具有可相容增强物的中空纤维膜制造技术

本发明专利技术公开一种制造增强中空纤维膜的方法，该方法包括在拉动一个或多个纱丝或束丝穿过流延头的同时使膜涂料流过流延头。丝例如通过迫使纱或束围绕流延头中的弯曲部或者穿过流延头中的狭窄间隙而在流延头中分散开。丝适于粘合至膜涂料或膜壁。增强中空纤维膜包括由膜壁单独包绕并且粘合至该膜壁的多根丝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可相容增强物的中空纤维膜
本专利技术的
是中空纤维膜，例如用于通过微滤或超滤来提供水处理的中空纤维膜。
技术介绍
中空纤维膜能够通过不同的方法由多种聚合物制成。一种方法涉及如例如美国专利3，615，024,5, 066，401和6，024，872中所教导的非溶剂诱导的相分离(NIPS)。另一种方法涉及如例如美国专利4，702，836和7，247，238中所教导的热诱导的相分离(TIPS)。膜可以具有位于其内表面或其外表面上的分离层，并且例如可以用于微滤(MF)或超滤(UF)。能够通过将膜涂料涂布在预成形的管状编带上来增大中空纤维膜的强度。Mahendran等人的美国专利5，472，607和6，354，444教导了通过有限渗透将膜涂布在编带的外侧上。Hayano等人的美国专利4，061，861、Lee等人的美国专利7，267，872和Shinada等人的美国专利7，306, 105还教导了编带支承的膜。根据Mahendran等人的教导制成的中空纤维膜已成功商业化。已提出的用于制造增强中空纤维膜的另一种方法涉及在流延中空纤维的同时将纤维嵌入到中空纤维的壁内。Murase等人的美国公布2002/0046970、Yoon等人的国际公布TO03/097221和Koenhen的美国专利6，454，943描述了将单丝或复丝纱纵向地嵌入到中空纤维的壁内的方法。这些方法中没有一个已生产出可购得的膜。本专利技术人最近的国际公布W02010/108285和W02010/148517教导了在流延中空纤维的同时在中空纤维的壁内形成笼状增强结构。增强结构的丝可以例如通过热、紫外线或经由适于粘合方法的丝组分的溶剂粘合而在接触点处粘合在一起。
技术实现思路
下文的介绍旨在向读者介绍详细描述以理解并且不限制或限定权利要求。在关于通过纵向纱增强的中空纤维膜的实验中，专利技术人观察到纱断裂穿过膜壁的故障模式。纱首先被封装在膜壁中，但是随着膜在空气冲刷期间摇摆，纱似乎会穿透膜壁。国际公布W02010/108285和W02010/148517中所描述的笼状结构通过增加螺旋缠绕或其它的倾斜丝而避免了该问题。本说明书将描述备选的增强膜及其制造方法。本说明书中所描述的一种中空纤维膜通过嵌入在流过流延头的膜涂料中的一个或多个复丝纱或束而得以增强。所述丝至少部分地由适于粘合至膜涂料或经固化的膜壁的聚合物制成。例如，聚合物能够溶于膜涂料中、可以在膜涂料中熔化、或者可以对其表面进行处理以促进粘合。纱丝或束丝例如通过被迫围绕弯曲部或穿过流延头中的狭窄间隙而分散开。涂料能够渗透纱或束，从而包绕并且粘合至单根丝。由于基本上所有的单根丝都粘结至膜壁，因此丝抵抗在膜壁内移动并且不在正常使用中从膜中切出。一种制造增强中空纤维膜的方法包括在拉动一个或多个纱丝或束丝穿过流延头的同时使膜涂料流过流延头。纱或束可以被迫围绕流延头中的弯曲部或者穿过流延头中的狭窄间隙。丝适于与膜涂料或固化膜壁粘合在一起。一种增强中空纤维膜包括一个或多个纱或束，每个纱或束都包括由膜壁单独包绕并且粘合至膜壁的多根丝。【附图说明】图1是通过双组分丝增强的中空纤维膜的横截面的照片。图2A是涂布头的示意性横截面。图2B是图2A的涂布头的持针器和针的等距视图。图3是具有聚酯丝的中空纤维膜的横截面的照片。图4是在比图1中大的放大率下的通过双组分丝增强的中空纤维膜的横截面的一部分的照片。【具体实施方式】参照图1，中空纤维膜10具有膜壁16。该膜10可以具有任何尺寸，但是膜10的结构特别用于制造壁相对于其它增强膜小并且薄的膜。例如，膜10的外径可以为大约1.5mm或更小，壁厚为大约0.25mm或更小。所示的膜10具有大约0.9mm的外径和大约0.7mm的内径。膜壁16具有嵌入在其中的丝14的一个或多个束12。丝14是长连续纤维，使得至少大部分、或者大约80%或更多的丝14具有至少一米的长度。当膜10的至少一米长的节段被装入膜组件中时，至少大部分丝14沿节段的整个长度是连续的。优选地，所有或基本上所有的丝14沿节段的整个长度是连续的。图1中所示的特定的膜10具有一个束12，但是可以存在多个束12，例如两个到八个之间。词语“束”在复合材料工业中用于表示大体未加捻捆的连续人造丝，或者至少长节段的丝。然而，束12典型地具有每束12少于大约200根的丝14，而复合材料工业中的束可能具有上千根丝。词语“束”还可以表示由连续人造丝制成的丝纱，或者至少长节段的丝(聚集在一起但是未充分加捻而未被分类为加捻纱)。也可以使用其它类型的纱或线，但它们不是优选的。尽管束12是能够从纺锤抽出并且被拉动穿过流延头的纺织品单元，但是丝14至多仅松散地交织在束12中。丝14可以如图1中所示彼此分散开，使得膜涂料能够在至少大部分的相邻的丝14的对之间流动。尽管丝14可能偶尔或随机地彼此交叉，但是丝14沿膜10的长度大体彼此平行。束12可以具有大体圆柱形的初始形状，并且具有大于壁16的厚度的直径，但是丝14分散到配合于壁16中的横截面中。丝14能够由聚合物纤维如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙或PVDF制成。丝能够是双组分丝，所述双组分丝具有由适于粘合至形成膜的涂料的第一聚合物制成的第一部分(优选地为完整的外层或鞘)。粘合可以通过由涂料中的溶剂部分地溶解丝14的外层或其它部分。例如，增强丝14可以具有由能够溶解在用于膜涂料的溶剂中的聚合物制成的外层或其它部分。具体而言，外层或其它部分可以包括也存在于膜涂料中的聚合物。双组分丝14的第二部分(例如芯)由与第一聚合物相容的第二聚合物制成。第二聚合物可以被选择成相对于仅使用第一聚合物提供改进。例如，第二聚合物相对于第一聚合物可以更强、或成本更低、或者更强且成本更低。任一种或第一聚合物或第二聚合物可以是被选择成提高被一起纺织到双组分丝14中的能力的共聚物。图1中所示的丝14是用下述纺织的双组分纤维，一个部分是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)并且另一个部分是聚偏二氟乙烯(PVDF)。双组分丝14集合成220旦尼尔(g/9000m)的束12。该束12由36根丝14制成，每一根丝14为大约6旦尼尔。每一根丝14都具有PET的芯和PVDF的鞘，该芯占横截面积的大约70-90%。芯可以由熔化温度较低的共聚PET制成，以更密切地配合PVDF处理温度。PVDF的鞘层为大约1-2微米厚。束也能够通过其它数量和重量的丝制成。基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的膜涂料与上文段落中所描述的丝14相容并且可以用于使用NIPS方法形成膜壁16。这种涂料可以通过将PVDF溶解到热NMP中并且增加少量非溶剂来制备。涂料可以具有80-84重量％ NMP、14-16重量％ PVDF和2_4重量％ PVP k30。聚合物浓度和温度可以改变以调节涂料粘度。在图1的膜10中，丝14通过与膜壁16的材料化学相容的外部鞘层和更强的芯聚合物制成。例如，PET是易于形成到丝14中并且具有适于增强或支承膜的机械特性的强力材料。相比而言，PVDF是不易于形成到纱中的相对较弱的材料。然而，图1的芯和鞘双组分丝14 二者良好地粘合至膜壁16并且为机械上牢固的。膜10的拉伸强度首先由丝14的芯的拉伸强度的总和来确定。例如，上文所描述的220旦尼尔束12具有大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空纤维膜，所述中空纤维膜包括：a)膜壁，所述膜壁由膜涂料形成；以及b)一个或多个束丝，所述一个或多个束丝嵌入在所述膜壁中；其中所述丝至少部分地由适于粘合至所述膜涂料或所述膜壁的聚合物制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 US 13/3287611.一种中空纤维膜，所述中空纤维膜包括: a)膜壁，所述膜壁由膜涂料形成；以及 b)一个或多个束丝，所述一个或多个束丝嵌入在所述膜壁中； 其中所述丝至少部分地由适于粘合至所述膜涂料或所述膜壁的聚合物制成。2.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚合物设置于所述丝的围绕芯的鞘中，并且所述芯由不同的聚合物制成。3.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚合物能够溶解在用于所述膜涂料的溶剂中。4.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚合物是同样存在于所述膜涂料中的聚合物。5.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚合物是PVDF。6.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚合物是PES。7.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚合物具有低于用于形成所述膜壁的TIPS涂料的温度的熔化温度。8.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚合物具有被处理成促进粘合的表面。9.根据权利要求5所述的膜，其特征在于，所述丝具有PET或共聚PET的芯。10.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，所述膜壁包绕并且粘合至所述丝。11.根据权利要求1所述的膜，其特征在于，至少大部分所述丝从所述膜的至少I米长的节段的一端连续地延伸至另一端，并且所述丝大体彼此平行。12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：SK彼得森，PL科特，白晋华，
申请(专利权)人：BL科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US