[发明专利]支承的中空纤维膜

说明书

技术领域

本说明书涉及中空纤维膜、制造中空纤维膜的方法以及用于中空纤维膜的支承结构。

背景技术

下列讨论不承认下面描述的任何内容为公知常识或者能够作为现有技术引用。

美国专利5,472,607描述由编结织物管支承的中空纤维聚合膜。编结管为足够密的并且紧密地编结，使得其在涂覆有膜涂料之前为圆形稳定的。膜聚合物主要位于编结物的外侧。该类型的结构已在当前由GE Water and Process Technologies售卖的ZeeWeed(TM) 500系列膜产品中非常成功地使用。特别地，该类型的支承膜已被证实在使用中为极其耐用的。

发明内容

下列段落意图为向读者介绍接下来的详细描述并且不限制或限定任何要求权利的发明。

发明人已观察到，制成圆形稳定编结支承件所需的丝的数量倾向于导致具有过剩抗拉强度的编结物。编结圆形稳定支承件还为缓慢的过程，典型地以每小时大约20-30米的速度进行。相比之下，涂料涂覆过程可以以高达每分钟20-40米的速度进行，并且因此编结物在其制成时必须卷绕到卷轴上，并且接着在涂覆过程期间被再次取下。减少编结支承件中的丝的数量可降低膜的成本，同时仍提供充足的抗拉强度。然而，利用较少的丝，编结支承件可不为圆形稳定的，并且可在涂覆期间不向膜涂料提供足够的支承。此外，即使在编结物中使用较少的丝，编结速度也仍将大大低于涂覆速度，并且编结和涂覆操作仍不可在同一生产线中组合。

本文中描述了制造中空纤维膜的各种方法，其中，膜涂料挤出到可选地被称为支承件或管状支承件的管状支承结构上。在第一组膜中，管状支承件为多孔的并且保留为完成的膜的一部分。多孔支承结构可例如通过非编织纺织过程、使用挤出机的烧结过程或通过挤出与第二成分混合的聚合物而制成。第二成分可为可溶固体或液体、超临界气体或与第一聚合物不反应的第二聚合物。支承结构支承膜涂料直到涂料固化成膜壁。取决于管状支承件的类型和材料，包括支承结构和膜壁的得到的复合结构可具有比单独利用涂料制成的相同厚度的膜壁更大的抗拉强度。

在第二组膜中，管状支承件被形成在管状支承件上方的织物增强件包围。例如，织物增强件可针织在管状支承件周围。在第二组膜中，管状支承件可在涂料已形成膜壁之后从完成的膜溶解出，从而留下嵌入在膜壁中的织物增强件。可选地，如第一组膜中的多孔支承件可被织物增强件包围并且保留在完成的膜中。管状支承件支承膜涂料直到涂料固化成膜壁。织物增强件相对于单独利用涂料制成的相同厚度的膜壁增大膜的抗拉强度。如果被保留，则管状支承件还可有助于织物强度的增大。任选地，织物增强件可以以与涂料涂覆过程相同的速度并按照涂料涂覆过程针织在管状支承件周围。

附图说明

图1是第一中空纤维膜的示意性截面。

图2是第二中空纤维膜的示意性截面。

图3是涂覆头的截面。

图4是具有围绕其的针织织物增强件的可溶管状支承结构下方的可溶管状支承结构的照片。

图5是在可溶管状支承结构已被洗掉之后的、具有针织织物增强层的使用可溶支承结构制造的中空纤维膜的截面。

具体实施方式

参考图1和图2，通过在管状支承件12上方形成具有外分离层15的膜壁14而制造中空纤维膜10。管状支承件12可为预制的，并且储存在卷轴上直到其将用于制作中空纤维膜10。为了制造中空纤维膜10，当膜涂料18通过模19泵送到管状支承件12上时，管状支承件12被拉动穿过涂覆头16的中心。管状支承件12穿过涂覆头16的中心孔17。中心孔17允许管状支承件穿过模19并且还使管状支承件12相对于模19定心，使得涂料18均匀地施加在管状支承件12的外侧周围。支承件12的柱形表面允许选择涂料涂覆厚度、涂料粘度和其它参数，而不受限于可在单独利用涂料形成膜时使用的值。在从涂覆头16离开之后，管状支承件12和涂料18进入骤冷浴，其中，涂料18转化成多孔固体膜壁14。膜壁14的形成可经由热致相分离(TIPS)或非溶剂诱导相分离(NIPS)过程。分离层15可具有在微过滤范围内或更小的标称微孔大小。