglich sind und häufig die Festigkeit, die Temperaturbeständigkeit und die chemische Beständigkeit reduzieren.
Dennoch wurden Versuche durchgeführt, um Nichtoxid-Keramik- Materialien für eine Hochtemperatur-Isolierung oder für eine Hochleistungs-Verstärkung zu nutzen. Ein Beispiel für ein solches Verstärkungsmaterial sind Siliciumcarbid-Whiskers, die nach Ansicht mancher unter die allgemeine Beschreibung einer Faser fallen. Man nimmt in der Tat an, daß solche Whiskers langgestreckte Einkristalle sind, die selbst mit Hilfe diskontinuierlicher Verfahren schwierig herzustellen und sehr teuer sind. Außerdem sind die Durchmesser und Längen solcher Whiskers, die hergestellt werden können, außerordentlich eingeschränkt. Andere Versuche zur Herstellung von Nichtoxid- Keramik-Fasern waren gewöhnlich nicht in hohem Maße erfolgreich, da im allgemeinen Materialien in die Faser eingearbeitet werden, die keine charakteristischen Hochleistungseigenschaften haben.
Aus diesem Grunde besteht Bedarf an einer Hochleistungs-Nichtoxid-Keramik-Faser hoher Reinheit, die gemäß verschiedenen Spezifikationen, darunter Querschnittsgestalt und Länge, erwünschterweise kontinuierlich, hergestellt werden kann. Es wäre erwünscht, eine solche Faser zu haben, die bei Temperaturen von 1700 ºC und höher in einer inerten Atmosphäre und bei Temperaturen von 1500 ºC und höher sowohl chemisch als auch physikalisch an der Luft stabil ist.
Weiterhin sind im Stand der Technik hergestellte Keramik-Fasern typischerweise schwierig zu handhaben, insbesondere dann, wenn es erwünscht ist, solche Fasern zur Bildung textiler Flächengebilde zu nutzen. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, eine Verfahrensweise und ein Produkt zu haben, die die Entwicklung gewebter Produkte ermöglichen, die Nichtoxid-Keramik-Fasern enthalten.
Ein besonders interessantes Patent aus dem Stand der Technik ist das US-Patent 4 559 191, das die Bildung einer Faser durch hydrostatisches Pressen eines Keramik-Pulvers als Kern in einer hohlen Polymer-Faser beschreibt. Die Nachteile eines solchen Verfahrens liegen auf der Hand, nämlich die Schwierigkeit, das Pulver in den Kern hineinzubekommen, die Erfordernisse für die hydrostatische Verarbeitung und der Aufwand. Außerdem ist nicht zu erwarten, daß die Faser ein hohes Querschnitt-Aspekt-Verhältnis hat, um einen verbesserten Biegewiderstand in Richtung der langen Querschnitts-Achse zu erhalten. Außerdem läßt die Faser des US-Patents 4 559 191 keine glatte Oberfläche erwarten, die zur Verminderung von Fehlern wünschenswert wäre. Dies trifft zu, da es allgemein bekannt ist, daß iso-gepreßte Sintergegenstände rauhere Oberflächen als gezogene oder stranggepreßte (extrudierte) Sintergegenstände haben. Der Begriff "glatt", wie er hierin verwendet wird, bedeutet demgemäß glatter als die Oberfläche eines iso-gepreßten Gegenstandes, der aus dem gleichen Material und mit der gleichen Gestalt hergestellt ist. Solche "glatten" Gegenstände sind, wenn sie groß genug sind, im allgemeinen durch eine Oberfläche gekennzeichnet, die Licht nicht streut und somit Licht hell reflektiert; d.h., die Oberfläche zeigt Glanz und reflektiert gewöhnlich Bilder. Die "rauhe" Oberfläche eines gesinterten isogepreßten Gegenstandes neigt andererseits dazu, ein mattes Oberflächenaussehen zu haben, das von einer Lichtstreuung herrührt. Der Ausdruck "glatt" soll jedoch nicht so verstanden werden, daß er Querschnitte ausschließt, die nicht kreisförmig oder elliptisch sind. Oberflächen, die einen relativ gleichmäßigen Querschnitt entlang ihrer Längsachse haben, vermögen Licht gleichmäßig von ihrer Oberfläche zu reflektieren, z.B. sternförmige Querschnitte.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß eine, vorzugsweise polykristalline, Hochtemperatur-Keramikfaser mit einem wählbaren Durchmesser zwischen 1 und 200 um verfügbar gemacht. Die Faser ist in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb von etwa 1700 ºC und sogar an der Luft bei einer Temperatur oberhalb von 1500 ºC stabil. Die Faser umfaßt ein gesintertes Keramikpulver mit einer maximalen Teilchengröße von weniger als dem Durchmesser der Faser und einer mittleren Teilchengröße von weniger als dem 0,2-fachen des Durchmessers der Faser. Das Keramikpulver ist in einer inerten Atmosphäre ebenfalls bei einer Temperatur oberhalb von etwa 1700 ºC stabil. Wenigstens 90 % der Keramik sind aus Boriden, Nitriden, Carbiden und Siliciden ausgewählt. Die Faser ist durch eine glatte Oberfläche gekennzeichnet, im Gegensatz zu einer rauhen Oberfläche, die vom Iso-Pressen herrührt. Die Faser hat vorzugsweise im Querschnitt-Mittel ein hohes Aspekt-Verhältnis und ist unrund zum Zweck einer erhöhten Versteifung bei der Verstärkung. Die Faser hat zweckmäßigerweise auch eine eingekerbte Oberfläche zum besseren Verbinden.
Die Faser und ihre Herstellung sind in besonderem Maße unerwartet, da vor der vorliegenden Erfindung nicht vorhergesagt werden konnte, daß ein Gegenstand mit solchen Kennwerten und einer solchen geringen Querschnitt-Abmessung aus einem Nichtoxid-Keramikpulver hätte gesintert werden können.
Die Erfindung umfaßt weiterhin ein textilfähiges sinterfähiges Filament, d.h. eines, das sich maschinell weben, spinnen und wirken läßt, das eine Matrix aus flexiblem Polymer umfaßt, die bei hoher Temperatur sinterfähige Keramik-pulver-Teilchen enthält. Die mittlere Teilchengröße der Teilchen ist kleiner als das 0,15-fache des Durchmessers des sinterfähigen Filaments und liegt vorzugsweise im Bereich unter 1 um. Die Keramikpulver- Teilchen sind aus keramischen Boriden, Nitriden, Carbiden und Siliciden ausgewählt. Der Durchmesser des Filaments beträgt 2 bis 300 um. Die Erfindung umfaßt auch das Verfahren, mittels dessen die Hochtemperatur-Keramikfaser durch Sintern des textilfähigen sinterfähigen Filaments, wie es zuvor beschrieben ist, hergestellt wird und schließt solche Filamente enthaltende Verbundstoffe ein.

KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Die Figuren 1 bis 6 zeigen Mikrophotographien von Fasern, die gemäß der Erfindung hergestellt sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie zuvor diskutiert wurde, wurde nunmehr überraschend gefunden, daß Nichtoxid-Keramikfasern mit einem Durchmesser zwischen 1 und 200 um aus unbeschichteten Nichtoxid-Keramikpulvern gesintert werden können. Die Faser umfaßt gewöhnlich ein Borid, Carbid, Nitrid oder Silicid eines anderen Elements, d.h. eines von Silicium, wenn die Verbindung ein Silicid ist, oder von Bor, wenn die Verbindung ein Borid ist, verschiedenen Elements, das aus der aus Aluminium, Bor, Chrom, Hafnium, Molybdän, Niob, Silicium, Tantal, Titan, Wolfram, Vanadium und Zirconium bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Geeignete Keramikpulver können beispielsweise die Pulver sein, die aus den Keramiken der Gruppe B&sub4;C, HfC, NbC, SiC, TaC, VC, WC, ZrC, CrB&sub2;, HfB&sub2;, NbB&sub2;, TaB&sub2;, TiB&sub2;, VB, WB, ZrB&sub2;, AlN, HfN, NbN, Si&sub3;N&sub4;, TaN, TiN, VN, ZrN, Mo&sub5;Si&sub3;, MoSi&sub2; und ZrSi und deren Mischungen ausgewählt sind.
Besonders erwünschte Keramiken zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung sind Titandiborid (TiB&sub2;), Siliciumcarbid (SiC) und Borcarbid (B&sub4;C). Diese Materialien haben sich entsprechend den Erfordernissen der vorliegenden Erfindung unter Zusatz minimaler Mengen von Sinterhilfsmitteln als sinterfähig erwiesen, und weiterhin sind alle diese Materialien bei Temperaturen oberhalb von 2200 ºC stabil. Die erfindungsgemäßen Fasern können aus diesem Grunde im wesentlichen aus Nichtoxid- Keramik-Materialien bestehen, d.h. fast stets aus mehr als 90 % und vorzugsweise aus mehr als 95 % Nichtoxiden. Das Gebrauchsverhalten der gesinterten Fasern der vorliegenden Erfindung wird aus diesem Grunde nicht nennenswert durch Oxid-Phasen beeinflußt, wie das bei den Nichtoxid-Keramikfasern des Standes der Technik der Fall war, die mit anderen Mitteln hergestellt worden waren, z.B. durch die Verwendung von Vorstufen.
Die Arbeitsweisen des Sinterns sind ähnlich denjenigen, die in dem US-Patent 4 123 286 beschrieben sind, ausgenommen die Anwesenheit der Matrix aus dem flexiblem Polymer. Die Polymer- Matrix kann irgendein geeignetes Polymer umfassen, darunter Phenole, Polyolefine, halogenierte Polyolefine, darunter Polyvinylchlorid, oder ein beliebiges anderes Polymer, das von Atomen frei ist, die dazu neigen, das Keramik-Material bei höheren Temperaturen zu zersetzen. Das Harz muß fähig sein, sich bei der Sintertemperatur oder darunter zu zersetzen, wobei flüchtige Produkte oder in manchen Fällen ein geringer Prozentsatz restlichen Rußes, der den Sintervorgang unterstützen kann, gebildet werden. Spezielle wünschenswerte Polyolefine sind Polyethylen und Polypropylen. Sinterhilfsmittel, die in die die textilfähigen Fasern bildende Zusammensetzung eingearbeitet werden, sind solche Sinterhilfsmittel, die Fachleuten bekannt sind. Solche Sinterhilfsmittel, ausgenommen Ruß, der gewöhnlich wenigstens zum Teil durch das Polymer und andere organische Verbindungen in einem System bereitgestellt wird und manchmal auch wenigstens zum Teil durch Submikron-Kohlenstoff-Pulver geliefert wird, sind diejenigen Sinterhilfsmittel für die spezielle Keramik, die Fachleuten bekannt sind. Wenn das Keramik-Pulver Siliciumcarbid ist, ist ein besonders erwünschtes Sinterhilfsmittel Borcarbid, das gewöhnlich in einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.-% des Siliciumcarbid-pulvers anwesend ist.
Die mittlere Teilchengröße der Teilchen ist kleiner als das 0,15-fache des Durchmessers des textilfähigen sinterfähigen Filaments und liegt vorzugsweise im Submikron-Bereich. Wenn das sinterfähige Filament tatsächlich gesintert wird, wird der Durchmesser des Filaments gewöhnlich kleiner, d.h. eine Volumen-Schrumpfung von 40 bis 60 % tritt auf; in diesem Fall ist die mittlere Teilchengröße, von der man ausgeht, gewöhnlich kleiner als das 0,2-fache des Durchmessers des fertigen gesinterten Filaments.
Das sinterfähige Filament und die dieses bildende Zusammensetzung enthalten vorzugsweise etwa 75 bis etwa 95 Gew.-% keramischer Pulver und etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% organischer Verbindungen, einschließlich der Polymeren. Der organische Teil der das sinterfähige Filament bildenden Zusammensetzung schließt nicht nur die Polymeren ein, sonderen auch andere organische erwünschte Materialien, darunter Gleitmittel, wie Ölsäure, Rohvaseline, Tenside, wie Dioctylphtalat, Öle, wie Maisöl, Dimethylformamid, das als Lösungsmittel für das Polymer dient, und Tetraethylhexyl-titanat, das als Dispergierhilfsmittel dient. Die Zusammensetzung, wie sie oben in bezug auf die Filamente beschrieben ist, schließt Verdünnungsmittel aus, die in dem System zur Bildung des sinterfähigen Filaments verwendet werden. Solche Verdünnungsmittel können eine Anzahl organischer Verdünnungsmittel umfassen, wie Ethanol, Aceton, Öle und flüchtige Kohlenwasserstoffe wie Toluol und Hexan.
Die sinterfähigen Filamente können durch Schmelzspinnen oder Suspensionsspinnen gewonnen werden, wie anschließend beschrieben wird.
Beim Schmelzspinnen werden das Siliciumcarbid, die Sinterhilfsmittel und die organischen Verbindungen, einschließlich der Polymeren, Weichmacher und Dispergiermittel, in der Schmelze vermischt. Die vermischten Komponenten werden dann zweckmäßigerweise pelletiert, und die Pellets werden durch Extrusion schmelzgesponnen. Die resultierenden sinterfähigen Endlos- Filamente werden gesammelt.
Im Falle des Suspensionsspinnens werden das Siliciumcarbid- Pulver und die Sinterhilfsmittel mit den organischen Bestandteilen mit genügend Verdünnungsmittel zur Bildung einer Suspension vermahlen oder vermischt. Die resultierende Suspension wird dann gesponnen und getrocknet. Die resultierende Faser wird dann gesintert. Sinterfähige Filamente können auch in statistischen Größen durch Blasen oder Zentrifugalspinnen hergestellt werden. In diesem Falle werden die Komponenten in ähnlicher Weise wie beim Suspensionsspinnen miteinander vermischt, mit der Ausnahme, daß das resultierende Gemisch in einer Apparatur zum Blasen von Filamenten oder in einer Zentrifugal-Spinnanlage verwendet wird.
Die sinterfähigen Filamente der vorliegenden Erfindung sind im allgemeinen textilfähig und können zu Gewebe- oder Filz-Erzeugnissen verarbeitet oder zur Bildung dickerer Garne benutzt werden. Die Filamente können entweder vor der Fabrikation gesintert werden, oder sie können in Anschluß an die Herstellung anderer Produkte gesintert werden. Die Sintertemperatur für das Keramik-Pulver liegt gewöhnlich im Bereich zwischen 1700 ºC und 3000 ºC, je nach dem System, und wenn die Keramik Siliciumcarbid ist, liegt die Sintertemperatur spezieller zwischen etwa 2000 ºC und 2300 ºC. Die Sinterzeit beträgt gewöhnlich 0,2 bis 90 min und gewöhnlich 0,5 bis 20 min. Das gesinterte Produkt kann gegebenenfalls zur Unterstützung bei der Handhabung mit Graphit oder einem anderen Gleitmittel überzogen sein. Die resultierenden gesinterten Filamente können, wenn die Bedingungen in angemessener Weise gesteuert werden, Zugfestigkeiten von über 100 000 psi (689 MPa) und vorzugsweise von mehr als 175 000 psi (1 200 MPa) haben. Wünschenswerterweise können die Fasern einen Elastizitätsmodul von über 25 Millionen psi (172 GPa), und vorzugsweise einen von über 50 Millionen psi (345 GPa), haben. Zum Vergleich ist, beispielsweise, berichtet, daß der Elastizitätsmodul von Siliciumcarbid etwa 55 Millionen psi (318 GPa), der von Titandiborid etwa 76 Millionen psi (524 GPa) und der von Borcarbid etwa 65 Millionen psi (448 GPa) beträgt. Der Druchmesser der fertigen Faser beträgt erwünschterweise zwischen 10 und 150 um. Die Fasern der vorliegenden Erfindung können zum Verstärken anderen Struktur-Materialien, wie Metallen, Keramiken, Gläsern, Glaskeramiken und Polymeren, verwendet werden. Die Faser umfaßt gewöhnlich ein Borid, Carbid, Nitrid oder Silicid eines anderen Elements, das aus der aus Aluminium, Bor, Chrom, Hafnium, Molybdän, Niob, Silicium, Tantal, Titan, Wolfram, Vanadium und Zirconium bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Solche Fasern haben oft im Querschnitt-Mittel hohe Aspekt-Verhältnisse, z.B. von wenigstens 1,3 : 1 (größte Querschnitt-Abmessung dividiert durch die kleinste Querschnitt-Abmessung durch das Zentrum der großen Abmessung), und die Faser hat gewöhnlich eine Rundheit von 1,15 und vorzugsweise von mehr als 1,5. Solche Fasern haben einen größeren Widerstand gegen eine Biegung in Richtung der längeren Querschnitt-Abmessung.
Der Begriff "Rundheit", wie er hierin verwendet wird, bedeutet, daß die Fläche der Faser in die berechnete Fläche der Faser geteilt wird unter der Annanhme, daß die Faser ein vollkommener Kreis ist. Die berechnete Fläche wird auf der Grundlage des gemessenen Umfangs der Faser bestimmt. Die Rundheit kann ohne weiteres durch die Formel P² / 4 π A bestimmt werden, worin P der gemessene Umfang ist und A die gemessene Querschnittsfläche ist. Die Faseroberfläche ist gewöhnlich eingekerbt, was eine bessere Bindung der Oberfläche in einer Matrix erlaubt. Eine größere Rundheits-Zahl zeigt eine vermehrte Abweichung von einem Kreis an.
Die Filamente der vorliegenden Erfindung sind in besonderem Maße erwünscht, da eine besondere Nichtoxid-Keramik so ausgewählt werden kann, daß ein gewünschter Koeffizient der thermischen Ausdehnung erhalten werden kann, der zu dem eines Materials paßt, das verstärkt wird. Außerdem haben zahlreiche solche Nichtoxid-Keramiken eine gute Korrosionsbeständigkeit im Kontakt mit Metallschmelzen, die mit keramischen Materialien vom Oxid-Typ nicht zu erhalten ist. Die Fasern haben, bei Auswahl eines geeigneten Keramik-Materials, eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, die oberhalb von 1700 ºC liegen und in einer Inertatmosphäre bis zu fast 4000 ºC betragen kann. Außerdem kann selbst an der Luft die Faser bei Temperaturen oberhalb von 1500 ºC bis zu so hohen Temperaturen wie 1700 ºC stabil sein, wenn die Keramik passend ausgewählt wird. Siliciumcarbid- Fasern, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, sind beispielsweise an der Luft bei so hohen Temperaturen wie 1600 ºC stabil und sind in inerten Atmosphären bei so hohen Temperaturen wie 2300 ºC stabil Borcarbid-Fasern, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, sind in ähnlicher Weise in einer inerten Atmosphäre bei so hohen Temperaturen wie 2250 ºC stabil, und gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Titandiborid-Fasern sind bei so hohen Temperaturen wie 2500 ºC stabil. Ein gesintertes Zirconiumcarbid-Filament gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer inerten Atmosphäre bei Temperaturen oberhalb 3400 ºC stabil sein. Der Begriff "inerte Atmosphäre", wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine Atmosphäre, bei der die Keramik nicht reagiert. Solche Atmosphären sollen eine Atmosphäre eines Inert-Gase oder Vakuum umfassen. Der Begriff "stabil", wie er hierin verwendet wird, bedeutet physikalisch und chemisch stabil, d.h., daß das Material nicht in nennenswertem Maße sich zersetzt, schmilzt, erweicht oder sublimiert.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung, nicht jedoch zur Einschränkung der vorliegenden Erfindung. Sofern nichts anderes angegeben ist, beziehen sich "Teile" und "Prozentsätze" auf das Gewicht.

Beispiel I - Schmelzspinnen

Formulierung

α-SiC-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 10 m²/g, mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 1 um, enthaltend 0,5 % B&sub4;C 86,15 g
Phenol-Harz (MG 800) 5,82 g
Polyethylen (MG 200 000 - 250 000) 7,01 g
Polyethylen (MG 1 500 000 - 2 000 000) 6,01 g
Ölsäure 9,58 g
Das Vermischen erfolgte in einem Brabender-Plastograph-Mischer, dessen Mischwanne auf 150 ºC vorgeheizt wurde. Ungefähr die Hälfte des Pulvers und die Gesamt-Menge der organischen Stoffe wurden in den Mischer gegeben, während die Rührflügel mit 20 Upm liefen, bis ein Fließen stattfand. Das verbliebene Pulver wurde in kleinen Inkrementen hinzugefügt. Nachdem die Zugabe vollständig war, wurde die Mischgeschwindigkeit auf 60 Upm gesteigert und etwa 30 min auf diesem Wert gehalten. Die Zusammensetzung wurde entnommen, granuliert und in eine fasererzeugende Apparatur gebracht, die mit einer Düse von 0,50 mm Durchmesser x 2,54 mm Länge ausgerüstet war, die auf 165 ºC erhitzt worden war. Das Material wurde mittels Anlegen eines Drucks in Form von Gewichten an einen Kolben durch die Düse gepreßt.
Das Extrudat von 0,50 mm wurde durch Wickeln um eine rotierende Spule auf etwa 0,20 bis 0,10 mm verfeinert. Die aufgenommenen Filamente wurden von der Spule entfernt, mit Graphit-Pulver bestäubt und hängend in einem Ofen bei bis zu 2300 ºC in einer Stickstoff-Atmosphäre gebrannt. Die an solchen Filamenten gemessenen Zugfestigkeiten erreichten so hohe Werte wie 104 000 psi (717 MPa).
Die resultierenden Fasern wurden mit 200-facher Vergrößerung mittels eines SEM photographiert. Repräsentative Photographien sind in den Figuren 1 und 2 dargstellt. Die Analyse auf einem Computerbild-Simulator zeigte eine mittlere Rundheit von 1,17. Bei 200-facher Vergrößerung ist eine geringere Rauheit zu sehen, die ohne Vergrößerung nicht sichtbar wäre. Das glatte Aussehen ohne Vergrößerung ist aufgrund der entlang der Längsachse selbst bei starker Vergrößerung erscheinenden gleichmäßigen Schlaglichter erkennbar.

Beisniel II - Schmelzspinnen

Formulierung

SiC-Pulver wie in Beispiel I 72,99 g
Petrolat 11,55 g
Polyethylen (MG 200 000 - 250 000) 5,50 g
Dioctylphthalat 4,00 g
Polyethylen (MG 1 500 000 - 2 000 000) 5,00 g
Phenol-Harz (MG 800) 3,25 g
Tetraethylhexyltitanat 0,50 g
Etwa 9 kg der obigen Zusammensetzung wurden mit Hilfe eines dampfbeheizten 1½-Gallonen-Sigma-Mischers hergestellt. Nachdem das Vermischen beendet und die Zusammensetzung granuliert worden war, wurde sie unter Verwendung einer Laboratoriums- Schmelzspinnanlage zu Fasern verarbeitet. In diesem Falle wurde das Granulat in einem kleinen Extruder wiederaufgeschmolzen und einer Zahnradpumpe zugeführt, die das Material einer Spinndüsenplatte zudosierte, die 20 Löcher mit einem Durchmesser von jeweils 0,30 mm enthielt. Godet-Walzen bewirkten eine weitere Verfeinerung auf 0,20 bis 0,10 mm.
Die aufgenommenen SiC-Filamente wurden mit Graphit-Staub beschichtet und hängend in einem Ofen bei bis zu 2150 ºC in Argon gebrannt. Die an solchen Filamenten gemessenen Zugfestigkeiten erreichten so hohe Werte wie 90 000 psi (620 MPa).

Beispiel III - Suspensionsspinnen - trocken

Formulierung

SiC-Pulver wie in Beispiel I 80,0 g
Polyvinylbutyral (MG 225 000) 9,0 g
Dioctylphtalat 8,0 g
Maisöl 2,0 g
Polyethylenglycol (MG 400) 3,0 g
Dimethylformamid 8,0 g
Resol - Phenol-Harz (MG 300) 2,0 g
Das Vermischen erfolgte in einem Brabender-Plastograph-Mischer bei Raumtemperatur. Eine kleine Menge Trichlorethylen und Ethanol wurde zugesetzt, um die Konsistenz der Zusammensetzung auf diejenige von Fensterkitt einzustellen. Die Mischung wurde unter Verwendung einer Schmelzindex-Apparatur extrudiert, die mit einer Öffnung von 0,18 mm ausgestattet war. Gewichte wurden für die Extrusion auf den Kolben zur Einwirkung gebracht. Das Extrudat wurde auf Fließpapier gesammelt und trocknen gelassen. Nach dem Trocknen hatten die Filamente ein Durchmesser-Maß von 0,1 mm. Die Filamente wurden auf einer grünen SiC-Platte verankert und in Argon bei bis zu 2150 ºC gesintert. Die an solchen Filamenten gemessenen Zugfestigkeiten erreichten so hohe Werte wie 192 000 psi (1 324 MPa).

Beispiel IV - Suspensionsspinnen - trocken

Formulierung

SiC-Pulver wie in Beispiel I 50,0 g
Polyethylenoxid (MG 4 000 000) 10,0 g
Aceton 17,0 g
Ethanol 17,0 g
Phenol-Harz (MG 800) 2,3 g
Das Vermischen erfolgte in einem Brabender-Plastograph-Mischer bei Raumtemperatur mit genügend destilliertem Wasser, um die Konsistenz von Fensterkitt zu erreichen. Die Mischung wurde in einer kleinen Extrusionsapparatur zu Fasern verarbeitet und auf einer rotierenden Spule aufgenommen. Die Filamente wurden 15 min bei 2150 ºC gesintert.
Die resultierenden Fasern wurden mit 200-facher Vergrößerung mittels eines SEM photographiert. Repräsentative Photographien sind in den Figuren 3 und 4 dargstellt. Die mittlere Rundheit, bestimmt mittels Computerbild-Analysators, beträgt 2,08. Ein Vergleich der Photographie entlang der Längsachse mit einer Photographie des Faser-Querschnitts zeigt deutlich eine charakteristische gleichbleibende Glattheit in der Längsrichtung trotz des sehr ungewöhnlichen Querschnitts.

Beispiel V - Geblasene Filamente

Formulierung

SiC-Pulver wie in Beispiel I 100,0 g
Resol - Phenol-Harz (MG 300) 5,0 g
Maisöl 10 Tropfen
Dimethylformamid 20 Tropfen
Ethanol/Aceton 50/50 Vol. zu einer dünnen Aufschlämmung
Die obigen Bestandteile wurden in einem Becherglas vermischt, um die SiC-Teilchen zu dispergieren und mit Phenol-Harz zu beschichten. Die Lösungsmittel wurden abgedampft. Die resultierende Mischung wurde in einem Gefäß 16 h in einer Kugelmühle gemahlen. Folgendes wurde dem Mahlgefäß zugesetzt:
Toluol 70,0 g
Polyethylenglycol (MG 400) 10,0 g
Dioctylphtalat 4,0 g
Maisöl 1,0 g
Dimethylformamid 25,0 g
Das Vermahlen in der Kugelmühle wurde 1 h fortgesetzt. Dann wurden 10,0 g Polyvinylbutyral (MG (225 000) und 10,0 g Ethanol hinzugefügt, und das Vermahlen wurde weitere 3 h fortgesetzt. Der Schlicker, der erzeugt worden war, wurde durch ein 80 mesh- Sieb geseiht und im Vakuum entlüftet, bis die rasche Blasenbildung aufhörte. Der Schlicker war dann fertig für die Faser- Erzeugung. Eine Injektionsspritze wurde mit Schlicker gefüllt und in einen Luftstrahl entleert. Die Luft-Aufprallwinkel konnten von 0º bis 90º variiert werden, und die Tröpfchen konnten noch in sehr feine Fasern aufgebrochen werden. Die Größen variierten, jedoch wurde einige gemessen, die so klein wie 2 um waren.

Beispiel VI - Herstellung von AlN-Fasern.

Im wesentlichen wurde der Arbeitsweise von Beispiel I gefolgt, jedoch mit der Abweichung, daß die Formulierung die folgende war:
AlN-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 7 m²/g, mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 1,5 um, enthaltend 1 % Y&sub2;O&sub3; 83,0 g
Petrolat 14,0 g
Polyethylen (MG 200 000 - 250 000) 5,5 g
Polyethylen (MG 1 500 000 - 2 000 000) 2,0 g
Maisöl 1,5 g
Ein Brabender-Plastograph-Mischer wurde benutzt, um die obigen Komponenten 20 min bei 160 ºC zu vermischen. Die verarbeiteten Fasern wurden auf eine Graphit-Platte gelegt und in Stickstoff 1½ h bei 1850 ºC gesintert, um bei hoher Temperatur gesinterte Aluminiumnitrid-Fasern zu bilden.

Beispiel VII - Herstellung von B&sub4;C-Fasern.

Der Arbeitsweise von Beispiel I wurde gefolgt, jedoch mit der Abweichung, daß die Formulierung die folgende war:
B&sub4;C-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 8 m²/g, mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 1,5 um 50,0 g
Polyethylenoxid (MG 4 000 000) 10,0 g
Aceton 16,0 g
Methanol 16,0 g
Phenol-Harz (MG 800) 5,0 g
Wasser 1,0 g
Die Apparatur zu Faserherstellung umfaßte eine Spinndüse mit 20 Löchern mit einem Durchmesser von jeweils 0,2 mm. Die gemischte Formulierung wurde durch die Spinndüse mit etwa 70 psi (0,5 MPa) hindurchgepreßt. Die Filamente wurden mit etwa 30 feet/min (9,14 m/min) gesammelt.
Die resultierenden extrudierten Fasern wurden hängend in einem mit B&sub4;C beschichteten Graphit-Tiegel in Argon gebrannt. Die Temperatur wurde auf 2150 ºC gesteigert und 6 min auf diesem Wert gehalten, um Hochtemperatur-Borcarbid-Fasern zu bilden.
Eine Photographie mit 200-facher Vergrößerung des Querschnitts der charakteristischen Fasern, die im wesentlichen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, ist in Figur 5 dargestellt.

Beispiel VIII - Herstellung von TiB&sub2;-Fasern.

Der Arbeitsweise von Beispiel V wurde gefolgt, jedoch mit der Abweichung, daß die Formulierung die folgende war:
TiB&sub2;-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 8 m²/g, mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 1,5 um 50,0 g
Polyethylenoxid (MG 600 000) 10,9 g
Aceton 15,0 g
Ethylalkohol 15,0 g
Phenol-Harz (MG 800) 2,5 g
Wasser 5,3 g
Statistische Proben der resultierenden extrudierten Filamente wurden gemessen; es wurde gefunden, daß sie Durchmesser zwischen 18,4 und 28,3 um hatten. Die Filamente wurden hängend in einem mit B&sub4;C beschichteten Tiegel in Argon etwa 15 min bei etwa 2150 ºC gebrannt, wodurch Hochtemperatur-Titandiborid- Fasern gebildet wurden.
Das gesinterte Titandiborid-Produkt blieb faserig und hatte eine silbergraue Farbe.
Eine Photographie mit 500-facher Vergrößerung des Querschnitts der charakteristischen Fasern, die im wesentlichen gemäß diesem Beispiel hergestellt sind, ist in Figur 6 dargestellt.

Beispiel IX - Herstellung von β-SiC-Fasern.

Der Arbeitsweise von Beispiel VI wurde gefolgt, jedoch mit der Abweichung, daß die Formulierung die folgende war:
β-SiC-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 15,1 und 18,7 m²/g, mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 0,25 und 0,29 um, mit HF und HNO&sub3; behandelt und gewaschen 75,27 g
Polyethylen niederer Dichte (MG 200 000 - 250 000) 5,22 g
Polyethylen (MG 1 500 000 - 2 000 000) 4,75 g
Tetraethylhexyltitanat 0,48 g
Petrolat 10,92 g
Dioctylphthalat 3,80 g
Phenol-Harz (MG 800) 3,09 g
Nach der Faserherstellung wurden die Fasern auf einen Durchmesser von etwa 0,1 mm (100 um) verfeinert. Die Filamente wurden hängend in einem Graphit-Tiegel gebrannt, der mit einem Schlamm beschichtet worden war, der 9 Teile SiC und 1 Teil B&sub4;C enthielt. Das Sintern wurde in einer Argon-Atmosphäre durchgeführt. Zum Sintern wurde die Temperatur auf 1900 ºC erhöht und 5 min gehalten. Das resultierende Produkt war ein gesintertes Siliciumcarbid-Filament.

Beispiel X - Aluminium-SiC-Filament-Verbundmaterialien

Etwa 60,0 g grüne SiC-Filamente, die gemäß Beispiel II hergestellt worden waren, wurden in Stücke von 6 mm Länge geschnitten. Die geschnittenen Filamente wurden statistisch in eine Preßform von 75 mm x 150 mm geladen und unter einem Druck verdichtet, der ausreichte, um einen etwa 6 mm dicken Block zu erzeugen. Der Block wurde in Argon 60 min bei 2150 ºC gesintert. Das berechnete Poren-Volumen des resultierenden Filament- Preßkörpers betrug etwa 70 %. Der Filament-Sintercompact wurde mit geschmolzenem Alumininium getränkt, wodurch ein mit SiC- Filamenten verstärkter Aluminium-Block hergestellt wurde.

Beispiel XI - Polykristallines Al&sub2;O&sub3; + 5 % SiC Faser-Verbundmaterial

4,0 g polykristalline SiC-Fasern (mit einem Durchmesser von etwa 100 um) wurden in einen Mörser gegeben und mit einem Pistill leicht zerstoßen, um eine Faserlänge zwischen etwa 1,5 und 3,0 mm zu erzielen.
95,0 g Al&sub2;O&sub3;-Pulver + 0,45 g (0,5 %) MgO wurden in ein Becherglas gefüllt. Die 4 g zerstoßene Fasern wurden zu dem Pulver hinzugefügt und durch ½ h Rollen untergemischt, um die Fasern in dem Al&sub2;O&sub3; zu verteilen.
Das Gemisch aus Pulver und Fasern wurde dann in eine Graphit- Form von 63,5 mm Durchmesser geschüttet, die mit BN beschichtet und mit Graphit-Papier ausgefüttert war. Das Pulver wurde geebnet, und ein Druckstempel wurde von oben eingesetzt, und die Mischung wurde auf etwa 1500 psi (10 MPa) kalt gepreßt.
Die Form wurde dann in einen Ofen zum Heißpressen gebracht, und das Heißpressen erfolgte durch Erhitzen auf etwa 1500 ºC mit einer Geschwindigkeit von 1200 ºC/h, wobei der maximale Druck von etwa 1800 psi (12 MPa) auf das Teil und die Temperatur etwa ½ h gehalten wurden.
Gefunden wurde eine Dichte von 3,89 g/cm³, 98,5 % der theoretischen Dichte. Mikrorisse waren in der Matrix zu sehen.

Beispiel XII - Verbundmaterial aus polykristallinem SiC + 20 % SiC-Faser (drucklos gesintert)

α-SiC-Pulver wie in Beispiel I 56,0 g
Resol Phenol-Harz (MG 300) 1,3 g
Ölsäure 1,3 g
Polyethylenglycol (MG 20 000) 1,3 g
Die obigen Chemikalien wurden in das Gefäß einer 500 ml Kugelmühle mit einem Alkohol-Gemisch (Ethanol mit 5 % Methanol) gefüllt und 2 h miteiannder vermahlen.
12,0 g polykristalline gesinterte SiC-Fasern mit einem Durchmesser von etwa 100 um wurden in einen Mörser gegeben und mit einem Pistill leicht zerstoßen, um Stücke zwischen etwa 1,5 und 3,0 mm zu erhalten.
Die gemahlene Mischung wurde in eine Glasschale gegossen und absitzen gelassen. Der klare Alkohol wurde dekantiert, und der verbleibende Schlamm wurde auf eine Heizplatte zum Verdampfen von weiterem Lösungsmittel und Eindicken gebracht. Die 12,0 g der zerstoßenen SiC-Fasern wurden langsam unter Rühren zu dem Schlamm hinzugefügt. Dann ließ man das Gemisch trocknen.
Das trockene Pulver wurde in eine Stahl-Form von 63,5 mm im Quadrat gebracht und kalt gepreßt. Die kaltgepreßte Platte wurde dann auf 17 000 psi (117 MPa) iso-gepreßt und in Argon auf 2150 ºC gesintert.
Gefunden wurde eine Dichte von 2,73 g/cm³, gleich 85,3 % der theoretischen Dichte. Die Matrix zeigte eine gewisse Rißbildung, und manche Fasern schienen nicht fest an die Matrix gebunden zu sein.

Beispiel XIII - Polykristalline Fasern aus SiC + 20 % TiB&sub2;

α-SiC-Pulver wie in Beispiel I 50,0 g
Resol Phenol-Marz (MG 300) 1,3 g
Ölsäure 1,3 g
Polyethylenglycol (MG 20 000) 1,3 g
Die obigen Chemikalien wurden in das Gefäß einer 500 ml Kugelmühle mit einem Alkohol-Gemisch gefüllt und 2 h miteinander vermahlen.
15,0 g polykristalline gesinterte TiB&sub2;-Fasern, die wie in Beispiel VIII hergestellt worden waren, wurden in einen Mörser gegeben und mit einem Pistill leicht zerstoßen, um Stücke einer Länge zwischen etwa 1/8" und 1/16" (1,5 mm und 3,0 mm) zu erhalten.
Die gemahlene Mischung wurde in eine Glasschale gegossen und absitzen gelassen. Der klare Alkohol wurde dekantiert, und der verbleibende Schlamm wurde auf eine Heizplatte zum Verdampfen von weiterem Lösungsmittel und Eindicken gebracht. Die 15,0 g der zerstoßenen TiB&sub2;-Fasern wurden langsam unter Rühren zu dem Schlamm hinzugefügt. Dann ließ man das Gemisch trocknen.
Das trockene Pulver wurde in eine Stahl-Form von 63,5 mm im Quadrat gebracht und bei 12 000 psi (83 MPa) kalt gepreßt. Die kaltgepreßte Platte wurde dann auf 17 000 psi (117 MPa) iso- gepreßt und drucklos in Argon auf 2150 ºC gesintert.
Der resultierende Verbundstoff zeigte eine Dichte von 2,91 g/cm³, gleich 86,1 % der theoretischen Dichte. Die Beobachtung der Mikrostruktur zeigte kaum Anzeichen für Rißbildung in der Matrix.

Claims

1. Polykristalline Hochtemperatur-Keramikfaser, worin die Faser ein Borid, Carbid, Nitrid oder Silicid eines unterschiedlichen Elements umfaßt, das aus der aus Aluminium, Bor, Chrom, Hafnium, Molybdän, Niob, Silicium, Tantal, Titan, Wolfram, Vanadium und Zirconium bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und worin die Faser einen Durchmesser zwischen 1 und 200 um hat, wobei die Faser in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb von 1700 ºC stabil ist, wobei die Faser ein gesintertes Keramikpulver mit einer maximalen Teilchengröße von weniger als dem Durchmesser der Faser und einer mittleren Teilchengröße von weniger als dem 0,2-fachen des Durchmessers der Faser umfaßt, wobei die Faser eine glatte Oberfläche hat, wobei das Keramikpulver in einer inerten Atmosphäre ebenfalls bei einer Temperatur oberhalb von 1700 ºC stabil ist, wobei wenigstens 90 % der Keramik aus der aus B&sub4;C, HfC, NbC, SiC, TaC, VC, WC, ZrC, CrB&sub2;, HfB&sub2;, NbB&sub2;, TaB&sub2;, TiB&sub2;, VB, WB, ZrB&sub2;, AlN, HfN, NbN, Si&sub3;N&sub4;, TaN, TiN, VN, ZrN, Mo&sub5;Si&sub3;, MoSi&sub2;, Zr&sub5;Si&sub3; und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt sind.

2. Faser nach Anspruch 1, worin die Faser im Querschnitt- Mittel ein Aspekt-Verhältnis von wenigstens 1,3 : 1 hat.

3. Keramikfaser nach Anspruch 1 oder 2, worin das Keramikpulver Titandiborid, Siliciumcarbid, Borcarbid oder ein Gemisch aus diesen ist.

4. Keramikfaser nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Keramikpulver Siliciumcarbid-Pulver ist.

5. Hochtemperatur-Keramikfaser nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Keramikpulver in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb von 2000 ºC stabil ist.

6. Keramikfaser nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser eine Zugfestigkeit von mehr als 100 000 psi (689 MPa) hat.

7. Keramikfaser nach Anspruch 6, worin die Keramikfaser eine Zugfestigkeit von mehr als 175 000 psi (1 200 Mpa) hat.

8. Keramikfaser nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Faser-Durchmesser zwischen 10 und 150 um liegt.

9. Faser nach Anspruch 8, worin die Faser einen Elastizitätsmodul von mehr als 25 000 000 psi (172 GPa) hat.

10. Faser nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser einen Elastizitätsmodul von mehr als 50 000 000 psi (345 GPa) hat.

11. Baustoff, verstärkt mit der in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10 beanspruchten Faser, worin der Baustoff ein Metall, eine Keramik, ein Glas, eine Glaskeramik oder ein Polymer ist.

12. Keramik-Produkt, verstärkt mit der in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10 beanspruchten Faser.

13. Faser nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, worin das Keramikpulver eine mittlere Teilchengröße von weniger als 1 um hat.

14. Textilfähiges sinterfähiges Filament, umfassend ein Gemisch aus flexiblem Polymer und bei hoher Temperatur sinterfähigen Keramik-Pulver-Teilchen, wobei die mittlere Teilchengröße dieser Teilchen kleiner als das 0,15-fache des Durchmessers des Filaments ist, wobei die Keramik- Carbid-Teilchen aus einem Borid, Carbid, Nitrid oder Silicid eines unterschiedlichen Elements ausgewählt sind, das aus der aus Aluminium, Bor, Chrom, Hafnium, Molybdän, Niob, Silicium, Tantal, Titan, Wolfram, Vanadium und Zirconium bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei der Durchmesser des Filaments zwischen 2 und 300 um liegt.

15. Textilfähiges sinterfähiges Filament nach Anspruch 14, worin das Keramik-Pulver aus der aus B&sub4;C, HfC, NbC, SiC, TaC, VC, WC, ZrC, CrB&sub2;, HfB&sub2;, NbB&sub2;, TaB&sub2;, TiB&sub2;, VB, WB, ZrB&sub2;, AlN, HfN, NbN, Si&sub3;N&sub4;, TaN, TiN, VN, ZrN, Mo&sub5;Si&sub3;, MoSi&sub2;, Zr&sub5;Si&sub3; und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

16. Sinterfähiges Filament nach Anspruch 15, worin die Keramik-Teilchen aus TiB&sub2;, SiC, B&sub4;C und deren Mischungen ausgewählt sind.

17. Textilfähiges sinterfähiges Filament nach Anspruch 16, worin die Keramik-Teilchen Siliciumcarbid-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 1 um sind und das Filament einen Durchmesser zwischen 10 und 100 um hat und worin die Polymer-Matrix aus einer Polyolefin- Matrix oder einem Gemisch aus Phenol- und Polyolefin- Harzen ausgewählt ist.

18. Sinterfähiges Filament nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 17, worin das Filament 75 bis 95 Gew.-% Keramik- Teilchen und 5 bis 25 Gew.-% organische Verbindungen einschließlich der Polymeren enthält.

19. Verfahren zur Anfertigung einer bei hoher Temperatur gesinterten Keramikfaser, umfassend das Sintern des Filaments nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 18 bei einer Temperatur von 1700 ºC bis 3000 ºC, wobei die Sinterzeit 0,2 bis 90 min beträgt.

20. Verfahren zur Herstellung eines sinterfähigen Filaments, das eine flexible Polymer-Matrix umfaßt, die ein bei hoher Temperatur sinterfähiges Keramik-pulver enthält, durch Extrusion einer Mischung eines Keramik-Pulvers und eines Bindemittels, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein polymeres Bindemittel und ein Sinterungshilfsmittel enthaltendes textilfähiges Filament mit einem Durchmesser von 2 bis 300 um durch Schmelz- oder Suspensionsspinnen in Luft und Abschwächen auf einer rotierenden Spule erzeugt wird und das Keramik-Pulver eine mittlere Teilchengröße von weniger als dem 0,15-fachen des Durchmessers des Filaments hat und ein Borid, Carbid, Nitrid oder Silicid eines unterschiedlichen Elements ist, das Aluminium, Bor, Chrom, Hafnium, Molybdän, Niob, Silicium, Tantal, Titan, Wolfram, Vanadium oder Zirconium ist.

21. Verfahren zur Herstellung einer dichten Keramikfaser durch Erhitzen einer Faser, die aus Keramik-Teilchen gebildet wird, so daß die Teilchen sintern, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser nach Anspruch 20 hergestellt wird und der Schritt des Erhitzens bei einer Temperatur im Bereich von 1700 ºC bis 3000 ºC durchgeführt wird, um eine Faser mit einem Durchmesser im Bereich von 1 bis 200 um zu erhalten.