Herstellung von Aerogelvlies

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Die Dissertation behandelt die Entwicklung einer Spinnapparatur zur Herstellung von Aerogelvlies im Technikumsmaßstab. Zunächst wird eine geeignete Methode zur Herstellung von Aerogelfilamenten in Form von Vliesen untersucht. Basierend auf den Erkenntnissen wird das Konzept einer Spinnanlage ausgearbeitet und konstruktiv umgesetzt. Nach der Inbetriebnahme der Anlage erfolgen Anpassungen an Düse und Koagulationsbecken, wodurch erfolgreich Aerogelvlies produziert werden kann. Nach der überkritischen Trocknung wird ein Aerogelvlies-PU-Verbundwerkstoff hergestellt. Die Eigenschaften von Vlies und Verbundwerkstoff werden charakterisiert, und ein Konzept zur industriellen Herstellung von Aerogelvlies wird entwickelt und hinsichtlich seiner Verwertungsperspektiven bewertet. Mit der entwickelten Anlage ist es möglich, Aerogelfilament-Vlies aus Polyacrylnitril in einer Breite von 10 cm bei Geschwindigkeiten von 0,9 m/min herzustellen. Das Vlies hat bei einer Dicke von 5 mm ein Flächengewicht von 281 g/m² und eine Festigkeit von 1,8 N in Produktionsrichtung. Die nanoporöse Struktur der Filamente wird durch Rasterelektronenmikroskopie nachgewiesen, was zu thermischen Leitfähigkeiten des Aerogelvlieses von 0,06 W/(m∙K) führt. Ein Konzept zur industriellen Herstellung in einer Breite von einem Meter mit einer Kapazität von 37 Jahrestonnen wird entwickelt, und eine Prozesskostenrechnung ergibt einen erwarteten Produktionspreis von 2,23 €/m²