Rissfreie Keramikfasern
Projektleiter: Dr. Thomas Schulze
Projektnummer: 49MF210202
Laufzeit: 01.05.2022 – 31.10.2024
Aufgabenstellung
Das vorrangige Ziel der F&E-Arbeiten bestand in der Erarbeitung einer technisch einfachen und für KMU kostengünstigen Methode, welche geeignet ist, den Trocknungsprozess von hochgefüllten Cellulosefasern nach ihrer Erspinnung im Lyocell-Prozess so zu gestalten, dass im Ergebnis:
- Faserbruch vollständig ausgeschlossen werden kann
- die Auswirkung der bestimmenden und beeinflussbaren Faktoren (Temperatur, Feuchtigkeit, Zugkräfte) auf die Qualität sicher identifiziert werden können
- die Grenzen der Trocknungsmethode für relevante Faserzusammensetzungen genau bekannt sind und daher nicht für jede neue Formulierung (d.h. Faserzusammensetzung) komplett neu erarbeitet werden müssen
Ergebnisse
Es wurden technische Lösungen gefunden, die es erlauben, unkontrollierte Schrumpfprozesse während der Trocknung von hochgefüllten Keramikgrünfasern so zu steuern, dass Faserrisse vollständig ausgeschlossen werden können, ohne dazu kostenintensive Wechselklimasysteme anschaffen zu müssen. Die Auslegung der hierzu nötigen Zugentlastung erfolgte über das Ausmessen der bei der Trocknung von Gelfasern auftretenden Zugkräfte für eine Anzahl relevanter keramischer Pulver bei verschiedenen Spinnlösungszusammensetzungen.
Es wurde festgestellt, dass unabhängig vom Klima (Grenzen von Sommer- vs. Winterbedingungen im Produktionsbereich) sich in allen untersuchten Systemen (Cellulose : Pulver : Lösungsmittel) auch bei verschiedenen Pulverdichten und Beladungsverhältnissen unter sich zufällig ergebenden Klimaverhältnissen reproduzierbare Fadenspannungen aufbauen. Diese können durch den Einsatz von einfachen Zugfedern mit entsprechend ausgewählter Federkonstante für jede Produktionscharge ohne Klimaregelung ausgeglichen werden. Im Ergebnis werden parallele, rissfreie Fadenschlaufen erhalten, wodurch Verschnitt minimiert und die Prozesseffektivität wesentlich verbessert wird.
Anwendung
Die Ergebnisse werden folgendermaßen umgesetzt:
- unmittelbare Verwertung der Ergebnisse in der laufenden Produktion von Keramikfasern
- Anwendung bei der Umstellung auf neue Produktionssortimente mit unbekanntem Trockenverhalten der Naßfaserstränge
- Erweiterung auf Hohlprofilfasern unterschiedlicher Zusammensetzung und Geometrie
