[发明专利]用于空心纤维膜模块的集管和灌封空心纤维的方法

说明书

本申请是申请号为200580044206.3、申请日为2005年10月25日、发明名称为“用于空心纤维膜模块的集管和灌封空心纤维的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本说明书涉及对空心纤维膜进行灌封的方法，制作用于空心纤维膜模块的集管的方法，灌封的空心纤维膜，或者灌封的空心纤维膜的集管或模块。

背景技术

以下描述并不承认或意味着以下所讨论的设备或方法在任何特定的国家可作为现有技术或本领域中的技术人员的常识进行引用。

为了利用空心纤维膜进行过滤或渗透，必须将大量薄的空心纤维固定在集管上，使得其外表面各自相对集管的外部完全密封，但其腔管对集管的内部空间是敞开的。之后，将集管的内部空间连接在抽吸源或压力源上，以形成跨越膜壁的跨膜压力，并携带流体进出膜的腔管。

在美国专利No.5,639,373中，纤维阵列的末端浸渍在溢散性液体，例如石蜡中，直到溢散性液体在其周围固化时为止。然后将定型液体，例如树脂浇灌在溢散性液体上，并容许围绕膜而固化。之后例如通过加热或通过溶解而除去溢散性液体，留下膜的腔管对之前由溢散性液体所占据的空间敞开。在美国专利No.6,042,677中，使用相似的工艺，但纤维阵列被保持在粉末床中，其用来替代固化的溢散性液体。

在美国专利No.5,922,201中，将连续的空心纤维制成织品，使得相邻的纤维长度彼此间隔开，并且没有敞开的末端。织品的一个边缘插入到液体树脂罐中，当液体树脂固化时，使该罐进行离心运动或振动，以促进树脂流入到纤维之间的空间内。在树脂固化之后，将树脂和纤维块切断，从而将织品分成具有敞开端的单独长度的纤维。然后通过垫圈将树脂块胶粘在或连接在集管的剩余部分上。

在欧洲专利申请No.EP 0931582中，使用弹性管来制作集管。在管中切出孔，并在孔周围建造溢流堰。通过首先将孔拉开而后容许其接近膜，从而将空心纤维膜的敞开端插入到孔中。液体树脂浇灌在膜的末端上，并通过溢流堰而保持在合适位置，直至其固化。表面张力防止树脂通过孔而流入相邻的纤维之间的空间内。

发明内容

以下的概述旨在引导读者阅读说明书，而非限制本发明。本发明的特征可在于包含在该概述部分或本发明申请文件的其它部分如权利要求书中的特征的组合或子组合。

本发明人已经觉察到现有技术的灌封方法的各种困难。具体地说，使用可固化的树脂性液体可能产生各种缺陷。例如，可固化的材料如聚氨酯，环氧树脂或硅都是较昂贵的。固化这些材料所需要的时间也是很长的，通常需要至少10分钟，更常见的是需要几小时，这是因为大树脂块的快速固化产生了过量的热量。树脂还可能需要小心的混合或固化步骤，或者当其固化时，可能释放有害的化学物质。在固化之前，液体树脂在纤维长度上的毛细作用也可能是一个问题。

在灌封空心纤维膜的方法中，以膜束的形式来提供膜，所述膜束在与膜末端间隔开的平面中具有一层包围膜的可压缩材料。可通过将热熔性粘合剂层置于纤维片上，可选地将多个纤维片层叠在一起，而形成这层可压缩材料。之后将纤维放置在模具中，该模具对压缩材料带进行压缩，以形成包含纤维的大致密封的空腔。将熔融的灌封材料注入到空腔中，以包围膜。灌封材料在模具中冷却和固化，形成密封地连在膜上的固体灌封材料块。可选地在所述束上提供两个间隔开的可压缩材料层。模具压缩这两层材料，从而在这两层之间提供填充有注入的灌封材料的空腔。在这种情况下，定型液体并不会流向仍保持敞开的膜末端。

在制作一种具有灌封的空心纤维膜的集管的方法中，使用上述方法将膜灌封到灌封材料块中。在一种方法中，从模具中取出灌封材料，之后进行切断，以重新打开纤维的末端。然后将灌封材料块密封在集管盘中，以形成与纤维末端相通的渗透收集区域。在另一方法中，成形于两个可压缩材料带之间的灌封材料块被密封在集管盘上，使得在渗透收集区域内部，纤维的敞开端和可压缩材料层最接近材料块。在另一方法中，灌封材料块成形于两个可压缩材料带之间，而将最靠近膜末端的可压缩材料带插入到集管盘中。这样，灌封材料块成形于集管盘的顶部或其周围，并同时密封住集管盘的顶部和膜。

在其它方面，本说明书描述了灌封的膜或集管。在一个示例中，本发明涉及一种灌封的膜组件，其具有粘合剂带、可压缩材料和固化的热塑性灌封材料块。在另一方面，本发明涉及一种上述组件，其具有密封到集管盘上的灌封材料块，从而形成与膜末端相通的渗透空腔。

附图说明

以下将参照附图来描述本发明的实施例的示例。