Ein Verfahren, keramische Hohlfasern mittels Phaseninversion herzustellen, ist bei- spielsweise aus DE 199 10 012 C1 bekannt. Die in diesem Dokument offenbarten Hohl- fasern werden mittels einer Ringdüse ersponnen und ausgehend von der Düse in ein Fällbad eingeleitet. Dort wird das Extrudat ausgefällt, wodurch der Hohlfaden, der in die- sem Verfahrensstadium noch biegeschlaff ist, stabilisiert wird.

Die Hohlfaser kann z. B. aus einem Polymer bestehen, das aus der Gruppe der Poly- sacharide, Polysacharidderivate oder Polyvinylalkohole ausgewählt werden kann. Wei- terhin ist ein beliebiger Zusatzstoff hinzugegeben, der insbesondere keramisch sein kann.

Als Lösungsmittel für das Polymer wird Amin-N-Oxyd verwendet, mit dessen Hilfe gleich- zeitig die Suspension mit dem Zusatzstoff hergestellt wird.

Gemäß dem aufgeführten Dokument lässt sich mit dem beschriebenen Verfahren eine Hohlfaser herstellen, deren Außendurchmesser ca. 1 mm beträgt und die extrem dünne Wandstärken aufweist. Allerdings ist die Herstellung der beschriebenen Fasern bisher nur im Labormaßstab gelungen. Hierbei hat eine kontinuierliche Herstellung der Hohlfaser stattgefunden, die entsprechend der Herstellungsgeschwindigkeit durch das Fällbad ge- führt und anschließend aufgewickelt wurde. Jedoch sind die Hohlfasern auch nach Durchlaufen des Fällbades noch außerordentlich instabil, so dass durch das Aufwickeln eine Verformung stattfinden kann. Hierdurch lässt sich keine gleich bleibende Qualität der Hohlfaser erreichen, welche jedoch insbesondere für Filtrationsaufgaben von hervorra- gender Bedeutung ist. Weiterhin bereitet die extreme Schrumpfung von bis zu 30% der

Hohlfaser während des Trocknungsvorganges Probleme, insbesondere durch die unko- ordinierte Formveränderungen. Hierbei ist eine Herstellung von Fasern mit gleichbleibend guter Qualität nahezu unmöglich. Die Hohlfasern kommen hierbei insbesondere für Auf- gaben der sog. Mikro-, Ultra-und Nanofiltration, sowie der Gastrennung zum Einsatz, d. h. dass die Hohlfaserwand, welche Poren bestimmter Größe aufweist lediglich für Atome, Moleküle oder Partikel mit bestimmten Eigenschaften durchlässig ist. Hierbei können ge- ringste Qualitätsabweichungen bereits zu einem Versagen der Hohlfaser hinsichtlich ihrer Filtrationsaufgabe führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Hohlfasern zu schaffen, welche die qualitativen An- forderungen insbesondere für Filtrationsaufgaben erfüllen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1,4 sowie 6 gelöst.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Hohlfasern können z. B. zur Filtration von Fluiden, zur Bildung von Emulsionen, zur Stoff-bzw. Energieübertragung oder Katalyse eingesetzt werden. Die Hohlfaser muss zur Erreichung der eingangs geforderten Eigenschaften eine genügend gleichmäßige Geometrie aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass hinsichtlich der Geradheit der Fasern eine Toleranzabweichung von 0,5 mm auf eine Länge von 350 mm ausreicht.

Diese Toleranzabweichung wird ermittelt durch eine Abweichung von weniger als 0,5 mm von einer gedachten Geraden als Symmetrielinie durch die Hohlfaser.

Die Geradheit ist von außerordentlicher Bedeutung für die Qualität der Hohlfaser. Dies lässt sich damit begründen, dass bei einem ungleichmäßigen Verlauf der Hohlfaser sofort Schwankungen in der Wandstärke auftreten, welche zu Schwachstellen bzw. Fehlstellen in der Wandung der Hohlfaser führen können. Diese beeinträchtigen sowohl das Filtrat- onsergebnis negativ, als auch die mechanische Stabilität weswegen die Qualitätsanforde- rungen an das Filtrat nicht erfüllt werden können. Durch gerade Hohlfasern lassen sich die genannten Probleme jedoch vollständig vermeiden. Weiterhin kann die Packungs- dichte durch gerade Hohlfasern bei vergleichbarem Faserquerschnitt in einem Gehäuse deutlich erhöht werden.

Ein weiteres Qualitätsmerkmal, welches zu einer gleichmäßigen Wandstärke, insbeson- dere einer konzentrischen Anordnung der Außenkontur zu der Innenkontur der Hohlfaser

führt, ist die Rundheit der Faser. Durch eine Toleranzabweichung bezüglich der Rundheit von weniger als 3 % bezogen auf den mittleren Radius der Außenkontur der Hohlfaser lassen sich die Hohlfasern ebenfalls mit gleich bleibenden Wandstärken herstellen, wo- durch die genannten Anforderungen an Filtrationsaufgaben erfüllt werden können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung lassen sich die beschriebenen Hohl- fasern durch ihre gleich bleibende Qualität hervorragend beschichten. Hierbei kann auf geraden Hohlfasern z. B. bei einem Tauchbeschichtungsverfahren eine gleichmäßigere Schicht ohne Tropfen-oder Schlierenbildung aufgebracht werden. Durch die Beschich- tung lassen sich weitere vorteilhafte Wirkungen erzielen, die das Filtrationsergebnis posi- tiv beeinflussen können.

Sowohl für die Lösung mit den fein dispergierten Teilchen als auch für die Teilchen, die mit Hilfe der Beschichtung aufgebracht werden, können unterschiedliche Substanzen zur Anwendung kommen. Insbesondere lassen sich die genannten Vorteile der Erfindung jedoch bei keramischen Substanzen nutzen. Alternative Werkstoffe können z. B. Gläser, Oxyde oder auch Metalle sein. Im Unterschied z. B. zu reinen Polymerhohlfasern erge- ben Hohlfasern aus einem anorganischen, sinterbaren Material nach der Trocknung bzw.

Kühlung sehr spröde Strukturen, so dass die Wickeltechnik zur Lagerung und Weiterver- arbeitung der Hohlfaser nicht geeignet ist.

Daher wird zur Herstellung der Hohlfasern mit den oben aufgeführten Qualitätsmerkma- len hinsichtlich ihrer Geometrie ein Verfahren vorgestellt, mit dessen Hilfe sich die Hohl- fasern auch im großtechnischen Maßstab herstellen lassen.

Die Hohlfasern können durch unterschiedliche Verfahren hergestellt werden. Hierbei können Hohlfasern aus einer Polymerlösung mit fein dispergierten, anorganischen, sin- terbaren Teilchenmittels Phaseninversion hergestellt werden. Die Polymerlösung besteht aus einem Lösungsmittel wie z. B. N-Methyl-Morpholin-N-Oxid oder N-Methyl-Pyrrolidon mit einer darin gelösten Trägersubstanz wie z. B. Zellulose und fein verteilten anorgani- schen, sinterbaren Teilchen wie z. B. Aluminiumoxid. Bei diesem Verfahren wird die Po- lymerlösung aus einer Düse, welche z. B. als Ringdüse oder Profildüse mit einem beliebi- gen Querschnitt ausgebildet ist, entsprechend ihrer Viskosität extrudiert oder gesponnen.

Bei hochviskosen Polymerlösungen wird vorzugsweise extrudiert und bei Polymerlösun- gen mit einer niedrigen Viskosität kann gesponnen werden. Die aus der Düse ausge- brachte Hohlfaser ist zunächst ein biegeschlaffer Schlauch, welcher zur Stabilisierung in ein Fällbad geführt wird, wobei das Fällbad z. B. Wasser sein kann. Durch den Kontakt

der ausgebrachten Polymerlösung mit dem Fällbad fällt die Trägersubstanz aus. Weiter- hin übernimmt das Fällbad eine gewisse Stützfunktion, damit die Geometrie der Hohifa- ser bestehen bleibt und kollabiert. Zur besseren Stabilisierung der Hohlfaser kann beim Austritt der Hohlfaser aus der Düse ein flüssiger Leitstrahl, welcher insbesondere aus dem gleichen Medium wie das Fällbad besteht, in das Innere der Hohlfaser eingespritzt werden. Dadurch ist die Hohlfaser, sowohl durch den, durch das Medium erzeugten In- nendruck, als auch durch das Ausfällen der Trägersubstanz, von Innen stabilisiert. Die in das Fällbad eingebrachten Hohlfasern sind mechanisch sehr instabil und verformen sich bereits bei geringsten mechanischen Beanspruchungen. Daher ist darauf zu Achten, dass die Hohlfasern in diesem sogenannten Grünzustand nicht geknickt, gefaltet oder gestreckt werden. Die Hohlfaser kann anschließend auf einem Formkörper abgelegt wer- den.

Bei einem alternativen Verfahren zur Herstellung von Hohlfasern kann eine Lösung mit fein dispergierten, anorganischen Teilchen verwendet werden, wobei das Lösungsmittel nach dem Austritt der Hohlfaser aus der Düse verdampft wird. Die Lösung kann, wie o- ben bereits beschrieben, aus der Düse extrudiert oder gesponnen werden. Nach dem Austritt der Hohlfaser aus der Düse wird sie durch eine Heizzone geführt, wobei die Heiz- zone durch unterschiedlichste bekannte Bauteile wie z. B. eine Heizspirale gebildet wer- den kann. Die von der Heizzone erzeugte Temperatur reicht aus, die Hohlfaser derart zu erhitzen, dass das Lösungsmittel verdampft und die Hohlfaser dadurch verfestigt wird.

Die verfestigte Hohlfaser kann auf einem Formkörper abgelegt werden.

Als weiteres Verfahren kann die Hohlfaser aus einer anorganischen Schmelze gebildet werden, weiche aus einer Düse mit beliebigem Querschnitt ausgebracht wird. Ob die Schmelze extrudiert oder gesponnen wird, hängt von den Eigenschaften der Schmelze ab. Die aus der Düse ausgebrachte Hohlfaser wird durch eine Kühlzone geführt, wobei die Schmelze erstarrt. Die Kühlzone kann durch beliebige bekannte Kühlvorrichtungen gebildet werden, wobei auch unterschiedliche Kühlmedien wie z. B. Luft, Wasser oder Trockeneis verwendet werden können. Nach dem Erkalten kann die Hohifaser auf einem Formkörper abgelegt werden.

Bei einem alternativen Verfahren zur Herstellung von Hohlfasern wird die Hohlfaser aus einer Lösung mit einem UV-reaktiven (ultra-violett-reaktiven) Polymer, welches anorgani- sche, sinterbare Teilchen in chemisch gebundener Form enthält, gebildet. Die Lösung wird aus einer beliebigen Düse, insbesondere einer Ringdüse, entsprechend den Eigen- schaften der Lösung extrudiert oder gesponnen. Die aus der Düse ausgebrachte Hohifa-

ser wird zur Stabilisierung durch eine UV-Zone geführt, in welcher sich das UV-reaktive Polymer durch den Einfluss von UV-Strahlung vernetzt und dadurch die Hohlfaser stabili- siert. Nach dem Stabilisieren kann die Hohlfaser auf einem Formkörper abgelegt werden.

Die genannten Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass zur Handhabung der Hohlfaser ein Formkörper zum Einsatz kommt, der eine Oberflächenstruktur aufweist, die sich zu einer in Formbringung der insbesondere in das Fällbad eingeleiteten Hohlfaser eignet. Zu diesem Zweck wird der Formkörper relativ zur Düse bewegt. Alternativ kann selbstverständlich auch die Düse bewegt werden, wobei der Formkörper ortsfest bleibt.

Selbstverständlich ist auch eine Bewegung beider Bauteile denkbar. Aufgrund der Rela- tivbewegung wird ein planmäßiges Ablegen der Hohlfaser möglich, so dass die ge- wünschte Geradheit der Hohlfaser durch eine entsprechende Verfahrensführung erzeugt werden kann. Im Prinzip ist jedoch auch jegliche anderweitige planmäßig Gestaltung der Hohlfaser denkbar. Zum Beispiel könnte diese spiralförmig auf dem Formkörper abgelegt werden, wodurch sich eine besonders große Länge der Hohlfaser auf beschränktem Raum verwirklichen ließe.

Weiterer wesentlicher Verfahrensschritt entsprechend des erfindungsgemäßen Verfah- rens ist die Trocknung der Hohlfaser, welche ebenfalls auf dem Formkörper erfolgt. Hier- durch wird die makroskopische Gestalt der Hohlfaser weitgehend stabilisiert, wobei ein Einfallen der Hohlfaser auf Grund von Aufwickeln oder ähnlicher Handhabungsmaßnah- men vollständig vermieden wird. Die getrocknete Hohlfaser kann nun weiter verarbeitet werden und genügt in ihrer Gestalt höchsten Anforderungen an eine gleichmäßige Geo- metrie. Hiermit ist insbesondere eine gleichmäßige Dicke der Wandstärke und des Au- ßendurchmessers gemeint, die durch eine gleichmäßige Rundheit bzw. eine geringe Ab- weichung von der geometrisch geplanten Symmetrielinie, die gerade oder auch in Kurven verlaufen kann, erreicht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Formkörper temperatur- beständig bis ca. 1. 600°C ausgeführt ist. Dies ermöglicht eine Weiterverarbeitung der Hohlfaser insbesondere durch eine Wärmebehandlung, wie diese z. B. während eines Sinterprozesses notwendig wird. Bei besagtem Sinterprozess, welcher z. B. zwischen 5 und 20 Stunden dauern kann und dabei Temperaturen von 1.300 bis 1. 600°C erreicht werden können, kann die Trägersubstanz wie insbesondere die Zellulose des Hohlfaser- körpers vollständig entfernt werden, wobei die dispergierten Teilchen der Lösung zu ei- nem porösen Verband zusammenbacken, der die für Filtrationsaufgaben notwendigen Poren aufweist.

Der erfindungsgemäße Formkörper kann insbesondere derart ausgeführt werden, dass die Oberflächenstruktur durch Rillen gebildet ist, welche die Hohlfaser aufnehmen. Diese Rillen sind von oben leicht zugänglich, so dass die durch die Düse gebildete Hohlfaser ohne weiteres durch eine Relativbewegung zwischen Formkörper und Düse lediglich in horizontaler Richtung abgelegt werden kann. Beim Trocknungsvorgang, wenn die Hohl- fasern sich verziehen oder krümmen wollen, werden sie durch den Formkörper in ihrer Bewegung eingeschränkt. Die Trocknung der Hohlfasern erfolgt in der durch den Form- körper vorgegebenen Lage und Kontur. Dadurch kann die erforderliche Geradheit erzielt werden.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die genannten Rillen geradli- nig und parallel zueinander angeordnet. Dieser Formkörper eignet sich daher zur Her- stellung von Hohlfasern mit gerader Ausrichtung, welche im Vergleich zu anderen Geo- metrien technisch die größte Bedeutung haben. Durch die genannte Ausbildung der Ril- len sind weiterhin die Relativbewegungen zwischen Formkörper und Spinndüse einfach zu realisieren. Hierbei handelt es sich um geradlinige Bewegungen mit konstanter Ge- schwindigkeit, wobei die optimalen Werte durch Versuche einfach zu ermitteln sind. Zu den genannten Rillen, in weichen die Hohlfasern abgelegt werden, können auch Querril- len vorgesehen sein, entlang weichen überstehende Enden oder Schlaufen abgeschnit- ten werden können. Bei einem kontinuierlichen Herstellungsprozess können Schlaufen beim Übergang von einer Rille zu der parallel angeordneten Rille entstehen. Bei einem getakteten Prozess entstehen keine Schlaufen an den Hohlfaserenden. Die Enden der Hohlfasern können jedoch eingefallen sein, so dass dieser, möglicherweise defekte Be- reich von der Hohlfaser abgetrennt werden muss. Durch das Abtrennen der Endbereiche erhält man gleichmäßige qualitativ hochwertige Hohlfasern.

Weiterhin kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Rillengrund der Rillen im Formkörper der Außenkontur der Hohlfaser angepasst werden. Hiermit ist insbesondere ein abgerundeter Rillengrund gemeint, der genau der gewünschten Au- ßenkontur der Hohlfaser entspricht. Der Rillengrund kann jedoch auch eckig, für z. B. drei oder mehreckig ausgebildete Hohlfasern, ausgebildet sein. Durch diesen Rillengrund lässt sich eine optimale Abstützung der Hohlfaser nach der Erspinnung erreichen. Wei- terhin wird durch die Unterstützung der Außenkontur in einem größeren Bereich eine Stabilisierung des runden Querschnitts erreicht, so dass eine optimale innere und äußere Geometrie, insbesondere eine große Innengeometrie der Hohlfaser erhalten wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Formkörper stapelbar aus- geführt. Nach Erspinnung der Fasern können diese also zu mehreren zur Trocknung ge- stapelt werden, wobei die Tiefe der Rille insbesondere so ausgestaltet werden kann, dass der jeweils benachbarte Formkörper ebenfalls zur Stützung der Hohlfaser beiträgt. Der benachbarte Formkörper verhindert somit, dass sich die Hohlfasern nach oben zu der offenen Seite der Rille hin krümmen können. Durch spezielle Ausgestaltungen der über- einander gestapelten Formkörper bilden die benachbarten Formkörper eine Kammer, wobei der untere Formkörper die untere Hälfte und der obere Formkörper die obere Hälfte der Kammer bildet. Zur optimalen Ausrichtung der beiden übereinander angeord- neten Formkörper zueinander können bei besonderen Ausgestaltungen Führungen und Aufnahmen vorgesehen sein, weiche ineinander greifen. Hierdurch ist das Ergebnis der Rundheit der Hohlfaser noch verbesserbar.

Um die Handhabung der Formkörper nach der Erspinnung der Fasern zu vereinfachen, können diese gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit Ablauflöchern versehen werden. Die Ablauflöcher können eine beliebige Geometrie aufweisen, hierbei sind kreis-oder schlitzförmige Ablauflöcher vorteilhafte Ausgestaltungen. Da die Form- körper im wesentlichen plattenförmig ausgeführt sind, kann durch die Ablauflöcher das Fällbad schneller zurück fließen, sobald der Formkörper aus dem Fällbad herausgehoben wird.

Mittels der beschriebenen Vorrichtungen und dem beschriebenen Verfahren lässt sich ohne weiteres eine großtechnische Umsetzung eines Fertigungsverfahrens für die ein- gangs genannten Hohlfasern erreichen. Dieses Verfahren kann in großtechnischer Hin- sicht weiter optimiert werden, indem beliebig viele Spinndüsen parallel angeordnet wer- den. Diese können auf einem gemeinsamen Schlitten befestigt werden, der einmalig über die beschriebenen Formkörper hinüberfährt und dabei die Herstellung mehrerer Hohlfa- sern gleichzeitig ermöglichen. Auf diese Weise lassen sich die von der Vorrichtung zur Herstellung der Hohlfaser zurückzulegenden Wege minimieren, was zu kürzeren Durch- laufzeiten führt.

Weiterhin können Rationalisierungseffekte erreicht werden, wenn die Anlage zur Her- stellung der Hohlfasermembran optimal auf die anfallenden Herstellungsmengen ange- passt wird. Neben der Düsenanzahl lässt sich die Anlage auch hinsichtlich anderer As- pekte variieren. Zum Beispiel können unterschiedlich lange Hohlfasern hergestellt wer-

den. Die Formkörper können in unterschiedlicher Größe konzipiert werden. Insbesondere lässt sich die Anzahl der nebeneinander liegenden Rillen variieren.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen au- ßer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombi- nationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigt Figur 1 schematisch die Herstellung der Hohlfasern mit einer Spinndüse in einem Fällbad, Figur 2 einen Stapel mehrerer Formkörper, Figur 3 die Trocknung eines Plattenstapels, Figur 4 zwei Plattenstapel in einem Sinterofen, Figur 5 einen Ausschnitt aus den Formkörpern mit eingelegten Hohlfasern, Figur 6 schematisch den Schnitt durch eine Ringdüse Figur 7 schematisch den Schnitt durch ein Hohlfaserfilterelement Figur 8 eine schematische Vorrichtung zu Herstellung von Hohlfasern, Figur 9 eine Variante zur Herstellung von Hohlfasern, Figur 10 eine weitere Variante zur Herstellung von Hohlfasern, Figur 11 eine weitere Variante zur Herstellung von Hohlfasern und Figur 12 eine weitere Variante zur Herstellung von Hohlfasern.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die schematisch, perspektivisch dargestellte Vorrichtung gemäß Figur 1 weist einen Tisch 11 mit einem Behälter 12 für ein Fällbad auf. In diesem befindet sich ein Formkör- per 13 mit geradlinigen Rillen 14, der durch das Fällbad vollständig umschlossen ist.

Aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter 15 wird über einen beheizten Schlauch 16 die Suspension zu einem Düsenkopf 17 mit einer nicht näher dargestellten Ringdüse transportiert. Entsprechend der angedeuteten durchgezogenen Pfeile lässt sich der Düsenkopf 17 auf einer Traverse 18 horizontal bewegen. Die Traverse 18 wiederum lässt sich ebenfalls rechtwinklig zum Düsenkopf horizontal auf dem Tisch 11 bewegen.

Mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung lässt sich daher die Hohlfaser aus der Suspension verspinnen. Im Düsenkopf können dafür auch mehrere Ringspaltdüsen angeordnet sein, um ein paralleles Herstellen von Hohlfasern bei einem Arbeitsgang zu ermöglichen. Typi- sche geometrische Kenndaten könnten beispielsweise 120 bis 150 Rillen im Formkörper mit je einer Breite von 1 mm sein, wobei selbstverständlich auch andere Zahlenverhält- nisse realisiert werden können. Die Länge des Formkörpers kann 400 bis 600 mm betra- gen. Damit lässt sich eine Hohlfaseroberfläche pro Formkörper von 0, 08 bis 0,14 m2 er- zeugen. Diese Fläche ist auf 40 bis 75 Ifd. m Hohlfaserlänge pro Formkörper verteilt. Die Größe der Formkörper kann selbstverständlich auch größer oder kleiner gewählt werden.

Nach dem Befüllen wird der Formkörper 13 aus dem Fällbad entfernt und gemäß Figur 2 mit weiteren Formkörpern zu einem Stapel 19. zusammengefasst.

Der Stapel 19 gemäß Figur 2 besteht aus fünf übereinander gestapelten Formkörper 13, welche zur besseren Wärmeverteilung durch Abstandshalter (nicht dargestellt) beabstan- det sind. Die Abstandshalter erzeugen einen Spalt zwischen den Formkörpern 13, wo- durch die heiße Luft zirkulieren und somit einen gleichmäßigeren Sinterprozess schaffen kann. Bei einer besonderen Variante sind die mit den Hohlfasern gefüllten Formkörper 13 mit einer Abdeckung (nicht dargestellt) abgedeckt, wobei die Abdeckung insbesondere aus dem gleichen Material besteht wie der Formkörper 13. Das Material der Abdeckung sollte über eine ähnliche Wärmeübertragung verfügen, wie der Formkörper, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung des Hohlkörpers gewährleistet und unnötige Spannungen ver- mieden werden. Die Abdeckung verfügt über eine Rillenstruktur, welche die Abstützung der Hohlfaser unterstützt. Die Abstandshalter können auf der Abdeckung aufgelegt, oder fest mit der Abdeckung verbunden sein.

Gemäß Figur 3 kann ein solcher Stapel 19 anschließend in einen Klimaschrank 20 ver- bracht werden, in dem die Trocknung erfolgt : Hier kann beispielsweise eine Temperatur- behandlung während einer Zeit von 3 Stunden bei 40 bis 50 °C erfolgen, wobei die Luft- feuchtigkeit mit ca. 30 % konstant gehalten wird. Während dieser Zeit ergibt sich eine Längenschrumpfung der Hohlfasern je nach verwendeten Materialien um ca. 30 %.

Die getrockneten Fasern können gemäß Figur 4 in einem Ofen 21 einer Sinterbehand- lung zugeführt erden. Hier findet die Keramisierung in einem Zeitraum von ca. 6 Stunden statt, wobei dabei Temperaturen von 1.300 bis 1. 600 °C erreicht werden.

Der Aufbau der Formkörper ist in Figur 5 detailliert dargestellt. Die Rillen 14 weisen einen Rillengrund 22 auf, der einem Kreisabschnitt gleicht. Damit passt sich der Rillengrund optimal, wie dargestellt, an eine Außenkontur 23 der Hohlfaser 24 an. Werden die Form- körper aufeinander gestapelt, so werden die Rillen derart abgedeckt, dass durch eine Unterseite 25 des Formkörpers eine zusätzliche Stützung der Außenkontur 23 der Hohl- fasern erfolgt. Um die Handhabung der Formkörper zu vereinfachen, sind vorzugsweise in regelmäßigen Abständen Ablauflöcher 26 vorgesehen. Beim Ausheben des Formkör- pers aus dem Fällbad kann durch diese Ablauflöcher das Fällbad schnell von der Ober- fläche des Formkörpers entfernt werden.

Zuletzt ist in Figur 6 ein Düsenkopf 17 mit einer Ringdüse 27 dargestellt. Der Düsenkopf 17 besteht aus einem Grundkörper 28 und einem Deckel 29, wobei ein Dorn 30 zur Bil- dung der Ringsdüse 27 in den Düsenkopf 17 eingebracht ist. in dem Düsenkopf 17 ist eine Zuführung 31 für die zu verspinnende Dispersion vorgesehen. Über diese Zuführung 31 wird die Dispersion in Pfeilrichtung einem Ringraum 33 zugeführt. Der Dorn 30 verfügt in seinem Inneren über einen Kanal 32, durch welchen Wasser hindurchströmen kann.

Selbstverständlich können auch andere Fluide durch den Dorn 30 geleitet werden. Das Wasser wird bei der Herstellung von Hohlfasern in das Innere der Hohlfaser eingespritzt, wodurch diese von innen stabilisiert werden. Bei der Anordnung des Dornes 30 ist jedoch darauf zu achten, dass das durch den Dorn 30 zugeführte Wasser erst außerhalb des Düsenkopfes 17 mit der versponnenen Dispersion in Kontakt kommt. Daher muss der Dorn 30 zumindest bündig mit dem Düsenkopf 17 enden. Bei anderen Ausführungen, welche nicht dargestellt sind, ragt der Dorn 30 aus dem Düsenkopf 17 heraus, wodurch die versponnene Dispersion erst nach dem Düsenkopf 17 mit dem Wasser in Kontakt kommt. Dadurch wird ein Verstopfen der Ringdüse 27 zuverlässig verhindert. Der be-

schriebene Düsenkopf 17 lässt sich beispielsweise in einer Vorrichtung gemäß Figur 1 verwenden.

Mit der dargestellten Vorrichtung und dem dargestellten Verfahren lassen sich gerade Fasern herstellen, die höchsten Anforderungen an ihre geometrische Gleichmäßigkeit hinsichtlich Rundheit und Geradheit erfüllen. Hierdurch lässt sich eine konstante Wand- stärke erreichen, welche für Filtrationsaufgaben eine notwendige Voraussetzung ist.

Weiterhin können mit der Vorrichtung und diesem Verfahren auch hohe Geschwindigkei- ten bis zu ca. 1, 5m/s erreicht werden.

Die geraden Hohlfasern 24 können, wie in Figur 7 dargestellt, in Filtermodulen 34 zu- sammengefasst werden, wobei deren Enden in Filterköpfen 35 gehalten sein können.

Durch diese Anordnung kann eine Abdichtung zwischen einem Reinraum 36 und Roh- raum 37 gelingt. Die Fasern können z. B. mit einem hochtemperaturbeständigen Kleber 38 in diese Filterköpfe 35 beispielsweise eingegossen werden.

Zur Reinigung eines Fluides strömt dieses in Pfeilrichtung A in den Rohraum 37 des Fit- termoduls 34 ein. Von dort wird es durch die Hohlfasern 24 geleitet. Die Hohlfasern 24 sind für bestimmte in dem Fluid enthaltene Bestandteile wie z. B. Sauerstoff, durchlässig, ~ wodurch die übrigen Bestandteile des Fluides nicht durch die Hohlfaser 24 hindurchströ- men können. Um ein Hindurchtreten des Filtrats zu ermöglichen, ist ein Auslass 39 vor- gesehen, an welchem geringere Drücke herrschen, als in dem Rohraum 37. Dadurch tritt das Filtrat in Pfeilrichtung B aus dem Filtermodul 34 aus. Das Fluid strömt weiter durch die Hohlfasern 24 hindurch und tritt in Pfeilrichtung C aus dem Filtermodul 34 aus, wobei dem austretenden Fluid gewisse Bestandteile entzogen wurden. Da das Fluid kontinuier- lich durch die Hohlfasern 24 strömt, werden diese ständig abgereinigt und können sich nicht so schnell zusetzen.

Die Geradheit der Fasern bewirkt auch bei der Herstellung dieser Filtermodule enorme Vorteile. Diese können dadurch dichter gepackt werden, wodurch sich ein optimales Ver- hältnis zwischen Filterfläche und Volumen einstellen-lässt. Berührung zwischen den ein- zelnen Hohlfasern lassen sich vollständig vermeiden, wodurch die Filterfläche nicht durch Kontaktflächen zu benachbarten Hohlfasern verringert wird.

Zuletzt lassen sich gerade Fasern auch besser weiter verarbeiten. Hierbei ist insbesonde- re an eine Beschichtung gedacht. Durch die Geradheit und die konstant runde Quer- schnittsform kann eine Beschichtung in einer gleichmäßigen Schichtdicke auf die Faser aufgebracht werden, so dass auch der Effekt, der durch die Beschichtung erzielt werden

soll, ein konstantes Ergebnis liefert. Normalerweise werden die Beschichtungen zur Ver- ringerung der Porengröße der Hohlfaser bzw. zur Erzeugung physikalischer oder chemi- scher Effekte auf der Oberfläche der Filterporen der Hohlfaser aufgebracht.

In Figur 8 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlfasern dargestellt. Der Figur 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Diese Vorrichtung verfügt über einen Behälter 12 für ein Fällbad 40. Durch den Behälter 12 wird ein endlo- ses Transportband 41 geführt, welches von einer Antriebsrolle 42 angetrieben wird. Da- mit das Transportband 41 über eine ausreichende Führung in dem Fällbad 40 verfügt, ist eine Umlenkrolle 43 vorgesehen. Anstelle des Transportbandes 41 kann selbstverständ- lich auch jedes andere Transportmittel verwendet werden. Hierbei können z. B. Schienen- systeme oder Palettentransportsysteme verwendet werden. Auf das, durch das Fällbad 40 geführte Transportband 41 werden die Formkörper 13 einzeln aufgelegt, wobei die Rillen 14 gemäß Figur 5 parallel zur Transportrichtung des Formkörpers ausgerichtet sind. Der Formkörper 13 wird durch das Transportband 41 zu dem Düsenkopf 17 beför- dert, wo die Hohlfaser erzeugt und auf dem Formkörper 13 abgelegt wird. Die Formkör- per 13 sind zueinander beabstandet auf das Transportband 41 aufgebracht, weshalb der eigentliche Prozess zur Erzeugung der Hohlfasern gestoppt wird, wenn der Formkörper gefüllt ist. Nach dem Ablegen der Hohlfaser auf dem Formkörper 13 wird die Hohlfaser von einer Schneideinheit 44 abgeschnitten. Diese Schneideinheit kann z. B. als Falles- ser oder Rotationsmesser ausgebildet sein. Andere Schneideinheiten wie z. B. Wasser- strahl oder Laser können selbstverständlich auch verwendet werden. Auf den Formkörper 13 wird nach dem Aufbringen der Hohlfaser eine Abdeckung 45 aufgelegt, welche die Hohlfaser von oben stabilisiert. Dieser Verband aus Formkörper 13 und Abdeckung 45 mit der stabilisierten Hohlfaser wird durch das Transportband 41 aus dem Fällbad 40 herausbefördert und durch eine Trocknungszone 46 geführt. In der Trocknungszone 46 wird die Hohlfaser einer Temperatur ausgesetzt, welche das Lösungsmittel verdampft.

Die Temperatur und Verweilzeit der Hohlfaser in der Trocknungszone 46 ist derart ge- wählt, dass die flüssigen Bestandteile der Hohlfaser verdunstet sind. Dieser Vorgang kann z. B. zwischen wenigen Minuten und mehreren Stunden dauern. Bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel wird der Formkörper 13 mit der Hohlfaser und der Abdeckung 45 kontinu- ierlich durch die Trocknungszone 46 hindurchgefördert. Nach der Trocknungszone 46 werden die Formkörper 13 mit den Abdeckungen 45 und den Hohlfasern in einer Stapel- vorrichtung 47 gestapelt. Die in der Stapelvorrichtung 47 gestapelten Formkörper 13 wer- den mitsamt der Stapelvorrichtung 47 in einen Sinterofen 48 befördert. Das Transport- band 41, welches den Formkörper 13 transportiert hat endet vor dem Sinterofen 48. In

dem Sinterofen 48 werden die Hohlfasern der Wärmebehandlung unterzogen, welche letztendlich die Eigenschaft der Hohlfasern definieren.

In Figur 9 ist eine Variante der Vorrichtung zur Herstellung von Hohlfasern dargestellt.

Der Figur 8 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in Figur 9 dargestellte Vorrichtung unterscheiden sich dadurch von der in Figur 8 darge- stellten Vorrichtung, dass die Formkörper 13 nach dem Entfernen aus dem Fällbad 40 zuerst in der Stapelvorrichtung 47 gestapelt werden und anschließend mit der Stapelvor- richtung 47 in die Trocknungszone 46 eingebracht werden. Von der Trocknungszone 46 wird dann die Stapelvorrichtung 47 in den Sinterofen 48 gebracht. Bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel endet das Transportband 41 vor der Trocknungszone 46.

In Figur 10 ist eine weitere Variante einer Vorrichtung zur Herstellung von Hohlfasern dargestellt. Der Figur 9 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen verse- hen. Der Unterschied zwischen der in Figur 10 dargestellten Vorrichtung und der in Figur 9 dargestellten Vorrichtung besteht darin, dass die Trocknungszone 46 in den Sinterofen 48 integriert ist. Hierbei werden in dem Sinterofen 48 zunächst die Bedingungen für die Trocknungszone 46 eingestellt und nach erfolgter Trocknung der Hohlfasern auf die Sin- terbedingungen umgestellt. Dadurch müssen keine unterschiedlichen Bereiche temperiert werden. Außerdem entfällt der Arbeitsgang der Beförderung der Stapelvorrichtung 47 in den Sinterofen 48.

Die in Figur 11 dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Hohlfasern ist eine weitere Variante, wobei die Bauteile, welche der Figur 10 entsprechen mit gleichen Bezugszei- chen versehen sind. Bei dieser in Figur 11 dargestellten Variante erstreckt sich das Transportband 41 über die gesamte Vorrichtung und endet erst in dem Sinterofen 48. Der Sinterofen 48 ist derart aufgebaut, dass zwei Kammern 49 gebildet sind. In der ersten Kammer 49 ist die Trocknungszone 46 enthalten und in der zweiten Kammer 49 werden die Sinterbedingungen geschaffen. Die gestapelten Formkörper 13 werden als Stapel von dem Transportband 41 durch die Kammern 49 des Sinterofens 48 hindurchbefördert. Als weiterer Unterschied zu den vorangehenden Vorrichtungen der Figuren 8 bis 10 werden die Formkörper 13 beim Auflegen auf das Transportband 41 direkt aneinander angelegt, so dass der Spinnprozess der Hohlfaser als kontinuierlicher Prozess ausgestaltet ist. Die Hohlfasern werden abgeschnitten, bevor die Abdeckung 45 aufgelegt wird.

In Figur 12 ist eine weitere Variante zur Herstellung von Hohlfasern dargestellt. Der Figur 8 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei diesem Aus-

führungsbeispiel wird ein Formkörper 13 unter den Düsenkopf 17 befördert und arretiert.

Der Düsenkopf 17 legt die Hohlfasern auf dem Formkörper 13 ab, wobei der Düsenkopf 17 relativ zu dem Formkörper 13 bewegt wird. Nach dem Abschneiden der Hohlfasern durch die Schneideinheit 44 wird die Abdeckung 45 auf den Formkörper 13 aufgebracht.

Erst nachdem die Abdeckung 45 auf dem Formkörper 13 fixiert ist, wird dieser weiterbe- fördert. Die weitere Behandlung der Hohlfasern kann entsprechend den vorsehend be- schriebenen Ausführungsbeispielen erfolgen. Weitere Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind selbstverständlich auch denkbar.