DE60210165T2

DE60210165T2 - Verfahren zur Herstellung eines anorganischen Gegenstandes

Info

Publication number: DE60210165T2
Application number: DE2002610165
Authority: DE
Inventors: Masaaki Sashima-gun Kawabe; Takashi Sashima-gun Tarao; Kouji Sashima-gun Kimura
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2022-06-08
Also published as: EP1577274A2; US20030005723A1; EP1577274B1; EP1264804B1; DE60210165D1; US20040214497A1; EP1577274A3; DE60235412D1; EP1264804A1; US6808670B2

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses, das aus auf anorganischem Material basierenden feinen Fasern besteht oder hauptsächlich daraus zusammengesetzt ist, und ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das durch dieses Verfahren hergestellt werden kann und aus auf einem anorganischen Material basierenden ultrafeinen Langfasern besteht oder hauptsächlich daraus zusammengesetzt ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es wird beispielsweise ein auf einem anorganischen Material basierendes textiles Flächengebilde, das aus auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern wie kurzen Glasfasern zusammengesetzt ist, aufgrund seiner ausgezeichneten Filter- und Trenneigenschaften vorteilhafterweise als Filter oder als Separator in einem Bleiakkumulator verwendet.
Das textile Flächengebilde aus auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern wird beispielsweise hergestellt, indem eine Bahn aus auf einem Material basierenden Kurzfasern entsprechend einem Nassablegeverfahren gebildet wird. Dabei ist es möglich, dass einige auf einem anorganischen Material basierende Kurzfasern aus dem textilen Flächengebilde aus auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern, das durch dieses Verfahren hergestellt worden ist, herabfallen.
Deshalb ist es bevorzugt, die auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern durch einen Klebstoff miteinander zu verbinden. Wird ein Klebstoff verwendet, so treten jedoch insofern Nachteile auf, als der Klebstoff herausgelöst werden kann oder die Verwendungsmöglichkeiten des textilen Flächengebildes aus auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern begrenzt sind.
So ist beispielsweise von Sumio Sakka, "Zoru-Geru Hou no Kagaku (Science of a sol-gel method)", herausgegeben von Agune-Shofu, 5. Juli 1988, offenbart, dass Kurzfasern mit einem Durchmesser von 10 μm und einer Länge von höchstens 20 mm hergestellt werden können (Seiten 78–79). Dennoch war es bisher möglich, dass einige Kurzfasern von einem textilen Flächengebilde, das aus solchen Kurzfasern hergestellt worden ist, aufgrund ihrer geringen Länge herabfallen, und, falls ein Klebstoff verwendet wird, bestehen die Nachteile darin, dass der Klebstoff herausgelöst wird oder die Verwendungsmöglichkeiten des textilen Flächengebildes aus auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern begrenzt sind.
So können beispielsweise, wenn das textile Flächengebilde aus auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern als Reinraumfilter verwendet wird, herausgelöste Substanzen auf der Oberfläche eines Siliciumwafers oder eines Glassubstrats anhaften. In manchen Fällen kann das textile Flächengebilde aus auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern nicht für einen hitzebeständigen Filter verwendet werden, da der Klebstoff nicht hitzebeständig ist.
Weiterhin haben die auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern des Standes der Technik einen großen Durchmesser und lassen sich nicht biegen. Deshalb ist die Form des Erzeugnisses aus auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern auf eine Bahn oder Platte und damit auch seine Verwendung beschränkt.
Zurzeit sind Miniaturisierung und hohe Leistungsfähigkeit von halbleitenden oder elektronischen Komponenten wie Leiterplatten, die in einen Computer eingebaut sind, aufgrund der Miniaturisierung und hohen Leistungsfähigkeit industrieller oder individueller elektronischer Ausrüstungen erwünscht. Dabei ist es für die Miniaturisierung elektronischer Komponenten von Bedeutung, die Leiterplatte dünner und die Verdrahtung dichter zu machen. Deshalb ist es für das Leiterplattenmaterial erforderlich, dass es eine zuverlässige Isolierung besitzt, die eine Verringerung der Leitungsabstände und eine Bearbeitbarkeit durch Laserstrahlen, welche die Miniaturisierung von Löchern erlaubt, ermöglicht.
Bisher wurden Glas-Epoxidharz-Leiterplatten, die durch Imprägnieren eines Substrates aus einem Glasfasergewebe oder einem Glasfaservliesstoff mit einem Epoxidharz hergestellt worden waren, als elektronische Komponenten tragende Leiterplatten im breiten Umfang verwendet. Dennoch haben die Glas-Epoxidharz-Leiterplatten insofern Nachteile, als, wenn Löcher durch einen Laserstrahl gebohrt werden sollen, die Form der produzierten Löcher nicht genau oder nicht scharf sein kann.
Aufgrund ihrer ausgezeichneten Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärmeausdehnung und ihrer Bearbeitbarkeit durch Laserstrahlen haben seit kurzem Leiterplatten aus organischen Fasern wie Aramidfasern die Aufmerksamkeit auf sich gelenkt. Aramidfasern sind jedoch sehr hygroskopisch und den aus ihnen hergestellten Leiterplatten mangelt es an zuverlässiger Isolierung.
In JP 4 263 695 A ist die Herstellung eines textilen Flächengebildes aus Glasfasern offenbart, welches zerkleinerte Stränge aus Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 6 bis 20 μm und ultrafeinen Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 0,3 bis 4 μm als hauptsächliche Komponenten umfasst. Die erhaltene Faserbahn ist nützlich als Filterpapier für Luftfilter mit mittlerer und hoher Leistung, Batterieseparator-, Wärme- und Schalldämmmaterial. In WO 92/09541 ist die Herstellung von Mullitfasern mit einer Länge von bis zu 20 cm und einem mittleren Durchmesser von weniger als 10 μm offenbart. Weiterhin ist die Herstellung eines Rovings oder einer Platte für Isolationszwecke offenbart. In US 4 180 409 ist die Herstellung von Quarzglasfasern mit einem gewissen Anteil an Chrom und Mangan offenbart. Diese Fasern sind endlose Fasern, für welche vorgeschlagen worden ist, sie zur Herstellung flammfester Textilien zu verwenden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben und ein Verfahren zur Herstellung eines auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses bereitzustellen, das ohne Klebstoff auskommt, und durch welches die von dem im Stand der Technik verwendeten Klebstoff verursachten Nachteile behoben werden.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis mit ausgezeichneter Biegbarkeit bereitzustellen, von welchem kaum Fasern herabfallen oder kaum Schadstoffe, die sich von einem Klebstoff ableiten, freigesetzt werden.
Eine andere erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, eine Leiterplatte mit ausgezeichneter zuverlässiger Isolation und ausgezeichneter Bearbeitbarkeit durch Laserstrahlen bereitzustellen, welche die gegenwärtigen Anforderungen an Miniaturisierung und hohe Leistungsfähigkeit ausreichend erfüllt.
Eine noch andere erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, ein Substrat für die Leiterplatte bereitzustellen.
Weitere erfindungsgemäße Aufgaben und Vorteile werden in der folgenden Beschreibung genannt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses bereitgestellt, das die Stufen:

(1) Bilden einer Sollösung, die hauptsächlich aus einer anorganischen Komponenten besteht (anschließend mitunter auch als Stufe zur Bildung einer Sollösung bezeichnet),
(2) Herstellen von auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern durch Extrudieren der erhaltenen Sollösung aus einer Düse und zeitgleiches Anlegen eines elektrischen Feldes an die extrudierte Sollösung, um diese dünner zu machen, anschließend Sammeln der auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern auf einem Träger (anschließend mitunter auch als Sammelstufe bezeichnet),
(3) Trocknen der gesammelten auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, um ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis herzustellen, das auf dem anorganischen Material basierende getrocknete feine Gelfasern mit einem mittleren Durchmesser von 2 μm oder weniger enthält (anschließend mitunter auch als Trocknungsstufe bezeichnet), und/oder
(4) Sintern der gesammelten auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern oder des die getrockneten auf dem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthaltenen auf dem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses, um ein auf dem anorganischen Material basierendes Erzeugnis herzustellen, das auf dem anorganischen Material basierende gesinterte feine Fasern mit einem mittleren Druckmesser von 2 μm oder weniger enthält (anschließend mitunter auch als Sinterstufe bezeichnet),

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis durch Trocknen und/oder Sintern ohne Klebstoff hergestellt werden, weshalb die von dem Klebstoff verursachten Nachteile behoben werden können.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat der in der Sammelstufe (2) verwendete Träger eine dreidimensionale Struktur. Somit hat das resultierende auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis eine dreidimensionale Struktur und kann auf verschiedenen Gebieten verwendet werden.
Das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt worden ist, umfasst lange Fasern, weshalb aus ihm kaum Fasern herabfallen. Weiterhin ist der Faserdurchmesser so klein wie 2 μm oder weniger und hat das Erzeugnis eine ausgezeichnete Biegbarkeit, kann verschiedene Formen annehmen und auf verschiedenen Gebieten verwendet werden.
In dem auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis werden die Kontaktflächen der auf einem anorganischen Material basierenden ultrafeinen Langfasern nicht durch einen Klebstoff und somit ohne einen Klebstoff miteinander verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis im Wesentlichen keinen Klebstoff. Deshalb werden von dem Erzeugnis kaum Schadstoffe freigesetzt.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses beträgt der CV-Wert der auf einem anorganischen Material basierenden ultrafeinen Langfasern in dem auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis 0,8 oder weniger. Ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das sich aus auf einem anorganischen Material basierenden ultrafeinen Langfasern mit einem CV-Wert von 0,8 oder weniger zusammensetzt, hat einheitliche Eigenschaften.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses schematisch dargestellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst die die Sollösung bildende Stufe (1) durchgeführt. Das heißt, es wird die hauptsächlich aus einer anorganischen Komponente bestehende Sollösung gebildet. Dabei bedeutet die hier benutzte Bezeichnung "hauptsächlich aus einer anorganischen Komponente bestehend", dass die anorganische Komponente mit einem Anteil von 50 Masse% oder darüber enthalten ist. Der Anteil der anorganischen Komponente an der Sollösung beträgt vorzugsweise 60 Masse% oder mehr und besonders bevorzugt 75 Masse% oder mehr.
Die Sollösung kann durch Hydrolyse bei etwa 100 °C oder darunter einer Lösung (Mutterlösung) einer Verbindung, die ein oder mehrere Elemente enthält, die in den auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern aus einem getrockneten Gel oder in den auf einem anorganischen Material basierenden, gesinterten feinen Fasern enthalten sein sollen, die das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bilden, das schließlich durch erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird, und anschließende Polykondensation hergestellt werden. Das Lösungsmittel für die Lösung kann ein organisches Lösungsmittel wie Alkohol oder Wasser sein.
Das in der Verbindung enthaltene Element ist nicht besonders beschränkt und ist beispielsweise Lithium, Beryllium, Bor, Kohlenstoff, Natrium, Magnesium, Aluminium, Silicium, Phosphor, Schwefel, Kalium, Calcium, Scandium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Gallium, Germanium, Arsen, Selen, Rubidium, Strontium, Yttrium, Zirconium, Niob, Molybdän, Cadmium, Indium, Zinn, Antimon, Tellur, Cäsium, Barium, Lanthan, Hafnium, Tantal, Wolfram, Quecksilber, Thallium, Blei, Wismut, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium oder Lutetium.
Die Verbindung, die ein oder mehrere dieser Elemente enthält, kann ein Oxid des Elements, beispielsweise SiO₂, A1₂O₃, B₂O₃, TiO₂, ZrO₂, CeO₂, FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃, VO₂, V₂O₅, SnO₂, CdO, LiO₂, WO₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅, In₂O₃, GeO₂, PbTi₄O₉, LiNbO₃, BaTiO₃, PbZrO₃, KTaO₃, Li₂B₄O₇, NiFe₂O₄ und SrTiO₃, sein. Der anorganische Bestandteil kann aus einem oder mehreren dieser Oxide, beispielsweise zwei Komponenten wie SiO₂-Al₂O₃, bestehen.
Die Sollösung kann aus der Mutterlösung durch Polykondensation dieser Verbindungen erhalten werden und besteht hauptsächlich aus einem anorganischen Material. Das heißt, dass die anorganischen Komponenten 50 Masse% oder mehr, vorzugsweise 60 Masse% oder mehr, und besonders bevorzugt 75 Masse% oder mehr ausmachen. Die Sollösung muss eine derartige Viskosität haben, dass sie aus einer Düse in der weiter oben genannten Sammelstufe (2) versponnen werden kann. Dabei ist die Viskosität nicht besonders beschränkt, solange die Sollösung versponnen werden kann, beträgt aber vorzugsweise 0,1 bis 100 Poise, besonders bevorzugt 0,5 bis 20 Poise, noch bevorzugter 1 bis 10 Poise, und am meisten bevorzugt 1 bis 5 Poise. Wenn die Viskosität mehr als 100 Poise beträgt, so wird es schwierig, feine Fasern zu erhalten. Beträgt die Viskosität weniger als 0,1 Poise, kann keine Faserform erhalten werden. Wenn ein Gas aus einem Lösungsmittel, das dasselbe oder ähnlich wie dasjenige der Mutterlösung ist, um die Düsenmündung bereitgestellt wird, so kann eine Sollösung mit einer Viskosität von über 100 Poise verwendet werden.
Zusätzlich zu den anorganischen Komponenten kann die Sollösung, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, organische Komponenten, beispielsweise ein Silanhaftmittel, eine niedermolekulare organische Verbindung wie einen Farbstoff und eine hochmolekulare organische Verbindung wie Polymethylmethacrylat enthalten. Insbesondere kann, wenn die in der Mutterlösung enthaltene Verbindung eine Silanverbindung ist, die Sollösung ein Produkt enthalten, das durch Polykondensation einer mit Methyl- oder Epoxygruppen modifizierten Silanverbindung erhalten worden ist.
Die Mutterlösung kann als Lösungsmittel beispielsweise ein organisches Lösungsmittel wie einen Alkohol, beispielsweise Ethanol, bzw. Dimethylformamid (DMF) oder Wasser für die Stabilisierung der Verbindung in der Mutterlösung, Wasser für die Hydrolyse der Verbindung in der Mutterlösung, einen Katalysator wie Salzsäure oder Salpetersäure für die reibungslose Durchführung der Hydrolyse, ein Chelatisierungsmittel für die Stabilisierung der Verbindung wie einer Metallverbindung in der Mutterlösung, ein Silanhaftmittel für die Stabilisierung der Verbindung, eine Verbindung, um verschiedene Eigenschaften wie Piezoelektrizität zu verleihen, eine organische Verbindung wie Polymethylmethacrylat, um Haftfähigkeit oder Biegbarkeit zu verleihen oder die Steifigkeit einzustellen, oder ein Additiv wie einen Farbstoff enthalten. Diese Additive können der Mutterlösung vor, während oder nach der Hydrolyse zugegeben werden.
Wird Tetraethoxysilan verwendet, wird das Spinnen aus einer Sollösung schwierig, die Wasser mit einem Anteil (Molverhältnis) enthält, der/das mehr als das Vierfache desjenigen des Alkoxids beträgt. Deshalb ist Wasser mit einem Anteil enthalten, der nicht mehr als das Vierfache desjenigen des Alkoxids beträgt. Ferner wird es schwierig, wenn eine Base als Katalysator verwendet wird, eine Sollösung zu erhalten, die versponnen werden kann. Deshalb ist es bevorzugt, einen Katalysator zu verwenden, der keine Base ist. Die Reaktionstemperatur in der die Sollösung bildenden Stufe (1) ist nicht besonders beschränkt, solange sie unterhalb des Siedepunktes des Lösungsmittels liegt. Ist die Reaktionstemperatur niedrig, so wird die Reaktionsgeschwindigkeit auf geeignete Weise gesenkt, und es wird leichter, eine Sollösung herzustellen, die sich leicht verspinnen lässt. Dennoch, wenn die Reaktionstemperatur zu niedrig ist, wird es schwierig, die Reaktion durchzuführen. Deshalb beträgt die Reaktionstemperatur vorzugsweise 10 °C oder darüber.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dann die Sammelstufe (2) durchgeführt. Das heißt es werden auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern durch Extrudieren der erhaltenen Sollösung aus einer Düse hergestellt, wobei zeitgleich ein elektrisches Feld an die extrudierte Sollösung angelegt wird, um diese dünner zu machen, wonach die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern auf einem Träger gesammelt werden.
Der Durchmesser der Düse zum Extrudieren der Sollösung kann mit dem Durchmesser der gewünschten getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern oder der gewünschten auf einem anorganischen Material basierenden, gesinterten feinen Fasern variieren. So beträgt beispielsweise der Durchmesser der getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern oder der gesinterten auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern 2 μm oder weniger und der Düsendurchmesser vorzugsweise 0,1 bis 3 mm.
Die Düse kann aus einem Metall oder einem Nichtmetall bestehen. Wird eine Metalldüse verwendet, so kann sie als eine der Elektroden genutzt werden. Wird eine Nichtmetalldüse verwendet, so wird eine Elektrode in der Düse angeordnet, um an die extrudierte Sollösung ein elektrisches Feld anzulegen.
Nachdem aus der Düse die Sollösung extrudiert worden ist, wird an diese ein elektrisches Feld angelegt, um sie zu strecken und dünner zu machen und die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern zu erzeugen. Dabei kann das elektrische Feld mit dem Durchmesser der gewünschten getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern oder der gewünschten gesinterten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern, dem Abstand zwischen der Düse und einem Träger, dem Lösungsmittel der Mutterlösung, der Viskosität der Sollösung und dergleichen variieren, und ist somit nicht besonders beschränkt. Es beträgt jedoch beispielsweise, wenn der Durchmesser der getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern oder der gesinterten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern etwa 3 μm oder weniger beträgt, das elektrische Feld vorzugsweise 0,5 bis 5 kV/cm. Wenn das angelegte elektrische Feld stärker ist, so können auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern mit einem kleineren Durchmesser entsprechend der Erhöhung des elektrischen Feldes erhalten werden. Es kann jedoch, wenn das angelegte elektrische Feld mehr als 5 kV/cm beträgt, leicht ein dielektrischer Durchbruch auftreten. Beträgt das angelegte elektrische Feld weniger als 0,5 kV/cm, kann keine Faser geformt werden.
Es wird angenommen, dass, wenn das elektrische Feld angelegt ist, sich elektrostatische Ladungen in der Sollösung ansammeln und diese elektrisch zu der Elektrode gezogen wird, die auf der Seite des Trägers angeordnet ist, wodurch die Sollösung gestreckt und dünner gemacht wird, um auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern zu erzeugen. Insbesondere wird, da die Sollösung elektrisch gezogen wird, von dem elektrischen Feld die Ziehgeschwindigkeit der Sollösung beschleunigt, wenn diese in die Nähe des Trägers gebracht wird, wodurch Gelfasern mit einem kleinen Durchmesser erzeugt werden. Weiterhin beschleunigt die Verdampfung des Lösungsmittels auch das Dünnermachen und erhöht die elektrostatische Dichte. Von der erhöhten elektrostatischen Dichte wird eine elektrische Repulsion erzeugt, welche eine Zerteilung der Fasern verursacht, wodurch die Fasern weiter dünner gemacht werden. Dabei ist die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf diese Annahme beschränkt.
Das elektrische Feld kann beispielsweise zwischen der Düse (der Metalldüse als solcher oder der in der Nichtmetalldüse angeordneten Elektrode) und dem Träger durch Erzeugung einer Potenzialdifferenz zwischen ihnen angelegt werden. So kann beispielsweise die Potenzialdifferenz erzeugt werden, indem eine Spannung an die Düse angelegt und der Träger geerdet wird oder eine Spannung an den Träger angelegt und die Düse geerdet wird.
Die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die durch Anlegen des elektrischen Feldes dünner gemacht worden sind, werden auf dem Träger gesammelt. Dabei kann der Träger ein reiner Träger sein, auf welchem die Fasern abgelegt werden, oder ein Komponententräger sein, in welchen die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern integriert werden. Der reine Träger kann eine poröse oder eine nicht poröse Rolle sein. Der Träger, der als reiner Träger oder als Komponententräger verwendet werden kann, ist beispielsweise ein Gewebe, eine Maschenware, ein Vliesstoff, eine poröse Folienbahn oder eine nicht poröse Bahn wie eine Folie. Der Komponententräger kann aus Fasern wie organischen bzw. anorganischen Fasern oder aus Fäden hergestellt werden. Der Träger kann eine beliebige Gestalt wie eine flache oder eine dreidimensionale Struktur haben. Dabei bedeutet "dreidimensionale Struktur" eine Struktur, die keine flache Bahn und beispielsweise ein dreidimensional geformtes Erzeugnis ist, das durch Krümmen und/oder Biegen einer flachen Bahn hergestellt worden ist. Ein solcher dreidimensionaler Träger kann auf verschiedenen Gebieten verwendet werden. So kann beispielsweise ein ziehharmonikaförmiger Träger, der durch Biegen einer flachen Bahn hergestellt worden ist, vorteilhafterweise zur Herstellung eines Filters verwendet werden. Ein zylindrischer Träger kann vorteilhafterweise zur Herstellung eines Flüssigkeitsfilters oder ein schalenförmiger Träger kann vorteilhafterweise zur Herstellung einer Atemschutzmaske verwendet werden.
Der Träger wird vorzugsweise aus einem leitfähigen Material wie einem Metall mit einem Durchgangswiderstand von 10⁹ Ω oder weniger, wenn er als eine der Elektroden verwendet wird, hergestellt. Wenn ein leitfähiges Material als Gegenelektrode auf der Rückseite des Trägers in Bezug auf die Düsenseite angeordnet ist, braucht der Träger nicht notwendigerweise leitfähig zu sein. In letzterem Fall kann der Träger mit dem leitfähigen Material in Berührung gebracht oder von diesem getrennt werden.
Bevor die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die aus der Düse extrudiert und durch das angelegte elektrische Feld dünner gemacht werden, den Träger erreichen, können organische Fasern bzw. Garne oder anorganische Fasern bzw. Garne oder kann ein pulverförmiges Material durch eine Luftspritzpistole oder dergleichen auf die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern geschleudert werden. In diesem Fall kann ein Gemisch aus den auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern und den aufgeschleuderten Fasern und/oder dem aufgesprühten pulverförmigen Material auf dem Träger gesammelt werden. Die Fasern und/oder das pulverförmige Material kann/können aus einer beliebigen Richtung auf die aus einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern geschleudert werden. So kann beispielsweise die Schleuderrichtung der Fasern und/oder des pulverförmigen Materials quer oder schräg zur Durchlaufrichtung der auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die den Träger aus der Düse erreichen, sein.
Das pulverförmige Material kann beispielsweise ein pulverförmiges anorganisches Material wie Titandioxid, Mangandioxid, Kupferoxid, Siliciumdioxid und Aktivkohle, ein Metall wie Platin oder ein pulverförmiges organisches Material wie ein Ionenaustauscherharz, Farbstoff, Pigment oder Medikament sein. Dabei ist die mittlere Teilchengröße des pulverförmigen Materials nicht besonders beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 0,01 bis 100 μm und besonders bevorzugt 0,05 bis 10 μm. Indem das pulverförmige Material zugesetzt wird, kann eine Katalysator-, Schleif-, Adsorptions- oder Ionaustauschfunktion verliehen werden.
Die Richtung des Extrudierens der Gellösung aus der Düse entspricht im Allgemeinen derjenigen des Sammelns der dünner gemachten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern auf dem Träger. Diese Richtungen sind nicht besonders beschränkt. So können beispielsweise die auf einen anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern sich im Wesentlichen senkrecht von einer oberen Düse zu einem unteren Träger oder von einer unteren Düse zu einem oberen Träger bewegen. Weiterhin können die auf einen anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern im Wesentlichen horizontal extrudiert und bewegt werden. Dabei ist es bevorzugt, dass die Extrudierrichtung der Sollösung nicht mit der durch Schwerkraft wirkenden Richtung übereinstimmt, um das Gel am Abtropfen zu hindern. Insbesondere ist es besonders bevorzugt, dass die Sollösung in einer Richtung extrudiert wird, die entgegengesetzt oder quer zu der durch Schwerkraft wirkenden Richtung verläuft.
Wie weiter oben kann das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis mit ausgezeichneten Eigenschaften wie Festigkeit oder leichte Formbarkeit durch Mischen der auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern mit den aufgeschleuderten Fasern und/oder dem pulverförmigen Material oder Integrieren der auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern mit dem Komponententräger hergestellt werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dann die Trocknungsstufe (3) nach der Sammelstufe (2) durchgeführt. Das heißt die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die in der Sammelstufe (2) gesammelt worden sind, werden getrocknet, um das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, herzustellen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird nach der Sammelstufe (2) die Trocknungsstufe (3) und anschließend die Sinterstufe (4) durchgeführt. Das heißt, die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die in der Sammelstufe (2) gesammelt worden sind, werden getrocknet, um das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, herzustellen, anschließend wird das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, gesintert, um das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das die gesinterten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern enthält, herzustellen.
Alternativ wird im erfindungsgemäßen Verfahren die Sinterstufe (4) nach der Sammelstufe (2) unter Weglassen der Trocknungsstufe (3) durchgeführt. Das heißt, die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die in der Sammelstufe (2) gesammelt worden sind, werden gesintert, um das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das die gesinterten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern enthält, herzustellen.
Deshalb gibt es zwei Arten des auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses, das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt worden ist, das heißt ein Erzeugnis, das die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, oder ein Erzeugnis, das die gesinterten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern enthält.
Zunächst wird die Trocknungsstufe (3) beschrieben.
Wenn die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die in der Sammelstufe (2) gesammelt worden sind, getrocknet werden, um das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, herzustellen, kann die Trocknungstemperatur mit der anorganischen Komponente in den auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern variieren und ist nicht besonders begrenzt, wobei sie aber vorzugsweise eine Temperatur von unter der Zersetzungstemperatur der organischen Komponenten, beispielsweise etwa 200 °C oder darunter, ist. Dabei kann die Trocknungsstufe (3) durch Erwärmen in einem Ofen oder dergleichen, Gefriertrocknung oder überkritische Trocknung durchgeführt werden.
In der Trocknungsstufe (3) werden die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern derart getrocknet, dass das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis eine Festigkeit hat, die für seine Verwendung geeignet ist. Dabei werden die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern durch Verschlingung oder Adhäsion, die durch Verdampfung der Lösungsmittel verursacht wird, miteinander verbunden.
In der Trocknungsstufe (3) werden die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern unter Integrationsbedingungen mit dem Träger getrocknet, um ein auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis zu erhalten, das die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, die mit dem Träger integriert sind, oder werden die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern auf dem Träger getrocknet und die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern von dem Träger abgelöst, um das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis zu erhalten, das im Wesentlichen aus den getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern besteht. In beiden Fällen werden die Fasern ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb sie von dem Erzeugnis kaum herabfallen können.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Sinterstufe (4) nach der Sammelstufe (2) unter Weglassen der Trocknungsstufe (3) durchgeführt werden. Dabei kann die Sintertemperatur mit der anorganischen Komponente in den auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern variieren und ist nicht besonders beschränkt. So kann beispielsweise, wenn ein auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das anorganische Komponenten und organische Komponenten enthält, innerhalb eines Bereiches von etwa 200 °C oder darüber bis zu einer Temperatur von unterhalb der Zersetzungstemperatur der organischen Komponenten gesintert wird, das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das restliche organische Komponenten enthält, erhalten werden, weshalb das resultierende auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis Funktionen der restlichen organischen Komponenten wie verbessertes Haftvermögen, Biegbarkeit, angepasste Steifigkeit, eine optische Funktion aufgrund eines Farbstoffs oder Wasserabweisung aufweisen kann. In dem auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis, das durch diesen Sintervorgang erhalten worden ist, sind die Fasern durch das Sintern miteinander verbunden und fallen kaum von dem Erzeugnis herab. Weiterhin kann, wenn das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, oberhalb der Zersetzungstemperatur der organischen Komponenten gesintert wird, ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das im Wesentlichen aus den anorganischen Komponenten besteht und ausgezeichnete Festigkeit und Wärmebeständigkeit besitzt, hergestellt werden.
Insbesondere kann, wenn auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern, die aus Siliciumdioxidkomponenten bestehen, die organische Komponenten enthalten, bei etwa 200 bis 400 °C gesintert werden, ein gesintertes Siliciumdioxiderzeugnis, das restliche organische Komponenten enthält, erhalten werden und kann somit das resultierende auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis Funktionen der übrig gebliebenen organischen Komponenten wie verbessertes Haftvermögen, Biegsamkeit, angepasste Steifigkeit, eine optische Funktion aufgrund eines Farbstoffs oder Wasserabweisung aufweisen. Wenn die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern bei 800 °C oder darüber gesintert werden, so kann ein gesintertes Siliciumdioxiderzeugnis, das im Wesentlichen aus anorganischen Komponenten besteht, erhalten werden. Dabei ist es bevorzugt, dass die auf einen anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern durch allmähliches Erhöhen der Temperatur gesintert werden, da einige auf einem anorganische Material basierende feine Gelfasern plötzlich schrumpfen und beschädigt werden können, wenn die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern bei Sintertemperatur ohne allmähliche Temperaturerhöhung gesintert werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, nach der Sammelstufe (2) die Trocknungsstufe (3) und anschließend die Sinterstufe (4) durchzuführen. In diesem Fall kann der Vorgang zur Herstellung des auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses, das die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, in der ersten Trocknungsstufe (3) wie eine Trocknungsstufe (3), die wie zuvor beschrieben einzeln durchgeführt wird, durchgeführt werden. Weiterhin kann der Vorgang zur Herstellung eines auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses, das gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende feine Fasern enthält, in der zweiten Sinterstufe (4) wie der Sinterstufe (4) durchgeführt werden, die wie zuvor beschrieben einzeln durchgeführt wird. In der zweiten Sinterstufe (4), die nach der ersten Trocknungsstufe (3) durchgeführt wird, wird das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das getrocknete, auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern enthält, behandelt. Deshalb ist es nicht notwendig, die Temperatur allmählich zu erhöhen. Indem die Trocknungsstufe (3) und die Sinterstufe (4) nacheinander durchgeführt werden, kann ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende feine Fasern mit übrig gebliebenen organischen Komponenten enthält, oder kann ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das im Wesentlichen aus anorganischen Komponenten besteht und ausgezeichnete Festigkeit und Wärmebeständigkeit besitzt, erhalten werden.
Die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern oder die gesinterten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Fasern, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt worden sind, können feine anorganische oder organische Teilchen enthalten. Die feinen Teilchen können während des Bildens der Sollösung durch Hydrolyse erzeugt oder vor Extrudieren der Sollösung aus der Düse zugemischt werden.
Die feinen Teilchen können beispielsweise feine anorganische Teilchen wie aus Titandioxid, Mangandioxid, Kupferoxid, Siliciumdioxid bzw. Aktivkohle oder aus einem Metall wie Platin oder feine organische Teilchen wie ein Farbstoff oder ein Pigment sein. Der mittlere Teilchendurchmesser der feinen Teilchen ist nicht besonders beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 0,001 bis 1 μm und besonders bevorzugt 0,002 bis 0,1 μm. Durch den Zusatz der feinen Teilchen kann eine optische Funktion, Porosität, eine Katalysatorfunktion, Adsorptionsfunktion oder eine Ionenaustauschfunktion verliehen werden.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird anschließend unter Bezugnahme auf 1 näher erläutert, die ein Längsschnitt ist, der die Vorrichtung für seine Durchführung schematisch zeigt.
Die wie zuvor beschrieben hergestellte Sollösung wird von dem Sollösungsbehälter 1 den Metalldüsen 21 bis 24 durch eine Pumpe mit konstanter Förderleistung oder dergleichen zugeführt. Dabei ist der den Düsen 21 bis 24 zugeführte Durchfluss nicht besonders beschränkt, kann aber beispielsweise von 0,01 bis 100 ml/h pro Düse variieren. Obwohl die in 1 gezeigte Ausführungsform vier Düsen hat, ist die Düsenanzahl nicht besonders beschränkt, das heißt, sie kann auch eins oder mehr betragen.
Die den Düsen 21 bis 24 zugeführte Sollösung wird daraus extrudiert. Ferner wird eine Spannung an die Düsen 21 bis 24 angelegt. Insbesondere wird die Gegenelektrode 3, die sich in Bezug auf die den Düsen 21 bis 24 zugewandte Seite auf der Rückseite des Trägers 4 befindet, geerdet und ein elektrisches Feld zwischen dem Träger 4 und den Metalldüsen 21 bis 24, die an die Spannungsquelle 30 angeschlossen sind, gebildet. Die extrudierte Sollösung wird durch das elektrische Feld gestreckt und dünner gemacht, wobei sich auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern bilden. Der Abstand zwischen den Düsen 21 bis 24 und dem Träger 4 kann innerhalb eines Bereiches verändert werden, der vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 500 mm und besonders bevorzugt von etwa 50 bis etwa 300 mm reicht, sodass die elektrische Feldstärke auf 0,5 bis 5 kV/cm eingestellt wird. Alternativ ist es möglich, die Düsen 21 bis 24 zu erden und die Spannung an die Gegenelektrode 3 anzulegen.
Wenn die Spitzen der Düsen 21 bis 24 trocken sind, härtet die Sollösung leicht aus, weshalb ein stabiler Spinnvorgang schwierig wird. Deshalb ist es bevorzugt, dass ein Gas eines Lösungsmittels, das dasselbe wie oder ähnlich demjenigen der Mutterlösung ist, um die Spitzen der Düsen geleitet wird, oder ein hochsiedendes Lösungsmittel wie Butanol mit einem Siedepunkt von 100 °C oder darüber der Sollösung zugesetzt wird, wodurch verhindert wird, dass die Spitzen der Düsen 21 bis 24 trocknen, wobei dies nicht in 1 gezeigt ist.
Die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die aus den Düsen 21 bis 24 extrudiert werden, werden auf dem Träger 4 gesammelt. Der Träger 4 kann beispielsweise ein endloser Maschengurt sein und in Richtung des Pfeils d von den Rollen 41, 42, 43, die sich in Richtung des Pfeils a, des Pfeils b bzw. des Pfeils c drehen, angetrieben werden. Die Menge der auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die auf dem Träger gesammelt werden, kann durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderbandes, die Menge der aus der Düse extrudierten Sollösung, die Düsenanzahl und dergleichen eingestellt werden.
Die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die auf dem Träger 4 gesammelt werden, werden zu einer Erwärmungsstation, beispielsweise einer Heizeinrichtung 5, durch die Bewegung des Trägers 4 befördert und durch die Wärme der Heizeinrichtung 5 getrocknet, wobei ein auf einem anorganisches Material basierendes Erzeugnis, das die getrockneten auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, das heißt eine Bahn, welche die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, erhalten wird. Dabei ist es bevorzugt, dass der die Heizeinrichtung 5 enthaltende Bereich als Erwärmungsraum 8 von den anderen Bereichen getrennt ist.
Danach wird die Dicke des auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses (der Bahn), das/die die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, durch eine Druckwalze 6 eingestellt und das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis (Bahn), das/die die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthält, von dem Träger 4 abgelöst und über eine Führungsrolle 10a auf einer Wickelrolle 10 aufgewickelt.
Durch dieses Verfahren kann ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das im Wesentlichen aus getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern besteht, hergestellt werden. Alternativ kann ein zusammengesetztes auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das eine Schicht aus den getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern auf einem Gewebe, einem Gestrick, einem Vliesstoff oder einem Gewirk umfasst, hergestellt werden, indem anstelle des Trägers 4 aus einem endlosen Maschengurt, der in dem weiter oben beschriebenen Verfahren verwendet wird, das Gewebe, Gestrick, Vlies oder Gewirk als Träger 4 von einer Abwickelrolle 9 über eine Führungsrolle 9a auf die Bahn aus den Rollen 43, 42, 41 und zu der Station zum Extrudieren der Sollösung gebracht wird. Das resultierende zusammengesetzte auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis wird über die Führungsrolle 10a auf der Wickelrolle 10 in Form des integrierten Erzeugnisses aufgewickelt, nachdem die Dicke von der Druckwalze 6 eingestellt worden ist.
Weiterhin kann ein dreidimensionales, auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis hergestellt werden, indem ein (nicht gezeigter) dreidimensionaler Träger wie ein ziehharmonikaförmiger Träger, der durch Falten einer Bahn hergestellt worden ist, ein zylindrischer Träger oder ein schalenförmiger Träger zu der Station zum Extrudieren der Sollösung gebracht wird.
Dabei ist es bevorzugt, dass der Bereich zum Extrudieren der Sollösung von den anderen Bereichen als ein Spinnraum 7 getrennt wird, da die Lösungsmittel aus der Mutterlösung verdampfen und somit der Spinnraum 7 aus Materialien hergestellt ist, die von den Lösungsmitteln nicht angegriffen werden. Weiterhin ist der Spinnraum 7 vorzugsweise mit einer Absaugung 71 ausgestattet, die die verdampften Lösungsmittel absaugt.
Trocknungsstufe und Sinterstufe können nacheinander durchgeführt werden, indem ein (nicht gezeigter) Elektroofen oder dergleichen zum Sintern nach der Heizeinrichtung 5 angeordnet wird. Alternativ wird ein Elektroofen oder dergleichen anstelle der Heizeinrichtung 5 installiert, um die Sinterstufe ohne die Trocknungsstufe durchzuführen.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren können die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern ohne einen Klebstoff durch Trocknen oder Sintern miteinander verbunden werden oder werden die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern durch Sintern ohne einen Klebstoff miteinander verbunden. Somit kann ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis ohne die Nachteile, die von einem Klebstoff verursacht werden, hergestellt werden.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das getrocknete, auf einem anorganischen Material basierende ultrafeine Gelfasern mit einem Durchmesser von 2 μm oder kleiner enthält, oder können gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende ultrafeine Fasern mit einem Durchmesser von 2 μm oder kleiner hergestellt werden, indem die Stärke des elektrischen Feldes, die aus der Düse extrudierte Menge an Sollösung, die Lösungsmittelmenge in der Sollösung oder die Atmosphäre um das Extrudierende, insbesondere, indem die Atmosphäre ausgetauscht wird, gegebenenfalls gegen ein Gas aus den Lösungsmitteln, die gleich oder ähnlich denjenigen der Sollösung sind, eingestellt wird. Das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis hat ausgezeichnete Eigenschaften wie Filterleistung, Biegbarkeit oder Trenneigenschaften. Das erfindungsgemäße auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das getrocknete, auf einem anorganischen Material basierende ultrafeine Gelfasern mit einem Durchmesser von 2 μm oder kleiner oder gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende ultrafeine Fasern mit einem Durchmesser von 2 μm oder kleiner enthält, hat ausgezeichnete Biegbarkeit und kann zu verschieden geformten Erzeugnissen gebogen und/oder gekrümmt werden. So kann beispielsweise das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis auf einem hohlen oder festen Zylinder aufgewickelt oder ziehharmonikaförmig gebogen werden.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das getrocknete, auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern mit einer großen Länge im Verhältnis zum Durchmesser oder gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende feine Fasern mit einer großen Länge im Verhältnis zum Durchmesser enthält, das heißt ein auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das lange, getrocknete auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern mit einem großen Dimensionsverhältnis (Faserlänge/Faserdurchmesser) oder lange, gesinterte auf einem anorganischen Material basierende feine Fasern mit einem großen Dimensionsverhältnis enthält, hergestellt werden. Die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden langen feinen Gelfasern oder die gesinterten, langen auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern fallen kaum von dem auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis herab.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das getrocknete, auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern oder gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende feine Fasern mit einem CV-Wert des Faserdurchmessers (Standardabweichung/mittlerer Faserdurchmesser) von 0,8 oder weniger enthält, hergestellt werden. Dabei wird hier die Bezeichnung "Faserdurchmesser" in Bezug auf eine Faser mit einem kreisrunden Querschnitt, das heißt mit dem Durchmesser eines Kreises, benutzt. Bei einer Faser, die einen nicht kreisrunden Querschnitt hat, wird der Durchmesser des Kreises, der dieselbe Fläche wie diejenige des nicht kreisrunden Querschnitts hat, als der Durchmesser angesehen. Dabei bedeutet die hier benutzte Bezeichnung "mittlerer Faserdurchmesser" den Mittelwert der Durchmesser von 100 Faserpunkten und bedeutet die hier benutzte Bezeichnung "Standardabweichung" den Wert, der aus den Faserdurchmessern von 100 Faserpunkten erhalten worden ist. Ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das getrocknete, auf einem anorganischen Material basierende feine Gelfasern oder gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende feine Fasern mit einem CV-Wert von 0,8 oder weniger enthält, ist bevorzugt, da es einheitliche Eigenschaften besitzt. Der CV-Wert beträgt vorzugsweise 0,7 oder weniger, besonders bevorzugt 0,6 oder weniger, noch bevorzugter 0,5 oder weniger, und am meisten bevorzugt 0,4 oder weniger.
Ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt worden ist, kann vorzugsweise beispielsweise als Filtermaterial für einen HEPA-Filter, ULPA-Filter, Reinraumfilter, Reinwasserfilter, wärmebeständigen Filter, Abgasfilter und Flüssigkeitsfilter, Substrat zum Tragen eines optischen Katalysators, Batterieseparator, Substrat für ein Drucksubstrat, Katalysatorunterlage, elektromechanisches Messwertaufnehmerelement, Matte für die Abgabe feiner Bläschen, Unterlage für einen Verbrennungskatalysator, Deckmaterial für Solarbatterien, Beabstandungsmaterial für Flüssigkristalle, Wärmedämmmaterial oder dergleichen verwendet werden.
Ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Fasern mit einem mittleren Durchmesser von 2 μm oder kleiner enthält, hat ausgezeichnete Biegbarkeit und kann verschiedene ausgezeichnete Funktionen wie Filtrationseigenschaften oder ausreichende Funktionen funktioneller Substanzen aufgrund seiner großen Oberfläche aufweisen. Dabei beträgt der mittlere Faserdurchmesser vorzugsweise 1 μm oder weniger und besonders bevorzugt 0,5 μm oder weniger. Die Untergrenze des mittleren Faserdurchmessers ist nicht besonders beschränkt, beträgt aber vorzugsweise etwa 0,01 μm.
Der mittlere Faserdurchmesser der ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden Langfasern beträgt 2 μm oder weniger, wobei aber die ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern einen Teil mit einem Faserdurchmesser von über 2 μm haben können. Dabei ist es jedoch bevorzugt, dass alle Teile in den ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern einen Durchmesser von 2 μm oder weniger, besonders bevorzugt 1 μm oder weniger, und am meisten bevorzugt 0,5 μm oder weniger haben.
Von einem auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis, das ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Fasern enthält, werden, da die es bildenden Fasern lang sind, kaum Fasern abgelöst.
Die ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern, die in dem erfindungsgemäßen auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis enthalten sind, bestehen hauptsächlich aus anorganischen Komponenten. Das heißt, dass die anorganischen Komponenten 50 Masse% oder mehr, vorzugsweise 60 Masse% oder mehr, und besonders bevorzugt 75 Masse% oder mehr ausmachen.
Die Elemente der anorganischen Komponenten sind nicht besonders beschränkt, sind aber beispielsweise die Elemente, die in Bezug auf die die Sollösung bildende Stufe (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgezählt worden sind, und die Verbindungen wie Oxide, die diese Elemente enthalten, sind beispielsweise diejenigen, die in Bezug auf die die Sollösung bildende Stufe (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgezählt worden sind.
Die ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern des auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses können zusätzlich zu den anorganischen Komponenten organische Komponenten enthalten. Diese können diejenigen sein, die in Bezug auf die die Sollösung bildende Stufe (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgezählt worden sind, beispielsweise ein Silanhaftmittel, eine niedermolekulare organische Verbindung wie ein Farbstoff und eine hochmolekulare organische Verbindung wie Polymethylmethacrylat.
Die ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern können feine anorganische oder organische Teilchen enthalten, wie in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren genannt. Die feinen Teilchen können in die Fasern entsprechend einem Vorgang, wie er in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden ist, eingebaut werden.
Von einem erfindungsgemäßen auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis, das ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Fasern enthält, lösen sich kaum Fasern ab, und es hat eine ausgezeichnete Biegbarkeit, da es die ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern enthält. Der Anteil der ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern an dem erfindungsgemäßen auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis ist nicht besonders beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 1 Masse% oder mehr und besonders bevorzugt 5 Masse% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmasse des auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses, ausschließlich der Masse des Trägers. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass das erfindungsgemäße auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis pulverförmiges Material oder feine Teilchen enthalten kann.
Wenn die ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern in dem erfindungsgemäßen auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis durch Kontaktflächen ohne einen Klebstoff miteinander verbunden sind, enthält das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis im Wesentlichen keinen Klebstoff oder es wird damit die Freisetzung von Schadstoffen verhindert.
Die ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern, die das erfindungsgemäße auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bilden, können beispielsweise in Form eines getrockneten Gels, eines unvollständig gesinterten Gels oder eines vollständig gesinterten Gels vorliegen.
Das erfindungsgemäße auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis kann eine Mischung oder Kombination aus ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern mit auf einem organischen Material basierenden Fasern, auf einem anorganischen Material basierenden dicken Fasern mit einem Durchmesser von über 2 μm und auf einem anorganischen Material basierenden Kurzfasern oder Garnen daraus, einem Gewebe daraus, einem Gestrick daraus, einem Vliesstoff daraus und einem Gewirk daraus, einem pulverförmigen Material oder dergleichen sein. Durch eine solche Mischung oder Kombination können in dem erfindungsgemäßen auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis verschiedene Eigenschaften wie Festigkeit oder leichte Formbarkeit verbessert werden, und es kann auf verschiedenen Gebieten Verwendung finden.
Das erfindungsgemäße auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis besitzt ausgezeichnete Biegbarkeit und kann eine beliebige Form wie eine Bahn, eine Platte, ein Block, einen hohlen oder festen Zylinder oder dergleichen annehmen.
Das erfindungsgemäße auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das ultrafeine auf einem anorganischen Material basierende lange Fasern enthält, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden. Jedoch sollte die Menge der aus der Düse extrudierten Sollösung, die Viskosität der Sollösung, die Lösungsmittel der Sollösung, die Stärke des elektrischen Feldes oder die Auswahl der Verbindungen, welche die weiter oben genannten Elemente enthalten, auf geeignete Weise eingestellt werden, sodass lange Fasern mit einem mittleren Durchmesser von 2 μm oder kleiner durch das Spinnen erhalten werden. Diese Bedingungen lassen sich leicht durch wiederholte Versuche ermitteln.
In der Trocknungsstufe (3) des erfindungsgemäßen Verfahrenes werden die feinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern unter integrierenden Bedingungen zusammen mit dem Träger getrocknet, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das getrocknete, auf einem anorganischen Material basierende ultrafeine lange Gelfasern enthält, die mit dem Träger integriert sind, erhalten wird, oder es werden feine, auf einem anorganischen Material basierende lange Gelfasern auf dem Träger getrocknet und die getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden ultrafeinen langen Gelfasern von dem Träger abgelöst, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis erhalten wird, das im Wesentlichen aus getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden ultrafeinen langen Gelfasern besteht. In beiden Fällen werden die konstituierenden Fasern ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb sie kaum von dem Erzeugnis herabfallen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Sinterstufe (4) nach der Sammelstufe (2) durchgeführt werden, ohne dass die Trocknungsstufe (3) durchgeführt wird. So kann beispielsweise, wenn ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das anorganische Komponenten und organische Komponenten enthält, innerhalb eines Bereiches von etwa 200 °C oder darüber bis zu einer Temperatur von unterhalb der Zersetzungstemperatur der organischen Komponenten gesintert wird, ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das restliche organische Komponenten enthält, erhalten werden, weshalb das resultierende auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis Funktionen der restlichen organischen Komponenten aufweisen kann. In einem auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis, das durch diesen Sintervorgang erhalten worden ist, sind die Fasern durch Sintern miteinander verbunden und fallen kaum von dem Erzeugnis herab. Weiterhin kann, wenn ein auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das anorganische Komponenten und organische Komponenten enthält, bei oberhalb der Zersetzungstemperatur der organischen Komponenten gesintert wird, ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das im Wesentlichen aus anorganischen Komponenten besteht und ausgezeichnete Festigkeit und Wärmebeständigkeit besitzt, erhalten werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das gesinterte, ultrafeine auf einem anorganischen Material basierende lange Fasern mit den restlichen organischen Komponenten enthält, oder kann ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das gesinterte, ultrafeine auf einem anorganischen Material basierende lange Fasern enthält, die im Wesentlichen aus anorganischen Komponenten bestehen und ausgezeichnete Festigkeit und Wärmebeständigkeit besitzen, erhalten werden, indem nacheinander die Sammelstufe (2), die Trocknungsstufe (3) und die Sinterstufe (4) durchgeführt werden.
Ein erfindungsgemäßes auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Fasern mit einem CV-Wert von 0,8 oder weniger enthält, ist bevorzugt, da es einheitliche Eigenschaften besitzt. Dabei beträgt der CV-Wert vorzugsweise 0,7 oder weniger, besonders bevorzugt 0,6 oder weniger, noch bevorzugter 0,5 oder weniger, und am meisten bevorzugt 0,4 oder weniger.
Ein erfindungsgemäßes auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Fasern enthält, die kaum von ihm herabfallen, hat eine ausgezeichnete Biegbarkeit, große Oberfläche und ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und setzt kaum Schadstoffe frei. Deshalb kann es vorzugsweise beispielsweise als Filtermaterial für einen HEPA-Filter, ULPA-Filter, Reinraumfilter, Reinwasserfilter, wärmebeständigen Filter, Abgasfilter und Flüssigkeitsfilter, Substrat zum Tragen eines optischen Katalysators, Batterieseparator, Substrat für ein Drucksubstrat, Katalysatorunterlage, elektromechanisches Messwertaufnehmerelement, Matte für die Abgabe feiner Bläschen, Unterlage für einen Verbrennungskatalysator, Deckmaterial Solarbatterien, Beabstandungsmaterial für Flüssigkristalle, Wärmedämmmaterial oder dergleichen verwendet werden.
BEISPIELE
Die Erfindung wird anschließend anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, ist aber in keiner Weise darauf beschränkt.
Beispiel 1
(1) Stufe zur Bildung der Sollösung
Tetraethoxysilan als Metallverbindung, Ethanol als Lösungsmittel, Wasser für die Hydrolyse und 1 N HCl als Katalysator wurden mit einem Molverhältnis von 1 : 5 2 : 0,03 vermischt und 10 Stunden lang bei 78 °C unter Rückfluss erhitzt. Danach wurde das Lösungsmittel durch einen Rotationsverdampfer entfernt. Das Ganze wurde bei 50 °C erwärmt, um eine Sollösung mit einer Viskosität von etwa 20 Poise zu erhalten.
(2) Sammelstufe
Die erhaltene Sollösung wurde zu Düsen aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 0,5 mm mit einem Durchfluss von 1,2 ml/h pro Düse gepumpt. Die Sollösung wurde aus den Düsen extrudiert. Gleichzeitig wurde an die Düsen eine Spannung von 25 kV angelegt und eine porenfreie Walze aus rostfreiem Stahl als Träger derart geerdet, dass ein elektrisches Feld (2,5 kV/cm) an der extrudierten Sollösung anlag, wodurch der Durchmesser der extrudierten Sollösung verringert und feine, auf einem anorganischen Material basierende lange Gelfasern erzeugt wurden, die auf der sich drehenden porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl gesammelt wurden. Der Abstand zwischen den Düsen und der porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl betrug 10 cm.
(3) Trocknungsstufe
Die gesammelten feinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern wurden von einer Heizeinrichtung bei 150 °C getrocknet, wobei sich ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis bildete, das aus den getrockneten, feinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, die aus SiO₂ hergestellt waren und einen mittleren Durchmesser von 3 μm hatten, wobei der Durchmesser jedes Bereiches der Fasern etwa 3 μm betrug. Die Kontaktflächen der aus SiO₂ hergestellten getrockneten, feinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern, die das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren nicht über einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als das resultierende auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
(4) Sinterstufe
Die erhaltenen getrockneten, feinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern wurden durch 5 Stunden langes Sintern bei 150 °C, 5 Stunden langes Sintern bei 300 °C und anschließend bei 1000 °C vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 2 μm, wobei der Durchmesser aller Bereiche der Fasern etwa 2 μm betrug, bestand. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern, die das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren miteinander ohne einen Klebstoff verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, wenn das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse, und es fielen keine Fasern heraus.
Beispiel 2
Die in Beispiel 1 (1) bis (3) beschriebenen Vorgänge wurden wiederholt, außer dass eine Sollösung mit einer Viskosität von etwa 10 Poise verwendet wurde, um ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis zu erhalten, das aus getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und einen mittleren Durchmesser von 1 μm hatten, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 1 μm betrug. Die Kontaktflächen der getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse und es fielen auch keine Fasern heraus.
Danach wurde das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, wie in Beispiel 1 (4) gesintert und vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 0,8 μm bestand, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,8 μm betrug. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern, die den auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
Beispiel 3
Die in Beispiel 1 (1) bis (3) beschriebenen Vorgänge wurden wiederholt, außer dass eine Sollösung verwendet wurde, die durch Zusatz von Butanol, um die Viskosität auf etwa 3,5 Poise einzustellen, hergestellt worden war, der Durchfluss der zu den Düsen gepumpten Sollösung 0,8 ml/h pro Düse und die an die Düsen angelegte Spannung 20 kV betrug, um ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis zu erhalten, das aus getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und einen mittleren Durchmesser von 0,6 μm hatten, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,6 μm betrug. Die Kontaktflächen der getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und das auf dem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
Danach wurde das auf dem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf dem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, wie in Beispiel 1 (4) gesintert und vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 0,4 μm bestand, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,4 μm betrug. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern, die das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
Beispiel 4
Die in Beispiel 1 (1) bis (3) beschriebenen Vorgänge wurden wiederholt, außer dass eine Sollösung verwendet wurde, die durch Zusatz von Butanol, um die Viskosität auf etwa 1,5 Poise einzustellen, hergestellt worden war, und der Durchfluss der zu den Düsen gepumpten Sollösung 0,6 ml/h pro Düse und die an die Düsen angelegte Spannung 20 kV betrug, wobei ein getrocknetes, auf einem anorganischen Material basierendes Gelerzeugnis, das heißt ein Vliesstoff aus einem getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden Gel, erhalten wurde, der aus ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und einen mittleren Durchmesser von 0,2 μm hatten, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,2 μm betrug, bestand. Die Kontaktflächen der ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Fasern, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und das getrocknete, auf dem anorganischen Material basierende Gelerzeugnis, das heißt den Vliesstoff aus dem getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden Gel, bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als der erhaltene Vliesstoff aus dem getrockneten, auf einem anorganischen Material basierenden Gel gebogenen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
Danach wurde das Erzeugnis aus dem getrockneten, auf dem anorganischen Material basierenden Gel, das heißt der Vliesstoff aus dem getrockneten, auf dem anorganischen Material basierenden Gel, 5 Stunden lang bei 150 °C, 5 Stunden lang bei 300 °C und bei 800 °C gesintert und vollständig vitrifiziert, wobei ein gesintertes, auf dem anorganischen Material basierendes Erzeugnis, das heißt ein gesinterter, auf dem anorganischen Material basierender Vliesstoff, erhalten wurde, der aus ultrafeinen, auf dem anorganischen Material basierenden langen Fasern, das heißt ultrafeinen, langen Siliciumdioxidglasfasern, mit einem mittleren Durchmesser von 0,15 μm, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,15 μm betrug, bestand. Die Kontaktflächen der ultrafeinen, auf dem anorganischen Material basierenden langen Fasern, das heißt der ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern, waren ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als der erhaltene gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende Vliesstoff gebogen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
Beispiel 5
(1) Stufe zur Bildung der Sollösung
Tetraethoxysilan als Metallverbindung, Ethanol als Lösungsmittel, Wasser für die Hydrolyse und 1 N HCl als Katalysator wurden mit einem Molverhältnis von 1 : 5 2 : 0,003 miteinander vermischt und 15 Stunden lang bei 78 °C unter Rückfluss erhitzt. Danach wurde das Lösungsmittel in einem Rotationsverdampfer entfernt. Das Ganze wurde bei 60 °C erhitzt, um eine Sollösung mit einer Viskosität von etwa 2 Poise zu erhalten.
(2) Sammelstufe
Die erhaltene Sollösung wurde zu Düsen aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm mit einem Durchfluss von 1 ml/h pro Düse gepumpt. Die Sollösung wurde aus den Düsen extrudiert. Gleichzeitig wurde eine Spannung von 16,5 kV an die Düsen angelegt und eine porenfreie Walze aus rostfreiem Stahl als Träger geerdet, sodass ein elektrisches Feld (1,65 kV/cm) an die extrudierte Sollösung angelegt wurde, um deren Durchmesser zu verringern, wobei ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Gelfasern erzeugt wurden, die auf den sich drehenden porenfreien Walzen aus rostfreiem Stahl gesammelt wurden. Der Abstand zwischen den Düsen und der porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl betrug 10 cm.
(3) Trocknungsstufe
Die gesammelten ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern wurden in einer Heizeinrichtung 1 Stunde lang bei 150 °C getrocknet, um ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis zu bilden, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand. Die Kontaktflächen der getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
(4) Sinterstufe
Das erhaltene, auf dem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf dem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, wurde durch 1 Stunde langes Sintern bei 800 °C vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus den gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern mit einem mittleren Durchmessern von 0,6 μm, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,6 μm betrug, bestand. Der CV-Wert betrug 0,4. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern, die das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
Beispiel 6
(1) Stufe zur Bildung der Sollösung
Tetraethoxysilan als Metallverbindung, Ethanol als Lösungsmittel, Wasser für die Hydrolyse und 1 N HCl als Katalysator wurden mit einem Molverhältnis von 1 : 5 : 2,5 : 0,003 miteinander vermischt und 15 Stunden lang bei 78 °C unter Rückfluss erhitzt. Danach wurde das Lösungsmittel in einem Rotationsverdampfer entfernt. Das Ganze wurde bei 60 °C erhitzt, um eine Sollösung mit einer Viskosität von etwa 2,5 Poise zu erhalten.
(2) Sammelstufe
Die erhaltene Sollösung wurde zu Düsen aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm mit einem Durchfluss von 1 ml/h pro Düse gepumpt. Die Sollösung wurde aus den Düsen extrudiert. Gleichzeitig wurde eine Spannung von 17,5 kV an die Düsen angelegt und eine porenfreie Walze aus rostfreiem Stahl als Träger geerdet, sodass ein elektrisches Feld (1,75 kV/cm) an die extrudierte Sollösung angelegt wurde, um deren Durchmesser zu verringern, wobei ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Gelfasern erzeugt wurden, die auf den sich drehenden porenfreien Walzen aus rostfreiem Stahl gesammelt wurden. Der Abstand zwischen den Düsen und der porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl betrug 10 cm.
(3) Trocknungsstufe
Die gesammelten ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern wurden von einer Heizeinrichtung 1 Stunde lang bei 150 °C getrocknet, um ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis zu bilden, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand. Die Kontaktflächen der getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
(4) Sinterstufe
Das erhaltene, auf dem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf dem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, wurde durch 1 Stunde langes Sintern bei 800 °C vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern mit einem mittleren Durchmessern von 0,5 μm, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,5 μm betrug, bestand. Der CV-Wert betrug 0,4. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern, die den auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
Beispiel 7
(1) Stufe zur Bildung der Sollösung
Tetraethoxysilan als Metallverbindung, Ethanol als Lösungsmittel, Wasser für die Hydrolyse und 1 N HCl als Katalysator wurden mit einem Molverhältnis von 1 : 5 : 3 : 0,003 miteinander vermischt und 15 Stunden lang bei 78 °C unter Rückfluss erhitzt. Danach wurde das Lösungsmittel in einem Rotationsverdampfer entfernt. Das Ganze wurde bei 60 °C erhitzt, um eine Sollösung mit einer Viskosität von etwa 3 Poise zu erhalten.
(2) Sammelstufe
Die erhaltene Sollösung wurde zu Düsen aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm mit einem Durchfluss von 1 ml/h pro Düse gepumpt. Die Sollösung wurde aus den Düsen extrudiert. Gleichzeitig wurde eine Spannung von 20 kV an die Düsen angelegt und eine porenfreie Walze aus rostfreiem Stahl als Träger geerdet, sodass ein elektrisches Feld (2 kV/cm) an die extrudierte Sollösung angelegt wurde, um deren Durchmesser zu verringern, wobei ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Gelfasern erzeugt wurden, die auf den sich drehenden porenfreien Walzen aus rostfreiem Stahl gesammelt wurden. Der Abstand zwischen den Düsen und der porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl betrug 10 cm.
(3) Trocknungsstufe
Die gesammelten ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern wurden in einer Heizeinrichtung 1 Stunde lang bei 150 °C getrocknet, um ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis zu bilden, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand. Die Kontaktflächen der getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern, die aus SiO₂ hergestellt worden waren und das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
(4) Sinterstufe
Das erhaltene, auf dem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf dem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, wurde durch 1 Stunde langes Sintern bei 800 °C vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus den gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern mit einem mittleren Durchmessern von 0,6 μm, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,6 μm betrug, bestand. Der CV-Wert betrug 0,3. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxidglasfasern, die den auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt. Weiterhin bildeten sich, als das erhaltene auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis gebogen wurde, keine Risse, und es fielen auch keine Fasern heraus.
Beispiel 8
(1) Stufe zur Bildung der Sollösung
Tetraethoxysilan als Metallverbindung, Ethanol als Lösungsmittel, Wasser für die Hydrolyse und 1 N HCl als Katalysator wurden mit einem Molverhältnis von 1 : 5 : 2 : 0,003 vermischt und 15 Stunden lang bei 78 °C unter Rückfluss erhitzt, um eine Siliciumdioxidmutterlösung herzustellen.
Weiterhin wurden 2-Propylalkohol, Aluminium-sek.-butoxid und Ethylacetacetat mit einem Molverhältnis von 0,4 0,08 : 0,08 vermischt und 2 Stunden lang bei 78 °C unter Rückfluss erhitzt, um eine Aluminiumoxidmutterlösung herzustellen.
Die erhaltenen Siliciumdioxidmutterlösung und Aluminiumoxidmutterlösung wurden 2 Stunden bei 78 °C vermischt. Danach wurde das Lösungsmittel in einem Rotationsverdampfer entfernt. Das Ganze wurde bei 60 °C erhitzt, um eine Sollösung mit einer Viskosität von etwa 2 Poise zu erhalten.
(2) Sammelstufe
Die erhaltene Sollösung wurde zu Düsen aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm mit einem Durchfluss von 1 ml/h pro Düse gepumpt. Die Sollösung wurde aus den Düsen extrudiert. Gleichzeitig wurde eine Spannung von 24 kV an die Düsen angelegt und eine porenfreie Walze aus rostfreiem Stahl als Träger geerdet, sodass ein elektrisches Feld (2,4 kV/cm) an die extrudierte Sollösung angelegt, um deren Durchmesser zu verringern, wobei ultrafeine, auf einem anorganischen Material basierende lange Gelfasern erzeugt wurden, die auf den sich drehenden porenfreien Walzen aus rostfreiem Stahl gesammelt wurden. Der Abstand zwischen den Düsen und der porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl betrug 10 cm.
(3) Trocknungsstufe
Die gesammelten ultrafeinen, auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern wurden von einer Heizeinrichtung 1 Stunde lang bei 150 °C getrocknet, um ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis zu bilden, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern aus Siliciumdioxid-Aluminiumoxid bestand. Die Kontaktflächen der getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern aus Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, die das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
(4) Sinterstufe
Das erhaltene, auf dem anorganischen Material basierende Erzeugnis, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf einem anorganischen Material basierenden langen Gelfasern bestand, wurde durch 1 Stunde langes Sintern bei 1000 °C vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Glasfasern mit einem mittleren Durchmessern von 0,5 μm, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,5 μm betrug, bestand. Der CV-Wert betrug 0,22. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Fasern, die das auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
Beispiel 9
(1) Stufe zur Bildung der Sollösung
Tetraethoxysilan und Methyltriethoxysilan als Metallverbindungen, Ethanol als Lösungsmittel, Wasser für die Hydrolyse und 1 N HCl als Katalysator wurden mit einem Molverhältnis von 0,75 : 0,25 : 5 : 2 : 0,003 vermischt und 15 Stunden lang bei 78 °C unter Rückfluss erhitzt. Danach wurde das Lösungsmittel in einem Rotationsverdampfer entfernt. Das Ganze wurde bei 60 °C erhitzt, um eine Sollösung mit einer Viskosität von etwa 2 Poise zu erhalten.
(2) Sammelstufe
Die erhaltene Sollösung wurde zu Düsen aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm mit einem Durchfluss von 1 ml/h pro Düse gepumpt. Die Sollösung wurde aus den Düsen extrudiert. Gleichzeitig wurde eine Spannung von 17 kV an die Düsen angelegt und eine porenfreie Walze aus rostfreiem Stahl als Träger geerdet, sodass ein elektrisches Feld (1,7 kV/cm) an die extrudierte Sollösung angelegt, um deren Durchmesser zu verringern, wobei ultrafeine, auf einem organisch-anorganischen (Siliciumdioxid) Hybridmaterial basierende lange Gelfasern erzeugt wurden, die auf der sich drehenden porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl gesammelt wurden. Der Abstand zwischen den Düsen und der porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl betrug 10 cm.
(3) Trocknungsstufe
Die gesammelten ultrafeinen, auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierenden langen Gelfasern wurden in einer Heizeinrichtung 1 Stunde lang bei 150 °C getrocknet, um ein auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierendes Erzeugnis zu bilden, das aus getrockneten, ultrafeinen auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierenden langen Gelfasern bestand. Die Kontaktflächen der getrockneten, ultrafeinen auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierenden langen Gelfasern, die das auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
(4) Sinterstufe
Das erhaltene auf dem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierende Erzeugnis, das aus den getrockneten, ultrafeinen auf dem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierenden langen Gelfasern bestand, wurde durch 1 Stunde langes Sintern bei 500 °C vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus gesinterten, ultrafeinen langen organisch-anorganischen Hybridfasern mit einem mittleren Durchmessern von 0,5 μm, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,5 μm betrug, bestand. Der CV-Wert betrug 0,4. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen organisch-anorganischen Hybridfasern, die das auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
Beispiel 10
(1) Stufe zur Bildung der Sollösung
Tetraethoxysilan und Methyltriethoxysilan als Metallverbindungen, Ethanol als Lösungsmittel, Wasser für die Hydrolyse und 1 N HCl als Katalysator wurden mit einem Molverhältnis von 0,9 : 0,1 : 5 : 2 : 0,003 vermischt und 15 Stunden lang bei 78 °C unter Rückfluss erhitzt. Danach wurde das Lösungsmittel in einem Rotationsverdampfer entfernt. Das Ganze wurde bei 60 °C erhitzt, um eine Sollösung mit einer Viskosität von etwa 2 Poise zu erhalten.
(2) Sammelstufe
Die erhaltene Sollösung wurde zu Düsen aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm mit einem Durchfluss von 1 ml/h pro Düse gepumpt. Die Sollösung wurde aus den Düsen extrudiert. Gleichzeitig wurde eine Spannung von 17 kV an die Düsen angelegt und eine porenfreie Walze aus rostfreiem Stahl als Träger geerdet, sodass ein elektrisches Feld (1,7 kV/cm) an die extrudierte Sollösung angelegt wurde, um deren Durchmesser zu verringern, wobei ultrafeine, auf einem organisch-anorganischen (Siliciumdioxid) Hybridmaterial basierende lange Gelfasern erzeugt wurden, die auf der sich drehenden porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl gesammelt wurden. Der Abstand zwischen den Düsen und der porenfreien Walze aus rostfreiem Stahl betrug 10 cm.
(3) Trocknungsstufe
Die gesammelten ultrafeinen, auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierenden langen Gelfasern wurden in einer Heizeinrichtung 1 Stunde lang bei 150 °C getrocknet, um ein auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierendes Erzeugnis zu bilden, das aus getrockneten, ultrafeinen auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierenden langen Gelfasern bestand. Die Kontaktflächen der getrockneten, ultrafeinen auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierenden langen Gelfasern, die das auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
(4) Sinterstufe
Das erhaltene auf dem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierende Erzeugnis, das aus getrockneten, ultrafeinen auf dem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierenden langen Gelfasern bestand, wurde durch 1 Stunde langes Sintern bei 500 °C vollständig vitrifiziert, wobei ein auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierendes Erzeugnis erhalten wurde, das aus gesinterten, ultrafeinen langen organisch-anorganischen Hybridfasern mit einem mittleren Durchmessern von 0,8 μm, wobei der Durchmesser aller Faserbereiche etwa 0,8 μm betrug, bestand. Der CV-Wert betrug 0,29. Die Kontaktflächen der gesinterten, ultrafeinen langen organisch-anorganischen Hybridfasern, die das auf einem organisch-anorganischen Hybridmaterial basierende Erzeugnis bildeten, waren ohne einen Klebstoff miteinander verbunden, weshalb das Erzeugnis keine Schadstoffe freisetzt.
Vergleichsbeispiel 1
Indem E-Glasfasern (mittlerer Durchmesser = 5 μm, Länge = 13 mm) entsprechend einem Nassablegeverfahren abgelegt worden waren, um ein Faservlies zu erhalten, und auf dieses ein Acrylbindemittel gesprüht, getrocknet und in einem Ofen vernetzt wurde, wurde ein Glasvliesstoff (Flächengewicht = 10 g/m², Dicke = 90 μm, Rohdichte = 0,11 g/cm³, Bindemittelanteil = 15 Gew.%) hergestellt. Der CV-Wert betrug 0,11. Als der erhaltene Glasvliesstoff gebogen wurde, fielen viele zerbrochene Glasfasern heraus. Weiterhin war, als der erhaltene Glasvliesstoff 30 Minuten lang bei 400 °C erhitzt wurde, die Masse nach dem Erhitzen um 5 % verringert und die Form der Bahn verlorengegangen. Diese Ergebnisse zeigen, dass der im Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Glasvliesstoff Schadstoffe abgab und nicht hitzebeständig war.
Nachdem das in Beispiel 5 hergestellte gesinterte, auf einem anorganischen Material basierende Erzeugnis 30 Minuten lang bei 400 °C erhitzt worden war, war die Masse um 0,2 % verringert und blieb die Form der Bahn erhalten. Damit ist es offensichtlich, dass das in dem Beispiel 5 hergestellte Erzeugnis eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit hatte und nur wenige Schadstoffe freisetzte.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines auf einem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses, das die Stufen: (1) Bilden einer Sollösung, die hauptsächlich aus einer anorganischen Komponenten besteht, (2) Herstellen von auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern durch Extrudieren der erhaltenen Sollösung aus einer Düse und zeitgleiches Anlegen eines elektrischen Feldes an die extrudierte Sollösung, um diese dünner zu machen, anschließend Sammeln der auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern auf einem Träger, (3) Trocknen der gesammelten auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, um ein auf einem anorganischen Material basierendes Erzeugnis herzustellen, das auf dem anorganischen Material basierende getrocknete feine Gelfasern mit einem mittleren Durchmesser von 2 μm oder weniger enthält, und/oder (4) Sintern der gesammelten auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern oder des die getrockneten auf dem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern enthaltenen auf dem anorganischen Material basierenden Erzeugnisses, um ein auf dem anorganischen Material basierendes Erzeugnis herzustellen, das auf dem anorganischen Material basierende gesinterte feine Fasern mit einem mittleren Druckmesser von 2 μm oder weniger enthält, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin, bevor die auf dem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern, die von dem angelegten elektrischen Feld dünner gemacht worden sind, den Träger erreichen, organische oder anorganische Fasern, Garne daraus und/oder ein pulverförmiges Material auf die auf einem anorganischen Material basierenden feinen Gelfasern geschleudert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Träger eine dreidimensionale Struktur besitzt.