DE102005056491B4 - Process for producing elements, in particular having at least one dimension in the micro or nano range, and correspondingly produced element, in particular micro or nano hollow fiber - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Elements mit geringer Abmessung in mindestens einer Dimension, wobei das Element Bereiche mit unterschiedliche physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei gießfähige und/oder spritzfähige und/oder extrudierfähige und/oder spinnfähige Massen mit Nanopartikeln hergestellt werden, wobei die Massen aus den gleichen Ausgangsmaterialien bestehen und sich in ihrer Zusammensetzung dadurch unterscheiden, dass die mittlere Größe der Nanopartikel mindestens eines Ausgangsmaterials der einen Masse im Mittel größer als die entsprechende mittlere Größe der Nanopartikel der anderen Masse ist.method for producing a small-sized element in at least a dimension, where the element ranges with different physical and / or chemical properties, characterized that at least two pourable and / or sprayable and / or extrudable and / or spinnable Masses are made with nanoparticles, with the masses out consist of the same starting materials and in their composition differ in that the mean size of the nanoparticles at least a starting material of a mass on average greater than the corresponding mean size of the nanoparticles the other mass is.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Elementen, insbesondere mit mindestens einer Dimension im Mikro- oder Nanobereich, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein entsprechend hergestelltes Element.The The present invention relates to a method of manufacturing elements, in particular with at least one dimension in the micro or nano range, according to the generic term of claim 1 and a correspondingly manufactured element.
Bei der Herstellung sehr dünner Elemente oder Elementen mit dünnen Wänden, wie insbesondere Hohlfasern, die verschiedene Eigenschaften in einzelnen Schichten oder Bereichen aufweisen sollen, treten häufig Probleme auf. So erfordern – im Falle eines Extrudierens (Spinnens) einer Hohlfaser mit mindestens zwei unterschiedlichen Wandschichten, die im fertigen Zustand der Hohlfaser unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, in einem Arbeitsgang – die unterschiedlichen Massen für die einzelnen Schichten häufig unterschiedliche Verarbeitungstemperaturen, so dass bei der Herstellung komplizierte, sehr teuere Spinndüsen mit unterschiedlichen Temperaturzonen für die einzelnen Massen eingesetzt oder Kompromisse bei der verwendeten Temperatur eingegangen werden müssen, welche die Qualität der Hohlfaser beeinträchtigen. Entsprechendes gilt auch für die Herstellung von anderen Geometrien und/oder andere Herstellungsverfahren, welche ein beheiztes Werkzeug erfordern.at the production very thin Elements or elements with thin ones walls as in particular hollow fibers, the various properties in individual Layers or areas should often cause problems on. So require - in case extruding (spinning) a hollow fiber having at least two different wall layers in the finished state of the hollow fiber have different properties, in one operation - the different Crowds for the individual layers frequently different processing temperatures, so that in the production complicated, very expensive spinnerets used with different temperature zones for the individual masses or compromises in the temperature used have to, which the quality affect the hollow fiber. The same applies to the production of other geometries and / or other manufacturing processes which require a heated tool.
Ein weiteres Problem kann darin auftreten, dass zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften, bspw. in Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit, welche in direktem Zusammenhang mit der Wärmeleitfähigkeit steht, und/oder der Permeabilität (dicht, semipermeabel oder permeabel), nur unter Schwierigkeiten miteinander verbindbar sind, so dass die Gefahr besteht, dass sich die einzelnen Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften wieder zumindest bereichsweise voneinander trennen.One Another problem can occur in having two materials with different properties, eg. With regard to the electrical Conductivity, which is directly related to the thermal conductivity, and / or the Permeability (dense, semipermeable or permeable), only with difficulty with each other are connectable, so there is a risk that the individual layers with different properties again, at least in some areas separate each other.
Aus
der
In
der
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Elements zur Verfügung zu stellen.outgoing from this known prior art, lies the present invention The object of the invention is an improved process for the production a corresponding element to provide.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.These The object is achieved by a method with the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elements mit geringer Abmessung in mindestens einer Dimension, insbesondere im Mikro- oder Nanobereich, vorgesehen, wobei das Element Bereiche mit unterschiedliche physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften aufweist, und für die Herstellung mindestens zwei gießfähige und/oder spritzfähige und/oder extrudierfähige und/oder spinnfähige Massen mit Nanopartikeln hergestellt werden, wobei die Massen aus den gleichen Ausgangsmaterialien bestehen und sich in ihrer Zusammensetzung dadurch unterscheiden, dass die mittlere Größe der Nanopartikel mindestens eines Ausgangsmaterials der einen Masse im Mittel größer als die entsprechende mittlere Größe der Nanopartikel der anderen Masse ist.According to the invention, a method is provided for producing an element with a small dimension in at least one dimension, in particular in the micro or nano range, the element having regions with different physical and / or chemical properties, and at least two castable and / or sprayable ones for the production and / or extrudable and / or spinnable compositions with nanoparticles ago in which the masses consist of the same starting materials and differ in their composition in that the average size of the nanoparticles of at least one starting material of one mass is on average larger than the corresponding mean size of the nanoparticles of the other mass.
Für die Herstellung des Elements wird vorzugsweise ein Bindemittel, insbesondere in sehr reiner Form (ultrarein), verwendet, welches Partikel enthält, deren mittlere Abmessungen maximal gleich groß sind, wie die der Nanopartikel, welche den Hauptbestandteil des Elements ausmachen. In Verbindung mit dem Bindemittel und ggf. sonstiger Zusätze, die vorzugsweise ebenfalls maximal gleich groß sind, wie die der Nanopartikel, welche den Hauptbestandteil des Elements ausmachen, werden Gieß-, Spritz-, Extrusions- und/oder Spinnmassen hergestellt, wie bspw. Trocken-Schmelz-Spinnmassen, Granulat Thermoplast-Spritz- oder -Spinnmassen. Hierbei sind die Massen bevorzugt hautbildend.For the production of the element is preferably a binder, in particular very pure form (ultrapure), containing particles whose average dimensions are the same size as those of the nanoparticles, which make up the main component of the element. In connection with the binder and optionally other additives, preferably also are the same size like those of the nanoparticles, which are the main component of the element turn out to be casting, Injection, extrusion and / or spinning masses produced, such as. Dry melt-spinning masses, Granules Thermoplastic spraying or spinning materials. Here are the Compositions preferably skin-forming.
Durch die Verwendung nanoskaliger Partikel kann der Energiebedarf gesenkt werden. So sind Energieeinsparungen beim Plastifizieren in Folge einer Herabsetzung des Schmelzpunktes von 10 bis 25% möglich. Ferner ist für die Entfernung des Bindemittels weniger Energie erforderliche (15 bis 30%). Auch bei einem nachfolgenden Sintervorgang kann durch die Verwendung nanoskaliger Partikel Energie eingespart werden (10 bis 25%). Die Absenkung des Schmelzpunktes bewirkt zudem eine geringere thermische Belastung der Formwerkzeuge, wie bspw. Spinndüsen, und verlängert dadurch deren Standzeit. Ebenfalls können die Verweilzeiten bei den einzelnen Schritten, in welchen eine thermische Behandlung erfolgt, und somit die Durchsatzzeiten verringert werden, so dass die Produktivität erhöht wird.By The use of nanoscale particles can reduce the energy requirement become. So energy savings in plasticizing in consequence a reduction of the melting point of 10 to 25% possible. Further is for the removal of the binder requires less energy (15 up to 30%). Even in a subsequent sintering process can by the Use of nanoscale particles to save energy (10 to 25%). The lowering of the melting point also causes a lower thermal stress on the molds, such as spinnerets, and extended thereby their life. Likewise, the residence times at the individual steps in which a thermal treatment takes place, and thus the throughput times are reduced, so that the productivity is increased.
Liegen die Partikel eines oder mehrere der verwendeten Materialien als Agglomerate vor, so werden diese Agglomerate vor der Verarbeitung, vorzugsweise mittels Ultraschall, aufgelöst.Lie the particles of one or more of the materials used as Agglomerates, these agglomerates are processed before processing, preferably by means of ultrasound, dissolved.
Bei den Nanopartikeln handelt es sich vorzugsweise um anorganische Partikel, vorzugsweise um Metalle, Metallverbindungen, Metallhydride, Oxide, Nichtoxide, Sulfide, Sulphone, Hydride, Nitride, Carbide und/oder Carbonate, insbesondere bevorzugt aus SiO2, wie insbesondere in Form von pyrogener Kieselsäure und/oder Kieselgur, Silicea, TiO2, wie insbesondere in der Form von Anatas, Rutil und/oder Brookit, ZrO2 und/oder Al2O3, insbesondere in der Form von Korund (α-Al2O3), Rubin und/oder Saphir, Speckstein (Magnesium-Silikat (Mg3Si4O10(OH)2)), Knochenasche, Aktivkohle, Diamant, insbesondere dotiert mit Bor, Eisenoxid, insbesondere in der Form von Magnetit Fe3O4 und/oder Hämatit Fe2O3, und/oder Zeolith. Bei den Nanopartikeln, welche einen wesentlichen Bestandteil des Elements bilden, handelt es sich besonders bevorzugt um Siliziumdioxid (SiO2) und/oder Zirkondioxid (ZrO2).The nanoparticles are preferably inorganic particles, preferably metals, metal compounds, metal hydrides, oxides, non-oxides, sulfides, sulfones, hydrides, nitrides, carbides and / or carbonates, particularly preferably of SiO 2 , in particular in the form of fumed silica and / or kieselguhr, Silicea, TiO 2 , in particular in the form of anatase, rutile and / or brookite, ZrO 2 and / or Al 2 O 3 , in particular in the form of corundum (α-Al 2 O 3 ), ruby and / or sapphire, soapstone (magnesium silicate (Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 )), bone ash, activated carbon, diamond, in particular doped with boron, iron oxide, in particular in the form of magnetite Fe 3 O 4 and / or Hematite Fe 2 O 3 , and / or zeolite. The nanoparticles, which form an essential constituent of the element, are particularly preferably silicon dioxide (SiO 2 ) and / or zirconium dioxide (ZrO 2 ).
Die Partikelgröße der Nanopartikel liegt im Nanobereich, d.h. der größte vorkommende Partikel ist kleiner als 1 µm, andernfalls ist er eine unerwünschte Verunreinigung. Dabei liegen die Partikel in hochreiner Form vor, d.h. im Pulver sind (nahezu) keine Verunreinigung vorhanden (Reinheit > 99,9%) und selbst die stoffliche Zusammensetzung der einzelnen Partikel weist möglichst keine eingeschlossenen Verunreinigungen auf (Reinheit > 99,9%). Die mittlere Partikelgröße, wie auch die Partikelgrößenverteilung (Streubreite der Partikelgrößen um die gewünschte mittlere Partikelgröße) sind im Wesentlichen abhängig von den zu erzielenden Eigenschaften des fertigen Elements.The Particle size of the nanoparticles is in the nanoscale, i. the largest occurring particle is less than 1 μm, otherwise it is an unwanted one Pollution. The particles are present in a highly pure form, i.e. in the powder there are (almost) no impurities (purity> 99.9%) and even the material composition of the individual particles is possible no trapped impurities (purity> 99.9%). The middle Particle size, like also the particle size distribution (Spread of particle sizes around the desired average particle size) essentially dependent of the properties to be achieved by the finished element.
Beim Bindemittel handelt es sich vorzugsweise um ein oder mehrere Biopolymere, bspw. Blut und/oder Blutprodukte, Proteine, Peptide, Cellulose, Stärke, Cutin, Acetate, Glyzerine, Alkoholate, Harze, Wachse, Agar-Agar, Kollagene, Talge, Fette, Cysteine, Gelatinen, Knochenleime, Knorpelleime, Hautleime, Hasenleime, Fischleime, Harnstoffe und/oder Kaseine, und/oder Copolymere und/oder Polymere, insbesondere Polyvinylalkohol und/oder Polyethylene und/oder Polypropylen und/oder Polyvinylester und/oder Polyvinylacetat und/oder Polyamine und/oder Polyacryle und/oder Polyester und/oder Polyamide und/oder Polyimide und/oder Polysulfone und/oder Polysulfide und/oder Polystyrole und/oder Cellulose-Polymere. Das Bindemittel kann in fester Form zugegeben werden, sofern es aufschmelzbar ist, oder in nanoskaliger Pulverform, wenn es anschließend mit einem geeigneten aufschmelzbaren Bindemittel, insbesondere bevorzugt mit einem Harz, Wachs, Harnstoff, Polyvinylalkohol, und/oder einem geeigneten Lösungsmittel, homogenisiert wird. Ansonsten ist das Vorliegen eines ausreichend flüssigen, d.h. gieß-, spritz-, extrudier- und/oder spinnfähigen, Zustands des Bindemittels erforderlich, mit welchem die Nanopartikel, insbesondere bevorzugt SiO2, TiO2, ZrO2 und/oder Al2O3, vermischt werden, wobei die genannten Nanopartikel bevorzugt auch in Verbindung mit wieder aufschmelzbaren Bindemitteln verwendet werden. Die Bindemittel, insbesondere bevorzugt Knochenleim und Gelatine, weisen vorzugsweise eine Gelierfähigkeit von 160 Bloom auf. Die Bindemittel liegen vorzugsweise in gelöster Form als verarbeitungsbereite Massen vor.The binder is preferably one or more biopolymers, for example blood and / or blood products, proteins, peptides, cellulose, starch, cutin, acetates, glycerols, alcoholates, resins, waxes, agar-agar, collagens, tallow, fats, Cysteines, gelatins, bone glues, cartilage glues, skin glues, rabbit glues, fish glues, ureas and / or caseins, and / or copolymers and / or polymers, in particular polyvinyl alcohol and / or polyethylenes and / or polypropylene and / or polyvinyl esters and / or polyvinyl acetate and / or Polyamines and / or polyacrylics and / or polyesters and / or polyamides and / or polyimides and / or polysulfones and / or polysulfides and / or polystyrenes and / or cellulose polymers. The binder can be added in solid form, provided that it is meltable, or in nanoscale powder form, when it is subsequently homogenized with a suitable meltable binder, more preferably with a resin, wax, urea, polyvinyl alcohol, and / or a suitable solvent. Otherwise, the presence of a sufficiently liquid, ie pourable, sprayable, extrudable and / or spinnable, state of the binder is required with which the nanoparticles, particularly preferably SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 and / or Al 2 O 3 , be mixed, said nanoparticles are preferably used in conjunction with remeltable binders. The binders, more preferably bone glue and gelatin, preferably have a gelling ability of 160 bloom. The binders are preferably present in dissolved form as ready-to-process masses.
Statt oder in Verbindung mit einem Bindemittel kann ein Solgel, bspw. in Form von Salzverbindungen, verwendet werden, mit welchem die Nanopartikel vermischt werden oder welches per se die Nanopartikel enthält.Instead of or in conjunction with a binder, a sol gel, eg. in the form of salt compounds, with which the Nanoparticles are mixed or which per se the nanoparticles contains.
Besonders bevorzugt handelt es sich beim Bindemittel um ein Biopolymer, das aus Schlachtabfällen gewonnen wird, wie insbesondere Gelatine, Knochenleim oder Fett. Diese Ausgangsmaterialien sind in großen Mengen und kostengünstig zu erhalten.Particularly preferred is the Binder to a biopolymer derived from slaughterhouse waste, such as in particular gelatin, bone glue or fat. These starting materials can be obtained in large quantities and inexpensively.
Die Massen können – sofern erforderlich – mindestens ein Lösungsmittel enthalten, wobei als Lösungsmittel vorzugsweise Wasser, schweflige Säuren, Alkoholate, Methylchlorid, Aceton und/oder Kohlenschwefel (CS2) vorgesehen ist. Andere Lösungsmittel sind jedoch auch möglich.If necessary, the compositions may contain at least one solvent, with water, sulphurous acids, alcoholates, methyl chloride, acetone and / or coal sulfur (CS 2 ) being preferably used as the solvent. Other solvents are also possible.
Die mittlere Größe der Nanopartikel der beiden (oder mehr) Ausgangsmaterialien unterscheidet sich vorzugsweise um mindestens 50%, insbesondere bevorzugt um mindestens 100%.The mean size of the nanoparticles the two (or more) starting materials are preferably different by at least 50%, more preferably by at least 100%.
Bevorzugt werden die Massen bei der gleichen Verarbeitungstemperatur verarbeitet, d.h. das Werkzeug, bspw. ein Spinnkopf, vereinfacht sich, da keine unterschiedlichen Temperaturzonen erforderlich sind. Ebenso vereinfacht sich der Bereich, in welchem die zu verarbeitenden Massen dem Spinnkopf zugeführt werden, da auch in diesem Bereich die gleiche Temperatur herrschen kann. Damit können relativ kostengünstige Werkzeuge verwendet werden.Prefers the masses are processed at the same processing temperature, i.e. the tool, for example, a spinner, simplifies, since no different temperature zones are required. Simplified as well the area in which the masses to be processed are fed to the spinning head because the same temperature can prevail in this area as well. This can be relative inexpensive Tools are used.
Die Verarbeitungstemperaturen liegen vorzugsweise im Bereich von 35 bis 300°C, bevorzugt von 42 bis 230°C, insbesondere von 50 bis 110°C und besonders bevorzugt unter 100°C.The Processing temperatures are preferably in the range of 35 up to 300 ° C, preferably from 42 to 230 ° C, in particular from 50 to 110 ° C and more preferably below 100 ° C.
Die beiden Massen werden vorzugsweise in einem Arbeitsgang und/oder in zwei zeitlich direkt aufeinander folgenden Arbeitsgängen, die zeitlich maximal so lange voneinander beabstandet sind, dass eine Ausbildung einer Hautschicht auf der Oberfläche der zuerst verarbeiteten Masse ausgeschlossen ist, verarbeitet, d.h. das Vorsehen des zweiten Bereichs kann nicht als Angießen oder Beschichten bezeichnet werden, da der erste Bereich noch keine Hautschicht aufweist oder diese so dünn ausgebildet ist, dass sie bei der weiteren Herstellung, d.h. dem in Kontakt kommen mit der zweiten Masse, sofort wieder aufgelöst oder zerstört wird.The Both masses are preferably in one operation and / or in two temporally consecutive operations, the temporally maximally spaced from each other so long that a Formation of a skin layer on the surface of the first processed Mass is excluded, processed, i. the provision of the second area can not be considered casting or coating, since the first area is still no skin layer or so thin is designed so that it in the further production, i. the come in contact with the second mass, immediately dissolved or destroyed becomes.
Vorzugsweise werden die Massen mit einem Spinnkopf, der eine getrennte Zuführung der Massen vorsieht, in einem Arbeitsgang extrudiert. Die Massen können bspw. jedoch auch direkt nacheinander gegossen werden, wobei die Massen zumindest während des Gießens die gleiche Verarbeitungstemperatur aufweisen.Preferably The masses are equipped with a spinning head, which is a separate feeder Masses, extruded in one operation. The masses can, for example. However, also be poured directly one after another, with the masses at least during of the casting have the same processing temperature.
Das fertig ausgeformte Element besteht nach dem Entfernen des Bindemittels bevorzugt zu mindestens 30 Gew.-%, insbesondere zu 50 Gew.-%, aus dem Material der Nanopartikel, wobei es sich auch um Nanopartikel aus unterschiedlichen Materialien handeln kann, bspw. verschiedene Oxide.The finished molded element exists after removal of the binder preferably at least 30 wt .-%, in particular to 50 wt .-%, from the material of the nanoparticles, which are also nanoparticles can act from different materials, for example. Different Oxides.
Für die Herstellung weisen die Massen vorzugsweise 10 bis 60 Gew.-% hochreine Nanopartikel auf.For the production The compositions preferably have from 10 to 60% by weight of high-purity nanoparticles.
Die Massen für die Herstellung weisen vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-% Solgel auf, welches hochreine Nanopartikel enthält.The Crowds for the preparation preferably has 15 to 30% by weight of sol gel, which contains high-purity nanoparticles.
Der Bindemittelanteil der Massen beträgt vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-%, wobei das Bindemittel, wie auch die Nanopartikel, hochrein ist.Of the Binder content of the compositions is preferably 10 to 70% by weight, wherein the binder, as well as the nanoparticles, is highly pure.
Noch nicht ausgehärtete, grüne Elemente, insbesondere Folien oder Filme, lassen sich Formen, insbesondere zu Hohlfasern wickeln oder tiefziehen oder wellen, so dass eine strukturierte Folie entsteht. Auch lassen sich einzelne Elemente zusammensetzen, bspw. im Rahmen eines Wickelns die Ränder einander gegenüberliegender Seiten, bspw. im Rahmen einer Schichtfolge zur Herstellung eines kartonähnlichen Elements, wobei die äußeren Folien flach und die mittlere Folie gewellt ist, oder im Rahmen einer Ausgestaltung einer bienenwabenartigen Gestalt, bei der einzelne Bereiche einer Mehrzahl benachbarter Folien miteinander verbunden sind, die Folien so flexibel sind, dass nach dem Verbinden die bienenwabenartige Struktur durch Auseinanderziehen gebildet wird.Yet not cured, green elements, in particular Films or films can be shaped, in particular to hollow fibers wrap or deep-draw or wave, making a textured Foil is created. Also, individual elements can be composed, For example, in the context of winding the edges of each other Pages, for example. In the context of a sequence of layers for producing a cartonlike Elements, with the outer films flat and the middle sheet is corrugated, or within a design a honeycomb-like shape, in which individual areas of a A plurality of adjacent films are interconnected, the films so flexible are that after joining the honeycomb-like Structure is formed by pulling apart.
Bevorzugt erfolgt nach erfolgter Formgebung, ggf. auch nach erfolgtem Sintern, bspw. mittels Ätzen oder mechanischem Abtragen, so dass die unteren Schichten einzelner Bereiche gezielt freigelegt werden, eine Beschichtung oder eine chemische Bearbeitung der Oberfläche, wie bspw. eine Sulphonierung, welche die Oberfläche ionen-/protonenleitend macht. Mindestens eine Fläche des Elements kann auch derart chemisch behandelt sein, dass die Verarbeitbarkeit verbessert wird. Durch die chemische Behandlung, bspw. in Form einer Beschichtung, kann insbesondere die Gleitfähigkeit verbessert werden, so dass bspw. Fasern und Hohlfasern einfacher versponnen werden können.Prefers takes place after shaping, if appropriate also after sintering, for example by means of etching or mechanical removal, so that the lower layers of individual Targeted areas are exposed, a coating or a chemical processing of the surface, such as a sulphonation, which makes the surface ion / proton conductive. At least one area The element may also be chemically treated such that the Processability is improved. By the chemical treatment, For example, in the form of a coating, in particular the lubricity be improved, so that, for example, fibers and hollow fibers easier can be spun.
Beim erfindungsgemäßen Element handelt es sich vorzugsweise um ein Element mit geringer Abmessung in mindestens einer Dimension, insbesondere im Mikro- oder Nanobereich, wobei das Element Bereiche mit unterschiedliche physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften aufweist, das Element aus Nanopartikeln mit oder ohne einem im Element verbliebenen Bindemittel gebildet ist, und die mittlere Partikelgröße zumindest der Nanopartikel aus einem Stoff in einzelnen Bereichen mit den unterschiedliche physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften unterschiedlich groß ist. Unter "Dimension" werden im Folgenden Richtungen in einem karthesische Koordinaten- oder einem Zylinderkoordinatensystem verstanden, wobei im Falle der Zylinderkoordinaten die Dimension unterschiedlicher Eigenschaften bevorzugt die radiale Richtung ist. Dadurch, dass das Element im Wesentlichen aus Nanopartikeln gleichen Materials besteht, treten bei einer Herstellung unter den gleichen Temperaturbedingungen keine Probleme auf, so dass die einzelnen Bereiche, insbesondere vorzugsweise gebildet durch Schichten, fest, sicher und dauerhaft miteinander verbunden sind.The element according to the invention is preferably an element with a small dimension in at least one dimension, in particular in the micro or nano range, the element having regions with different physical and / or chemical properties, the element consisting of nanoparticles with or without one remaining in the element Binder is formed, and the average particle size of at least the nanoparticles of a substance in different areas with different physical and / or chemical properties is different in size. Below "dimensions" are directions in a kar Thesische coordinate or a cylindrical coordinate system understood, wherein in the case of the cylindrical coordinates, the dimension of different properties is preferably the radial direction. Because the element essentially consists of nanoparticles of the same material, no problems occur during production under the same temperature conditions, so that the individual regions, in particular preferably formed by layers, are firmly, securely and permanently connected to one another.
Beim Element handelt es sich vorzugsweise um eine Faser, eine Hohlfaser, eine Folie oder einen Film, jedoch sind prinzipiell auch andere Gestalten möglich. Bevorzugt schwanken die Abmessungen in Richtung der einen Dimension nur gering, vorzugsweise maximal um +/– 10%, insbesondere um +/– 6%, d.h. beispielsweise im Falle einer Hohlfaser schwankt die Wandstärke kaum und ist somit im Wesentlichen gradientenfrei.At the Element is preferably a fiber, a hollow fiber, a film or a film, but are in principle also others Shapes possible. Preferably, the dimensions vary in the direction of one dimension only small, preferably at most around +/- 10%, in particular around +/- 6%, i. For example, in the case of a hollow fiber wall thickness hardly fluctuates and is thus essentially gradient-free.
Das Element besteht vorzugsweise zumindest zu 30 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zu 50 Gew.-%, aus Nanopartikeln eines Materials. Als Materialien für die Nanopartikel kommen insbesondere anorganische Materialien in Frage, vorzugsweise Metalle, Oxide, Nitride, Carbide und/oder Carbonate. Beim Material kann es sich um einen reinen Stoff, wie bspw. Eisen oder Siliziumdioxid ohne jegliche Verunreinigung (ultrarein), handeln, jedoch sind auch Mischungen möglich, wobei jeder Bereich die (stofflich) gleiche (gew.-%-ige) Zusammensetzung aufweist, sich jedoch in der mittleren Partikelgröße unterscheidet, wodurch die unterschiedlichen Eigenschaften der Bereiche bewirkt werden.The Element is preferably at least 30 wt .-%, in particular preferably at 50% by weight, of nanoparticles of a material. As materials for the Nanoparticles are especially inorganic materials in question, preferably metals, oxides, nitrides, carbides and / or carbonates. At the Material can be a pure substance, such as iron or Silica without any impurity (ultrapure), act, however, mixtures are also possible each region being the same (wt%) composition but differs in average particle size, which causes the different properties of the areas become.
Die Bereiche des Element mit unterschiedliche physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften werden vorzugsweise durch einzelne Schichten gebildet, die direkt miteinander verbunden sind.The Areas of the element with different physical and / or Chemical properties are preferably due to individual layers formed, which are directly connected.
Das Element weist vorzugsweise sich in Richtung der Dimension der geringen Abmessung ändernde Materialeigenschaften auf. Hierbei handelt es sich bspw. im Falle von Folien oder Filmen um die Dicke der Folie (karthesisches Koordinatensystem), d.h. die Folie wird durch mindestens zwei, vorzugsweise durch genau drei Schichten gebildet. Im Falle von Fasern, insbesondere bei Hohlfasern, handelt es sich um den Radius (Zylinderkoordinatensystem), wobei die Faser oder Hohlfaser ebenfalls vorzugsweise durch genau drei Schichten gebildet wird.The Element preferably points in the direction of the dimension of the small Dimension changing Material properties on. This is, for example, in the case of films or films by the thickness of the film (Cartesian coordinate system), i. the film is passed through at least two, preferably by exactly three Layers formed. In the case of fibers, in particular hollow fibers, it is the radius (cylindrical coordinate system), where the fiber or hollow fiber also preferably by exactly three Layers is formed.
Bei der sich ändernden Materialeigenschaft handelt es sich vorzugsweise um die Permeabilität, d.h. eine dichte Schicht ist benachbart einer semipermeablen oder gar permeablen Schicht angeordnet, und/oder die elektrische Leitfähigkeit und/oder die Temperaturleitfähigkeit. Auf diese Weise lassen sich Elemente herstellen, die bspw. eine mittlere, dichte Schicht und zwei äußere, durchlässige Schichten aufweisen.at the changing one Material property is preferably the permeability, i. a dense layer is adjacent to a semipermeable or even arranged permeable layer, and / or the electrical conductivity and / or the thermal conductivity. In this way, elements can be produced which, for example, a medium, dense layer and two outer, permeable layers.
Ferner kann bspw. die mittlere Schicht elektrisch leitfähig ausgebildet sein, während die äußeren Schichten als Isolatoren dienen.Further For example, the middle layer can be made electrically conductive while the outer layers serve as insulators.
Bevorzugt sind mindestens zwei, insbesondere bevorzugt genau drei, differenzierbare Schichten mit unterschiedlichen Partikelgrößen des Ausgangsmaterials vorgesehen. Dabei entsprechen sich vorzugsweise die äußeren Schichten zumindest in Bezug auf die mittlere Patrikelgröße des Ausgangsmaterials.Prefers are at least two, more preferably exactly three, differentiable Layers provided with different particle sizes of the starting material. In this case, the outer layers preferably correspond at least in relation to one another on the average particle size of the starting material.
Die mittleren Partikelabmessungen zweier unterschiedlicher Bereiche mit unterschiedliche physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften betragen im einen Bereich vorzugsweise von 8 bis 50 nm und im anderen Bereich von 50 bis 100 nm.The mean particle dimensions of two different areas with different physical and / or chemical properties be in a range preferably from 8 to 50 nm and in the other Range of 50 to 100 nm.
Bevorzugt sind die Schichten symmetrisch aufgebaut, d.h. beidseitig einer mittleren Schicht sind Schichten aus einander entsprechenden Materialien und mit entsprechenden Materialeigenschaften vorgesehen.Prefers If the layers are symmetrical, i. one on both sides middle layer are layers of corresponding materials and provided with appropriate material properties.
Die Erstreckung des Elements in besagter Dimension beträgt vorzugsweise maximal 1 mm, insbesondere maximal 500 µm, insbesondere bevorzugt maximal 50 µm und ganz besonders bevorzugt maximal 5 µm oder gar maximal 500 nm. Die Schichtdicken, d.h. die jeweils geringste Dimension eines der Bereiche mit unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften, beträgt vorzugsweise zwischen 500 nm und 1 µm.The Extension of the element in said dimension is preferably a maximum of 1 mm, in particular a maximum of 500 microns, most preferably a maximum 50 μm and most preferably at most 5 microns or even a maximum of 500 nm. The layer thicknesses, i. the smallest dimension of each of the areas with different physical and / or chemical properties, is preferably between 500 nm and 1 μm.
Das Element ist vorzugsweise eine Hohlfaser, die einen hydraulisch gleichwertigen Innendurchmesser von maximal 10 mm, insbesondere maximal 1 mm, insbesondere maximal 500 µm, insbesondere maximal 50 µm, insbesondere bevorzugt maximal 5 µm oder gar maximal 500 nm, aufweist.The Element is preferably a hollow fiber, which is a hydraulically equivalent Inner diameter of not more than 10 mm, in particular not more than 1 mm, in particular maximum 500 μm, in particular a maximum of 50 μm, particularly preferably not more than 5 μm or even not more than 500 nm, having.
Natürlich können in Verbindung mit bspw. zwei unterschiedlichen Massen basierend auf unterschiedlichen mittleren Nano-Partikelgrößen auch eine oder mehrere andere Massen, bspw. eine dritte Masse verarbeitet werden, insbesondere bevorzugt in einem einzigen Spinnkopf. Hierbei kann die zweite Masse, welche im fertig gespritzten Zustand zwischen der ersten und dritten Masse angeordnet ist, eine Ausgleichsfunktion aufweisen, d.h. sie ist in ihren physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften an die dritte Masse besser angepasst als die erste Masse, so dass sie die Verbindung von erster und dritter Masse verbessert oder gar erst ermöglicht. Selbstverständlich können auch mehrere Ausgleichsschichten vorgesehen sein, so dass ein langsamer Übergang möglich ist. Bei allen Massen handelt es sich jedoch vorzugsweise um hochreine Massen, die eine mittlere Partikelgröße im Nanobereich aufweisen. Ferner sind die Massen vorzugsweise bei der gleichen Temperatur verarbeitbar, insbesondere spinn-, spritz-, extrudier- und/oder gießbar.Of course, in connection with, for example, two different masses based on different average nano-particle sizes, one or more other masses, for example a third mass, can also be processed, particularly preferably in a single spinning head. Here, the second mass, which is arranged in the finished sprayed state between the first and third mass, have a balancing function, ie it is better matched in their physical and / or chemical properties to the third mass than the first mass, so that they Improved connection of first and third mass or even enabled. Of course, several off be provided equal layers, so that a slow transition is possible. However, all of the compositions are preferably high-purity compositions which have an average particle size in the nanoscale. Furthermore, the compositions are preferably processable at the same temperature, in particular spun, sprayed, extruded and / or castable.
Als Verwendungszweck derartiger Elemente kommen beispielsweise Trennmembranen, bspw. bei Brennstoffzellen oder zur Elektrophorese. Derartige Elemente können auch als feuerfeste und/oder hochfeste Fasern, bspw. als Fasern für Textilien, verwendet werden. Ferner können die Fasern für Armierungen, als Isolierung, als Wärmedämmstoffe, bspw. im Bauwesen verwendet werden.When Use of such elements are, for example, separation membranes, For example, in fuel cells or for electrophoresis. Such elements can also as refractory and / or high-strength fibers, for example as fibers for textiles, be used. Furthermore, can the fibers for Reinforcements, as insulation, as thermal insulation materials, for example in construction be used.
Die Elemente selbst können beispielsweise beschichtet werden. Ferner ist insbesondere nach erfolgter Herstellung eine Einlagerung von Stoffen, wie bspw. Kohlenstoff, in den außenliegenden porösen Bereichen möglich. Die Kohlenstoffeinlagerung kann bspw. im Rahmen eines Besprühens oder Tauchens in durch Salze am Gerinnen gehemmten Blut, Einspülen und anschließendem Tempern oder Pyrolysieren erfolgen. Ist die mittlere Schicht dicht, so kann sie bei geeigneter Materialwahl einen isolierenden Feststoffelektrolyten bilden, während die äußeren Schichten die Anode und Kathode, die vom Feststoffelektrolyten getrennt und getragen werden, bilden. Das entsprechende Element kann sowohl als dünne Platte (Folie) als auch als Hohlfaser ausgebildet sein, so dass entsprechend eine bipolare Platte oder Hohlfaser herstellbar ist.The Elements themselves can For example, be coated. Furthermore, in particular according to successful manufacture of substances such as carbon, in the outside porous areas possible. The carbon storage can, for example. In the context of spraying or Immersion in blood inhibited by salts, coagulation and flushing followed by Annealing or pyrolysis take place. Is the middle layer tight, so it can with suitable choice of material an insulating solid electrolyte form while the outer layers the anode and cathode separated from the solid electrolyte and be worn. The corresponding element can be both as thin plate (Foil) and be designed as a hollow fiber, so that accordingly a bipolar plate or hollow fiber can be produced.
Ebenfalls ist das Einlagern von Perowskiten, Aktivkohle mit Magnetit und Hämatit, mit Bor dotiertem Diamant, Gold, insbesondere in der Form von Nanopartikeln, in porösen Außenschichten möglich. Insbesondere die Einlagerung von Perowskiten beseitigt die bisherigen Probleme bei Beschichtungen mit Perowskiten, welche in der Regel keine ausreichende Haltbarkeit haben.Also is the storage of perovskites, charcoal with magnetite and hematite, with Boron-doped diamond, gold, in particular in the form of nanoparticles, in porous outer layers possible. Especially the storage of perovskites eliminates the previous problems in coatings with perovskites, which are generally not sufficient Have durability.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von mehreren Ausführungsbeispielen, teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung, näher erläutert. Hierbei zeigtThe The invention will be described below with reference to several exemplary embodiments, partly with reference to the drawing, explained in more detail. This shows
Eine
Folie
Die
Folie
Die
eine Masse, welche später
die mittlere Schicht
Für die Herstellung der jeweiligen Spinnmasse werden nanoskalige SiO2-Partikel mit entsprechender Größenzusammensetzung in Pulverform bereitgestellt, und mit hochreinem, ebenfalls in nanoskaliger Pulverform vorliegendem Polyvinylalkohol (PVA) gleichmäßig vermischt werden. Anschließend wird das Pulvergemisch unter hochreinen Bedingungen in getrennte Behälter gefüllt, bei einer Temperatur von jeweils 60°C aufgeschmolzen (das als Bindemittel dienende PVA), wodurch sich eine zähflüssige Masse bildet, die ständig umgerührt wird. Die Masse wird anschließend etwas weiter erwärmt und durch den gleichmäßig auf 70°C erhitzten Spinnkopf extrudiert. Die Verarbeitung kann kontinuierlich erfolgen, d.h. die Herstellung einer in einer Richtung endlosen Folie ist möglich.For the preparation of the respective spinning mass nanoscale SiO 2 particles are provided with appropriate size composition in powder form, and uniformly mixed with high purity, also present in nanoscale powder form polyvinyl alcohol (PVA). Subsequently, the powder mixture is filled under high-purity conditions into separate containers, melted at a temperature of 60 ° C (serving as the binder PVA), thereby forming a viscous mass that is constantly stirred. The mass is then heated a little further and extruded through the spinner, which has been heated uniformly to 70.degree. The processing can be continuous, ie the production of a continuous film in one direction is possible.
Nach
dem Extrudieren bildet sich innerhalb kürzester Zeit jeweils eine dünne Hautschicht
auf den Außenseiten
der Rohfolie, die ein Ankleben verhindert und die Transportierbarkeit
und Weiterverarbeitbarkeit der Rohfolie erleichtert. Im Anschluss
an das Extrudieren kann die grüne
Folie, behandelt werden, wie in der
Nach
der Herstellung und ggf. Formung einer sogenannten grünen Folie
Alternativ
oder zusätzlich
zum Brennen kann eine andere Behandlung der Folie
Für die Herstellung
von Hohlfasern kann die Folie
Die Folie kann auch in schmale Streifen geschnitten werden, welche anschließend auf sonstige Weise weiterverarbeitet, bspw. zu Fäden versponnen und anschließend verstrickt werden können.The Foil can also be cut into narrow strips, which are then on further processed, for example spun into threads and then entangled can be.
In
Auf
die zuvor beschriebene Weise lassen sich auch mehrere nebeneinander
liegende Streifen zu einer Hohlfaser größeren Durchmessers wickeln. Es
ist jedoch eine wendelartige Anordnung eines oder auch mehrerer
Streifen möglich,
wie in
In allen Fällen können endlose Hohlfasern durch Ansetzen einzelner Streifen gebildet werden. Sind über den Umfang mehrere Streifen vorgesehen, so sollten die einzelnen Stoßstellen der angesetzten Streifen in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Nach der Herstellung der Hohlfasern können dieselben – entsprechend der grünen Folie – zu Bräunlingen gebrannt werden.In all cases can endless hollow fibers are formed by applying individual strips. Are over the Scope several strips provided, so should the individual joints the attached strip in the longitudinal direction be offset from each other. After the preparation of the hollow fibers can the same - accordingly the green Slide - too Bräunlingen be burned.
Auch in diesem Fall kann die Oberfläche, vorzugsweise nach erfolgter Herstellung der Hohlfasern, beschichtet werden. So kann auf der Oberfläche ein anderes insbesondere bevorzugt nanoskaliges haftfähiges Gleit- und Trennmittel, wie insbesondere Knochenasche, Speckstein, Silizium, Kohlenstoff, Polyvenylalkohol, Teflon und/oder Silikonöle aufgebracht werden. Dies verbessert die Verarbeitbarkeit, insbesondere die Spinnbarkeit der Hohlfasern.Also in this case, the surface may, preferably after the preparation of the hollow fibers are coated. So can on the surface another especially preferred nanoscale adhesive slip and release agents, in particular bone ash, soapstone, silicon, Carbon, polyvinyl alcohol, Teflon and / or silicone oils applied become. This improves processability, especially spinnability the hollow fibers.
Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel, gemäß dem die
selben Ausgangsstoffe wie beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden,
wird ein anderer Spinnkopf verwendet, mit welchem direkt mehrschichtige
Hohlfasern hergestellt werden können.
Hierbei wird über
eine entsprechende Anordnung und Anzahl der Kanäle die erste Spinnmasse als
innere Schicht, die zweite Spinnmasse als mittlere Schicht und wiederum
die erste Spinnmasse als äußere Schicht
ringförmig
verteilt angeordnet, entsprechend der Darstellung von
Durch Einblasen von (hochreiner) Luft über den Spinnkopf in das Lumen der entstehenden Hohlfaser wird ein Verkleben des Innenflächen während der Herstellung verhindert. An Stelle von Luft kann auch ein anderes Gas oder Gasgemisch oder auch – besonders bevorzugt – Dampf verwendet werden. Ferner lassen sich durch die Druckdifferenz zwischen dem im Lumen herrschenden Druck und dem Umgebungsdruck die Abmessungen der Hohlfaser, nämlich der Durchmesser (vergrößern) und die Wandstärkebeeinflussen, beeinflussen. Die Wandstärke wie auch der Durchmesser (verkleinern) lassen sich ferner durch Ziehen der Hohlfaser beeinflussen.By Blowing in (high purity) air over the Spinner head in the lumen of the resulting hollow fiber becomes a sticking of the inner surfaces during the Production prevented. In place of air can also be another Gas or gas mixture or even - especially preferred - steam be used. Furthermore, can be due to the pressure difference between the in the lumen prevailing pressure and the ambient pressure the dimensions the hollow fiber, namely the diameter (enlarge) and affect the wall thickness, influence. The wall thickness like Also, the diameter (reduce) can be further by pulling affect the hollow fiber.
Die fertig hergestellte, gebrannte Hohlfaser weist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Außendurchmesser von 10 µm und einen Innendurchmesser von 5 µm auf. Die einzelnen Schichten haben – im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel – jeweils eine Dicke von annähernd 1 µm. Die Hohlfaser hat textile Eigenschaften, d.h. sie ist insbesondere mittels textiler Verfahren verarbeitbar und verknotbar. Auch diese Hohlfaser kann entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel beschichtet werden, so dass sie leichter verarbeitbar, insbesondere spinnbar, ist, oder spezielle Eigenschaften erhält.The finished, fired hollow fiber has according to the second embodiment an outer diameter of 10 μm and an inner diameter of 5 μm. The individual layers have - in difference to the first embodiment - each a thickness of approximately 1 μm. The hollow fiber has textile properties, i. she is special Can be processed and knotted by means of textile processes. These too Hollow fiber can be coated according to the first embodiment so that they are easier to process, especially spinnable, is or gets special properties.
Um dünne Folien zu erhalten, wird gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, welches soweit nachfolgend nicht näher erwähnt dem zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel entspricht, über den Spinnkopf hochreine Luft eingeblasen, so dass die extrudierte Hohlfaser aufgeweitet wird, bis die Wandstärke die gewünschte Foliendicke aufweist. Danach wird der so gebildete Folienschlauch geschlitzt und somit eine dreischichtige Folie erzeugt. Auch in diesem Fall kann an Stelle von Luft auch ein Gas oder Gasgemisch oder Dampf verwendet werden.Around thin films to receive, according to one third embodiment, which so far not mentioned in detail below the previously described second embodiment matches, over the spinner blown high purity air, so that the extruded Hollow fiber is expanded until the wall thickness has the desired film thickness. Thereafter, the film tube thus formed is slotted and thus produces a three-layered film. Also in this case can be in place from air also a gas or gas mixture or steam can be used.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nicht näher in der Zeichnung dargestellt ist, wird als Bindemittel Knochenleim in Verbindung mit Gelatine verwendet. Als Nanopartikel dienen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel Zirkoniumdioxid-Partikel (wie stabilisiert, welche Zusätze – Einsatz für BZ). Im Folgenden wird auf die Zirkoniumdioxid-Partikel samt Zusätzen als Nanopartikel Bezug genommen. Der mittlere Partikeldurchmesser der Nanopartikel beträgt für die erste Spinnmasse 5 nm, wobei der Partikeldurchmesser zu etwa 99% zwischen 1 und 10 nm liegt, und für die der zweiten Spinnmasse 10 nm, wobei der Partikeldurchmesser zu etwa 99% zwischen 5 nm und 20 nm liegt.According to one another embodiment, not closer is shown in the drawing, is used as a binder bone glue used in conjunction with gelatin. As nanoparticles serve according to the second embodiment Zirconia particles (as stabilized, which additives - use for BZ). in the The following is the zirconia particles including additives as Nanoparticles reference. The mean particle diameter of the nanoparticles is for the first spinning mass 5 nm, the particle diameter being about 99% between 1 and 10 nm, and for the second dope 10 nm, wherein the particle diameter to about 99% between 5 nm and 20 nm.
Der Knochenleim mit der Gelatine werden, um verarbeitbar gemacht zu werden, auf eine Temperatur von 60°C vor Verarbeitung erwärmt. Anschließend werden die entspechenden Nanopartikel zugegeben und jeweils bei konstanter Temperatur von 60°C gut mit dem Knochenleim vermischt. Wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, werden die beiden Massen mit Hilfe eines entsprechenden gleichmäßig auf 60°C erhitzten Spinnkopfs verarbeitet, wobei über eine entsprechende Anordnung und Anzahl der Kanäle die erste Spinnmasse als innere Schicht, die zweite Spinnmasse als mittlere Schicht und wiederum die erste Spinnmasse als äußere Schicht ringförmig verteilt angeordnet wird. In Folge des relativ großen Überschneidungsbereichs der Streubreite der Partikelabmessungen ergibt sich eine sehr gute und auch extremen Belastungen aussetzbare Verbindung der unterschiedlichen Schichten.Of the Bone glue with the gelatin are made to process are heated to a temperature of 60 ° C before processing. Then be the corresponding nanoparticles are added and each at a constant Temperature of 60 ° C mixed well with the bone glue. As in the second embodiment described, the two masses with the help of an appropriate evenly Heated to 60 ° C Spinnkopfs processed, with over a corresponding arrangement and number of channels the first dope as inner layer, the second dope as the middle layer and turn the first dope as an outer layer annular is distributed. Due to the relatively large overlap of the Scattering of the particle dimensions results in a very good and also extreme loads exposable connection of the different Layers.
Eine Nachbearbeitung kann erfolgen, ist aber in der Regel nicht erforderlich.A Post-processing can be done, but is usually not required.
Ebenso kann eine entsprechend hergestellte grüne, in einer Nachbehandlung sulfonierte Hohlfaser für eine Brennstoffzelle verwendet werden.As well can be a suitably produced green, in an aftertreatment sulfonated hollow fiber for a fuel cell can be used.
Eine derartige Hohlfaser kann – insbesondere wenn als Nanopartikel ein oder verschiedene Metalloxide verwendet werden – in einer Brennstoffzelle verwendet werden, wofür die Hohlfasern gebrannt werden.A Such hollow fiber can - in particular when used as nanoparticles one or different metal oxides be - in a fuel cell can be used, for which the hollow fibers are fired.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird Gelatine in Verbindung mit Kieselgur zu (Voll-)Fasern mit einem Kern (Kerndurchmesser ca. 1 mm) und einer Mantelschicht (Schichtdicke ca. 200 µm) extrudiert, wobei der Kern aus im Mittel größeren Kieselgur-Nanopartikeln gebildet ist. Der mittlere Partikeldurchmesser der Nanopartikel im Kern beträgt 90 nm, wobei 90% der Partikel einen Durchmesser von 80 bis 100 nm aufweisen. Der mittlere Partikeldurchmesser der Nanopartikel der Mantelschicht beträgt 40 nm, wobei 90% einen Partikelduchmesser von 20 bis 60 nm aufweisen. Die Verarbeitungstemperatur beträgt vorliegend 80°C. Nach dem Auskühlen ist die Faser fest. Die derart hergestellte Faser mit einem vorliegend kreiszylindrischen Querschnitt kann für schwerentflammbare Textilien verwendet werden, wofür sie gesponnen und bspw. anschließend verwebt werden kann.According to one another embodiment is Gelatin in combination with diatomaceous earth to (full) fibers with a Core (core diameter about 1 mm) and a cladding layer (layer thickness approx. 200 μm) extruded, with the core of average larger diatomaceous earth nanoparticles is formed. The mean particle diameter of the nanoparticles in the core amounts 90 nm, wherein 90% of the particles have a diameter of 80 to 100 nm exhibit. The mean particle diameter of the nanoparticles of the Sheath layer is 40 nm, 90% having a particle diameter of 20 to 60 nm. The processing temperature is in this case 80 ° C. After cooling the fiber is solid. The fiber thus produced having one present Circular cylindrical cross section can be used for flame retardant textiles be used for what they can be spun and, for example, subsequently woven.
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