Neuartige Hohlfaser

News: Neuartige Hohlfaser

Stoffgemische mit Hilfe halbdurchlässiger Membranen zu trennen, ist eine interessante Alternative zu herkömmlichen Trennverfahren. Die Gemische werden durch Bündel hauchdünner Schläuche gedrückt, die wie feine Filter arbeiten. Ein neuer, flexibler Hohlfasertyp, den Forscher aus dem Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC entwickelten, kann auf die verschiedensten Bedürfnisse abgestimmt werden. Gleichzeitig haben die Wissenschaftler ein einfaches kostengünstiges Herstellungsverfahren erarbeitet.

Bei vielen industriellen Vorgängen entstehen Stoffgemische, die aufwendig entsorgt werden müssen. Egal ob Gastrennung, Abwasseraufbereitung oder Ölabscheidung – wichtig ist, die Mischung produkt- und umweltschonend in ihre einzelnen Bestandteile zu zerlegen. Auf diese Weise können Wertstoffe wieder in die Produktion rückgeführt und erneut verwendet werden. Schädliche Stoffe lassen sich herausfiltern, so daß nur geringe Mengen zur Spezialentsorgung gelangen. Das senkt die Kosten und schont die Umwelt.

Aufgrund ihrer großen Austauschoberfläche eignen sich Bündel halbdurchlässiger Hohlfasern besonders gut zur Trennung von Stoffen. Je nach Porengröße können Moleküle eines bestimmten Durchmessers wie bei einem Sieb durch die Membran hindurch gelangen – ohne nennenswerten Energiebedarf oder Chemikalienzusatz. Membranen leisten auch in unserem Körper wertvolle Arbeit: Beispielsweise filtern sie schädliche Substanzen aus dem Blut.

Mit ihrem neuartigen Verfahren können die Forscher aus dem ISC nun ORMOCER®-Hohlfasern herstellen, die für den jeweiligen Einsatzzweck maßgeschneidert sind. ORMOCER®e – eine neue Werkstoffgruppe – verbinden glasartige mit polymeren Komponenten. Der Verbundwerkstoff besteht aus einem anorganischen Silizium-Sauerstoff-Netz in das spezielle organische, vernetzbare Molekülgruppen eingebaut sind. Die anorganischen, glasartigen Strukturen ermöglichen das Spinnen des Materials. Die organischen Segmente sorgen dafür, daß sich die Fasern in ihren Eigenschaften problemlos modifizieren lassen. So reicht das Eigenschaftsspektrum der ORMOCER®-Hohlfasern von glasartig spröde bis gummielastisch flexibel, von gasdicht bis hochdurchlässig.

"Um die Hohlfasern fertigen zu können, haben wir ein neues Spinnverfahren erarbeitet", erklärt Dr. Herbert Wolter aus dem ISC. "Die Spinnmasse ist ein lösungsmittelfreies Harz. Mit Druckluft wird das Harz durch die Hohlspinndüse gedrückt. Dabei können wir verschiedenste Durchmesser einstellen – von kleiner als 100 Mikrometer bis in den Millimeterbereich hinein. Anschließend wird die Faser an einen UV-Strahler vorbeigeführt und härtet aus." So entsteht eine duroplastische Faser, die selbst bei hohen Temperaturen nicht weich wird, transparent und biokompatibel ist.

Neben Einsatzmöglichkeiten für die Stofftrennung können die Hohlfasern auch Gase und Flüssigkeiten transportieren, zum Beispiel als Mikrokapillare und Schläuche mit variablen mechanischen Eigenschaften in der Medizin bzw. Medizintechnik.