BR112020025519B1 - METHOD FOR ENCAPSULATING HOLLOW FIBER MEMBRANES AND HOLLOW FIBER MEMBRANE FILTER - Google Patents
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Abstract
MATERIAL DE ENCAPSULAMENTO RESISTENTE À TEMPERATURA PARA MEMBRANAS DE FIBRA OCA. A invenção se refere a um método para encapsular membranas de fibra oca em compostos de encapsulamento de resistência à temperatura elevada, em que um componente isocianato com partículas inorgânicas e um componente poliol são processados formando um composto de encapsulamento, e as membranas de fibra oca são embaladas firmemente pelo composto de encapsulamento em pelo menos uma zona de encapsulamento através do endurecimento do dito composto de encapsulamento.TEMPERATURE RESISTANT ENCAPSULATION MATERIAL FOR HOLLOW FIBER MEMBRANES. The invention relates to a method for encapsulating hollow fiber membranes in high temperature resistance encapsulating compounds, wherein an isocyanate component with inorganic particles and a polyol component are processed to form an encapsulating compound, and the hollow fiber membranes are firmly packed by the encapsulation compound in at least one encapsulation zone by hardening said encapsulation compound.
Description
[0001] A invenção se refere a um método para encapsular uma pluralidade de membranas de fibra oca com um composto de encapsulamento para produzir uma zona de encapsulamento que consiste em uma resina de poliuretano. A invenção também se refere a um filtro de membrana de fibra oca que compreende uma pluralidade de membranas de fibra oca encapsuladas em uma resina de poliuretano em pelo menos uma zona de encapsulamento. Ademais, a invenção se refere a um aduto contendo grupo isocianato para produzir uma resina de poliuretano. Além disso, a invenção se refere ao uso do aduto contendo grupo isocianato em métodos para encapsular membranas de fibra oca.[0001] The invention relates to a method for encapsulating a plurality of hollow fiber membranes with an encapsulation compound to produce an encapsulation zone consisting of a polyurethane resin. The invention also relates to a hollow fiber membrane filter comprising a plurality of hollow fiber membranes encapsulated in a polyurethane resin in at least one encapsulation zone. Furthermore, the invention relates to an adduct containing isocyanate group to produce a polyurethane resin. Furthermore, the invention relates to the use of the isocyanate group-containing adduct in methods for encapsulating hollow fiber membranes.
[0002] Filtros de membrana de fibra oca são usados em procedimentos de filtração no tratamento de água e no campo médico, por exemplo, no tratamento de sangue extracorpóreo de pacientes com doença renal. Durante a produção de filtros de membrana de fibra oca, uma pluralidade de membranas de fibra oca, que geralmente são combinadas em feixes de membrana de fibra oca, são dispostas em um alojamento de módulo de filtro, e as extremidades das membranas de fibra oca, no interior do alojamento encapsulado com um composto de encapsulamento. A produção de tais filtros de membrana de fibra oca é conhecida na técnica anterior.[0002] Hollow fiber membrane filters are used in filtration procedures in water treatment and in the medical field, for example, in the treatment of extracorporeal blood from patients with kidney disease. During the production of hollow fiber membrane filters, a plurality of hollow fiber membranes, which are generally combined into hollow fiber membrane bundles, are arranged in a filter module housing, and the ends of the hollow fiber membranes, inside the housing encapsulated with an encapsulation compound. The production of such hollow fiber membrane filters is known in the prior art.
[0003] Um composto de encapsulamento que é fluível à temperatura ambiente geralmente é usado para encapsular as extremidades das membranas de fibra oca. Tais compostos de encapsulamento normalmente consistem em uma mistura de múltiplos componentes, particularmente componentes pré- poliméricos. Os componentes são projetados de modo a endurecer formando uma resina dentro de um certo tempo após a mistura e por reação química. O tempo durante o qual o composto de encapsulamento permanece fluível e processável é denominado vida útil. Os compostos de encapsulamento para encapsular membranas de fibra oca são, portanto, misturados entre si a partir dos componentes individuais imediatamente antes do encapsulamento. O composto de encapsulamento está, desse modo, inicialmente em um estado fluível após os componentes serem misturados entre si e pode, assim, ser usado para encapsular membranas de fibra oca. É particularmente importante, no encapsulamento de membranas de fibra oca, que o composto de encapsulamento fluível seja capaz de se dispersar através do feixe de membrana de fibra oca, e que as membranas de fibra oca individuais sejam incorporadas pelo composto de encapsulamento na zona de encapsulamento.[0003] An encapsulation compound that is flowable at room temperature is generally used to encapsulate the ends of hollow fiber membranes. Such encapsulation compounds typically consist of a mixture of multiple components, particularly prepolymeric components. The components are designed to harden into a resin within a certain time after mixing and by chemical reaction. The time during which the encapsulating compound remains flowable and processable is called shelf life. The encapsulation compounds for encapsulating hollow fiber membranes are therefore mixed together from the individual components immediately before encapsulation. The encapsulation compound is thus initially in a flowable state after the components are mixed together and can thus be used to encapsulate hollow fiber membranes. It is particularly important, when encapsulating hollow fiber membranes, that the flowable encapsulating compound is able to disperse throughout the hollow fiber membrane bundle, and that the individual hollow fiber membranes are incorporated by the encapsulating compound in the encapsulation zone. .
[0004] Os compostos de encapsulamento precisam ser especialmente projetados para o encapsulamento de feixes de membrana de fibra oca. Os filtros de membrana de fibra oca usados no tratamento de água e na medicina compreendem feixes de membrana de fibra oca que podem consistir em 15.000 ou mais membranas de fibra oca. Uma única membrana de fibra oca, desse modo, geralmente exibe um diâmetro de 150 a 350 μm. As densidades de embalamento dos feixes de membrana de fibra oca podem ser 60 % e superiores. Os compostos de encapsulamento adequados devem, portanto, ser suficientemente fluíveis, de modo a envolver cada membrana de fibra oca individual na zona de encapsulamento. Ademais, os compostos de encapsulamento também devem, no entanto, ser capazes de endurecer, de modo que a resina endurecida tenha força mecânica suficiente para compensar as cargas mecânicas causadas, por exemplo, por estresse térmico.[0004] Encapsulation compounds need to be specially designed for the encapsulation of hollow fiber membrane bundles. Hollow fiber membrane filters used in water treatment and medicine comprise hollow fiber membrane bundles that may consist of 15,000 or more hollow fiber membranes. A single hollow fiber membrane thus generally exhibits a diameter of 150 to 350 μm. Packing densities of hollow fiber membrane bundles can be 60% and higher. Suitable encapsulation compounds must therefore be sufficiently flowable to envelop each individual hollow fiber membrane in the encapsulation zone. Furthermore, encapsulation compounds must, however, also be capable of hardening, so that the hardened resin has sufficient mechanical strength to compensate for mechanical loads caused, for example, by thermal stress.
[0005] Os compostos de encapsulamento que endurecem formando resinas de poliuretano são normalmente usados para encapsular feixes de membrana de fibra oca. As resinas de poliuretano são classificadas como inofensivas, particularmente de uma perspectiva médica, por exemplo, quando usadas para encapsular compostos em filtros de diálise. Além disso, os filtros de membrana de fibra oca que têm membranas de fibra oca encapsuladas com resinas de poliuretano também são adequados para resistir às condições térmicas de esterilização por calor a curto prazo.[0005] Encapsulation compounds that harden to form polyurethane resins are typically used to encapsulate hollow fiber membrane bundles. Polyurethane resins are classified as harmless, particularly from a medical perspective, for example when used to encapsulate compounds in dialysis filters. In addition, hollow fiber membrane filters that have hollow fiber membranes encapsulated with polyurethane resins are also suitable for resisting the thermal conditions of short-term heat sterilization.
[0006] Os compostos de encapsulamento comuns processados formando resinas de poliuretano são substancialmente feitos de dois componentes. Um primeiro componente contém compostos de poliol orgânico. Os compostos que contêm polióis podem, por exemplo, ser álcoois polivalentes, compostos de açúcar ou compostos poliméricos com grupos de extremidade hidróxi. Por exemplo, polióis de poliéter ou polióis de poliéster são usados como polióis poliméricos. Um componente di-isocianato é usado como o componente adicional.[0006] Common encapsulation compounds processed to form polyurethane resins are substantially made of two components. A first component contains organic polyol compounds. Compounds containing polyols may, for example, be polyvalent alcohols, sugar compounds or polymeric compounds with hydroxy end groups. For example, polyether polyols or polyester polyols are used as polymeric polyols. A diisocyanate component is used as the additional component.
[0007] O componente poliol e o componente isocianato são misturados formando um composto de encapsulamento e inicialmente permanecem fluíveis e processáveis durante a vida útil. Tais compostos de encapsulamento são geralmente usados para encapsular feixes de membrana de fibra oca durante a produção de filtros de membrana de fibra oca. A produção de tais filtros de membrana de fibra oca é conhecida na técnica anterior. O documento EP 2 024 067 A1 descreve um método para encapsular membranas de fibra oca em parte de um alojamento de filtro de membrana de fibra oca. No método, o composto de encapsulamento fluível é introduzido na porção de extremidade das membranas de fibra oca sob rotação. As forças rotacionais fazem com que o composto de encapsulamento fluível se disperse na porção de extremidade das membranas de fibra oca, e as membranas de fibra oca são incorporadas no composto de encapsulamento. O composto de encapsulamento é subsequentemente endurecido para formar resina de poliuretano, de modo que as membranas de fibra oca sejam fixadas na parte de alojamento pelas zonas de encapsulamento na extremidade. No entanto, mostrou-se que o uso de compostos de encapsulamento, como eles são usados na produção de filtros de diálise e filtros para tratamento de água, geralmente não é satisfatório para todas as aplicações de filtração. Em particular, o processamento industrial de líquidos aquosos ou aplicações domésticas requerem filtrações prolongadas a temperaturas elevadas. A altas temperaturas, as aplicações de filtração têm o problema de menor dureza para os compostos de encapsulamento endurecidos formando resinas de poliuretano e de a resina de poliuretano estar sujeita à hidrólise. Isso afeta negativamente a adesão do composto de encapsulamento às partes do alojamento e às membranas de fibra oca, e pode-se esperar vazamento no filtro de membrana de fibra oca como resultado.[0007] The polyol component and the isocyanate component are mixed to form an encapsulation compound and initially remain flowable and processable during their useful life. Such encapsulation compounds are generally used to encapsulate hollow fiber membrane bundles during the production of hollow fiber membrane filters. The production of such hollow fiber membrane filters is known in the prior art. Document EP 2 024 067 A1 describes a method for encapsulating hollow fiber membranes in part of a hollow fiber membrane filter housing. In the method, the flowable encapsulation compound is introduced into the end portion of the hollow fiber membranes under rotation. Rotational forces cause the flowable encapsulation compound to disperse into the end portion of the hollow fiber membranes, and the hollow fiber membranes are incorporated into the encapsulation compound. The encapsulation compound is subsequently hardened to form polyurethane resin so that the hollow fiber membranes are fixed to the housing part by the encapsulation zones at the end. However, it has been shown that the use of encapsulating compounds, as they are used in the production of dialysis filters and water treatment filters, is generally not satisfactory for all filtration applications. In particular, industrial processing of aqueous liquids or domestic applications require prolonged filtration at elevated temperatures. At high temperatures, filtration applications have the problem of lower hardness for the hardened encapsulating compounds forming polyurethane resins and the polyurethane resin is subject to hydrolysis. This negatively affects the adhesion of the encapsulation compound to the housing parts and hollow fiber membranes, and hollow fiber membrane filter leakage can be expected as a result.
[0008] O documento EP 1 992 399 A1 descreve um material de encapsulamento que tem um enchimento em um filtro de membrana de fibra oca com altura de arraste de material de encapsulamento melhorada. A porcentagem de enchimento no material de encapsulamento está, desse modo, abaixo de uma concentração de aproximadamente 3 %, que está associada a um aumento muito acentuado na viscosidade do material de encapsulamento. Sílica é especificada como o enchimento. A altura de arraste melhorada aprimora a estanqueidade do encapsulamento.[0008] Document EP 1 992 399 A1 describes an encapsulation material that has a filling in a hollow fiber membrane filter with improved encapsulation material drag height. The filling percentage in the encapsulation material is therefore below a concentration of approximately 3%, which is associated with a very sharp increase in the viscosity of the encapsulation material. Silica is specified as the filler. The improved drag height improves the tightness of the encapsulation.
[0009] O documento EP 2 644 662 A1 descreve um módulo de membrana de fibra oca de estabilidade suficiente em relação à esterilização por vapor e propriedades de filtração consistentemente estáveis. O módulo de membrana de fibra oca compreende uma resina de poliuretano como material de encapsulamento, cuja resistência à tração diminui em menos de 25 % o contato subsequente com vapor saturado a 121 °C por 24 horas. A adição de um filtro serve para dissipar o calor durante o encapsulamento e previne o encolhimento e rachadura do material. Sílica, carbonato de cálcio e fibras de vidro são citados como o material de enchimento.[0009] Document EP 2 644 662 A1 describes a hollow fiber membrane module of sufficient stability with respect to steam sterilization and consistently stable filtration properties. The hollow fiber membrane module comprises a polyurethane resin as an encapsulation material, whose tensile strength decreases by less than 25% upon subsequent contact with saturated steam at 121 °C for 24 hours. The addition of a filter serves to dissipate heat during encapsulation and prevents the material from shrinking and cracking. Silica, calcium carbonate and glass fibers are cited as the filler material.
[0010] O documento US 4.359.359 descreve a produção de um material de incorporação de poliuretano a fim de melhorar o grau de dureza e o tempo de reação do material de incorporação. O material de incorporação é obtido através da reação de um di-isocianato aromático, um óleo de rícino e um trimetilolpropano. Para melhorar as propriedades reológicas, um aditivo tixotrópico à base de ácido de sílica pode ser adicionado ao material de incorporação.[0010] Document US 4,359,359 describes the production of a polyurethane embedding material in order to improve the degree of hardness and reaction time of the embedding material. The incorporation material is obtained through the reaction of an aromatic diisocyanate, castor oil and trimethylolpropane. To improve the rheological properties, a silica acid-based thixotropic additive can be added to the embedding material.
[0011] O documento US2014/0217023 descreve um sistema de filtração que tem uma pluralidade de membranas de fibra oca incorporadas em um material de encapsulamento termofixo. O material de encapsulamento pode consistir em uma resina de uretano que contém enchimentos, por exemplo, sílica, a fim de melhorar a resistência à tração e prevenir o encolhimento do material.[0011] Document US2014/0217023 describes a filtration system that has a plurality of hollow fiber membranes incorporated into a thermoset encapsulation material. The encapsulation material may consist of a urethane resin containing fillers, for example silica, in order to improve tensile strength and prevent shrinkage of the material.
[0012] A técnica anterior subjacente não revela compostos de encapsulamento com boas propriedades de processabilidade no estado líquido em termos de encapsular uma membrana de fibra oca e exibir aumento na estabilidade térmica no estado endurecido. Os compostos de encapsulamento conhecidos endurecidos para formar resinas de poliuretano precisam, assim, de melhora em relação à termoestabilidade.[0012] The underlying prior art does not reveal encapsulation compounds with good processability properties in the liquid state in terms of encapsulating a hollow fiber membrane and exhibiting increased thermal stability in the hardened state. Known encapsulation compounds hardened to form polyurethane resins thus need improvement with respect to thermostability.
[0013] Em um primeiro aspecto da invenção, a tarefa é, portanto, fornecer um método para encapsular membranas de fibra oca em um composto de encapsulamento que endurece formando uma resina de poliuretano de modo a obter uma zona de encapsulamento de estabilidade térmica aumentada.[0013] In a first aspect of the invention, the task is therefore to provide a method for encapsulating hollow fiber membranes in an encapsulation compound that hardens to form a polyurethane resin so as to obtain an encapsulation zone of increased thermal stability.
[0014] Em um aspecto adicional da invenção, a tarefa é fornecer um filtro de membrana de fibra oca com uma pluralidade de membranas de fibra oca incorporadas em uma resina de poliuretano em uma zona de encapsulamento e caracterizada por melhora na resistência à temperatura.[0014] In a further aspect of the invention, the task is to provide a hollow fiber membrane filter with a plurality of hollow fiber membranes embedded in a polyurethane resin in an encapsulation zone and characterized by improved temperature resistance.
[0015] Em um aspecto adicional da invenção, a tarefa é fornecer um aduto contendo grupo isocianato que exibe aumento na resistência à temperatura após reagir com um componente poliol e que endurece formando uma resina de poliuretano.[0015] In a further aspect of the invention, the task is to provide an adduct containing isocyanate group that exhibits increased temperature resistance after reacting with a polyol component and that hardens to form a polyurethane resin.
[0016] Em um quarto aspecto, a tarefa é especificar o uso de um aduto contendo isocianato em um método para encapsular uma pluralidade de membranas de fibra oca na produção de módulos de filtro, em que os módulos exibem aumento na resistência à temperatura.[0016] In a fourth aspect, the task is to specify the use of an isocyanate-containing adduct in a method for encapsulating a plurality of hollow fiber membranes in the production of filter modules, wherein the modules exhibit increased temperature resistance.
[0017] Em um primeiro aspecto da invenção, a tarefa é alcançada por um método para encapsular membranas de fibra oca de acordo com a reivindicação 1. As reivindicações 2 a 8 constituem modalidades preferenciais.[0017] In a first aspect of the invention, the task is achieved by a method for encapsulating hollow fiber membranes according to claim 1. Claims 2 to 8 constitute preferred embodiments.
[0018] Em um segundo aspecto da invenção, a tarefa é alcançada por um filtro de membrana de fibra oca de acordo com a reivindicação 9. As reivindicações 10 a 14 constituem modalidades preferenciais.[0018] In a second aspect of the invention, the task is achieved by a hollow fiber membrane filter according to claim 9. Claims 10 to 14 constitute preferred embodiments.
[0019] Em um terceiro aspecto da invenção, a tarefa é alcançada por um aduto contendo grupo isocianato de acordo com a reivindicação 15. As reivindicações 16 a 19 constituem modalidades preferenciais.[0019] In a third aspect of the invention, the task is achieved by an adduct containing isocyanate group according to claim 15. Claims 16 to 19 constitute preferred embodiments.
[0020] Em um quarto aspecto da invenção, a tarefa é alcançada pelo uso de um aduto contendo grupo isocianato, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 16 a 19, em um método para encapsular uma pluralidade de membranas de fibra oca durante a produção de módulos de filtro para nanofiltração, ultrafiltração ou microfiltração. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Fig. 1 mostra um gráfico para determinar o ponto de transição vítrea por meio de DSC. O gráfico mostra a determinação do início de uma curva dependente de temperatura. O início é determinado através da aplicação de tangentes às seções de curva correspondentes. A Fig. 2 mostra uma seção frontal de uma região de encapsulamento em que as membranas de fibra oca são encapsuladas em material de encapsulamento (nesse caso, uma resina de poliuretano) de um filtro de membrana de fibra oca (não mostrado). A ilustração mostra que a resina de poliuretano envolve firmemente as membranas individuais.[0020] In a fourth aspect of the invention, the task is achieved by using an adduct containing isocyanate group, according to at least one of claims 16 to 19, in a method for encapsulating a plurality of hollow fiber membranes during production of filter modules for nanofiltration, ultrafiltration or microfiltration. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Fig. 1 shows a graph for determining the glass transition point using DSC. The graph shows the determination of the beginning of a temperature-dependent curve. The start is determined by applying tangents to the corresponding curve sections. Fig. 2 shows a front section of an encapsulation region in which hollow fiber membranes are encapsulated in encapsulation material (in this case, a polyurethane resin) of a hollow fiber membrane filter (not shown). The illustration shows that the polyurethane resin tightly encases the individual membranes.
[0021] Em um primeiro aspecto, a invenção se refere a um método para encapsular membranas de fibra oca que compreende as etapas: (i) Fornecer uma pluralidade de membranas de fibra oca, (ii) Reagir um componente isocianato que contém pelo menos um composto de di-isocianato com partículas inorgânicas contendo grupos hidróxi para formar um composto que compreende um aduto contendo grupo isocianato, em que os grupos isocianato do componente isocianato estão presentes em excesso estequiométrico em relação aos grupos hidróxi das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi, e em que pelo menos uma porção dos grupos hidróxi das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi reage com pelo menos uma porção dos grupos isocianato do componente isocianato formando ligações de uretano, (iii) Misturar o composto obtido que contém o aduto contendo grupo isocianato com um componente poliol que contém pelo menos um composto de diol formando um composto de encapsulamento, (iv) Encapsular as membranas de fibra oca com o composto de encapsulamento em pelo menos uma zona de encapsulamento, (iv) Endurecer o composto de encapsulamento na zona de encapsulamento formando uma resina de poliuretano.[0021] In a first aspect, the invention relates to a method for encapsulating hollow fiber membranes comprising the steps: (i) Providing a plurality of hollow fiber membranes, (ii) Reacting an isocyanate component containing at least one diisocyanate compound with inorganic particles containing hydroxy groups to form a compound comprising an isocyanate group-containing adduct, wherein the isocyanate groups of the isocyanate component are present in stoichiometric excess relative to the hydroxy groups of the inorganic hydroxy group-containing particles, and in that at least a portion of the hydroxy groups of the hydroxy group-containing inorganic particles react with at least a portion of the isocyanate groups of the isocyanate component forming urethane bonds, (iii) Mix the obtained compound containing the isocyanate group-containing adduct with a polyol component that contains at least one diol compound forming an encapsulation compound, (iv) Encapsulate the hollow fiber membranes with the encapsulation compound in at least one encapsulation zone, (iv) Harden the encapsulation compound in the encapsulation zone forming a resin of polyurethane.
[0022] De acordo com o método da invenção, é possível incorporar membranas de fibra oca em uma resina de poliuretano que exibe estabilidade térmica mais elevada. Constatou-se que formar o aduto contendo isocianato a partir de partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi e o componente isocianato afeta a melhora da estabilidade térmica do composto de encapsulamento endurecido que forma a resina de poliuretano. A temperatura de transição vítrea deve ser considerada como uma medida da estabilidade térmica. Uma temperatura de transição vítrea mais elevada da resina de poliuretano, portanto, também representa maior resistência do material a temperaturas mais elevadas. Em particular, o método da invenção possibilita que as zonas de encapsulamento de resina de poliuretano sejam produzidas, as quais têm temperaturas de transição vítrea de 3 °C, em particular 5 °C, mais particularmente 8 °C, acima das temperaturas de transição vítrea de resinas de poliuretano não produzidas de acordo com o método da invenção, embora use o mesmo composto de poliol e isocianato. A estabilidade da resina de poliuretano na zona de encapsulamento entre membranas de fibra oca e partes do alojamento de filtro de membrana de fibra oca é, desse modo, melhorada a temperaturas mais elevadas, de modo a gerar uma confiabilidade geral mais alta da estanqueidade da resina de poliuretano.[0022] According to the method of the invention, it is possible to incorporate hollow fiber membranes into a polyurethane resin that exhibits higher thermal stability. It was found that forming the isocyanate-containing adduct from inorganic particles containing hydroxy group and the isocyanate component affects the improvement of the thermal stability of the hardened encapsulation compound forming the polyurethane resin. The glass transition temperature should be considered as a measure of thermal stability. A higher glass transition temperature of the polyurethane resin, therefore, also represents greater resistance of the material to higher temperatures. In particular, the method of the invention enables polyurethane resin encapsulation zones to be produced which have glass transition temperatures of 3°C, in particular 5°C, more particularly 8°C, above glass transition temperatures. of polyurethane resins not produced in accordance with the method of the invention, although using the same polyol and isocyanate compound. The stability of the polyurethane resin in the encapsulation zone between hollow fiber membranes and parts of the hollow fiber membrane filter housing is thereby improved at higher temperatures so as to generate a higher overall reliability of resin tightness. of polyurethane.
[0023] O método da invenção inicialmente procede de uma pluralidade de membranas de fibra oca, em que as membranas de fibra oca são fornecidas para o encapsulamento. A pluralidade de membranas de fibra oca é preferencialmente um feixe de membrana de fibra oca. A disposição de membranas de fibra oca em feixes de membrana de fibra oca é conhecida na técnica anterior e na produção de módulos de filtro de membrana de fibra oca. Preferencialmente, um feixe de membrana de fibra oca é fornecido para o método da invenção em parte de um alojamento, em particular em parte de um alojamento para um módulo de filtro de membrana de fibra oca. Por uma “pluralidade” de membranas de fibra oca, deve- se entender um grande número de membranas de fibra oca como normalmente usado durante processos de produção de módulos de filtro de membrana de fibra oca. Em relação a isso, são conhecidos módulos de filtro de membrana de fibra oca que têm de 100 a 55.000 membranas de fibra oca. Em comparação, no entanto, módulos experimentais com um número menor de membranas de fibra oca, de até 10 ou menos, também foram encapsulados com o propósito de desenvolvimento.[0023] The method of the invention initially proceeds from a plurality of hollow fiber membranes, in which hollow fiber membranes are provided for encapsulation. The plurality of hollow fiber membranes is preferably a hollow fiber membrane bundle. The arrangement of hollow fiber membranes in hollow fiber membrane bundles is known in the prior art and in the production of hollow fiber membrane filter modules. Preferably, a hollow fiber membrane bundle is provided for the method of the invention in part of a housing, in particular in part of a housing for a hollow fiber membrane filter module. By a “plurality” of hollow fiber membranes, one should understand a large number of hollow fiber membranes as normally used during production processes of hollow fiber membrane filter modules. In this regard, hollow fiber membrane filter modules are known that have from 100 to 55,000 hollow fiber membranes. In comparison, however, experimental modules with a smaller number of hollow fiber membranes, up to 10 or less, have also been encapsulated for development purposes.
[0024] O método da invenção também procede inicialmente de um componente isocianato. Um “componente isocianato” no sentido da presente invenção deve ser entendido como um composto de compostos de isocianato orgânico difuncional, trifuncional e multifuncional. O que é essencial é que o componente isocianato contenha compostos de di-isocianato capazes de reagir a um polímero sob poliadição com um componente poliol através da formação de uma ligação de uretano. Em menor grau, compostos de monoisocianato e isocianatos multifuncionais também podem estar presentes no componente isocianato. Também é possível, no sentido da presente invenção, que o componente isocianato se baseie em compostos de pré-polímeros funcionalizados com grupo isocianato. Tais pré-polímeros podem ser obtidos por polimerização de monômeros de di-isocianato. Um exemplo de um isocianato polimérico é PMDI (di-isocianato de difenilmetano polimérico). Também é possível que o componente isocianato usado de acordo com o método da invenção compreenda uma mistura de pré-polímeros contendo grupo isocianato e compostos contendo grupo isocianato monomérico. Exemplos de isocianatos monoméricos adequados são HDI (di-isocianato de hexametileno), TDI (di-isocianato de toluileno), MDI (di-isocianato de metileno difenileno), NDI (di-isocianato de naftileno), IPDI (di-isocianato de isoforona) e H12MDI (di-isocianato de 4,4'-metileno diciclo- hexila). O componente isocianato pode compreender outros aditivos que suportam a reação do componente isocianato com o componente poliol ou servem para a resistência da resina de poliuretano ao envelhecimento.[0024] The method of the invention also initially comes from an isocyanate component. An “isocyanate component” in the sense of the present invention is to be understood as a compound of difunctional, trifunctional and multifunctional organic isocyanate compounds. What is essential is that the isocyanate component contains diisocyanate compounds capable of reacting a polymer under polyaddition with a polyol component through the formation of a urethane bond. To a lesser extent, monoisocyanate compounds and multifunctional isocyanates may also be present in the isocyanate component. It is also possible, in the sense of the present invention, for the isocyanate component to be based on prepolymer compounds functionalized with an isocyanate group. Such prepolymers can be obtained by polymerization of diisocyanate monomers. An example of a polymeric isocyanate is PMDI (polymeric diphenylmethane diisocyanate). It is also possible that the isocyanate component used according to the method of the invention comprises a mixture of isocyanate group-containing prepolymers and monomeric isocyanate group-containing compounds. Examples of suitable monomeric isocyanates are HDI (hexamethylene diisocyanate), TDI (toluylene diisocyanate), MDI (methylene diphenylene diisocyanate), NDI (naphthylene diisocyanate), IPDI (isophorone diisocyanate). ) and H12MDI (4,4'-methylene dicyclohexyl diisocyanate). The isocyanate component may comprise other additives that support the reaction of the isocyanate component with the polyol component or serve to resist aging of the polyurethane resin.
[0025] Preferencialmente, o componente isocianato está em estado líquido à temperatura ambiente. É particularmente vantajoso que o componente isocianato compreenda porcentagens de compostos de di-isocianato líquidos. O componente isocianato também pode conter compostos de di- isocianato que sejam, eles mesmos, sólidos, ceráceos ou viscosos. Nesse caso, é vantajoso que tais compostos de di- isocianato sejam dissolvidos em uma porcentagem de compostos de di-isocianato líquidos. Em particular, um componente isocianato líquido é fornecido para o método da invenção. O componente isocianato líquido usado de acordo com o método da invenção vantajosamente tem uma viscosidade de 50 a 1.000 mPa*s, preferencialmente 500 a 1.000 mPa*s, medida a 25 °C com um viscosímetro VT550 da empresa Haake, Alemanha, em nível r.3 (30 rpm) com o uso de um rotor “MV1 (MV-DIN)” da empresa Haake (taxa de cisalhamento de 38,7/s). Uma baixa viscosidade para o componente isocianato possibilita bom processamento do composto de encapsulamento durante a vida útil, em particular uma incorporação completa das membranas de fibra oca no composto de encapsulamento.[0025] Preferably, the isocyanate component is in a liquid state at room temperature. It is particularly advantageous that the isocyanate component comprises percentages of liquid diisocyanate compounds. The isocyanate component may also contain diisocyanate compounds that are themselves solid, waxy or viscous. In this case, it is advantageous for such diisocyanate compounds to be dissolved in a percentage of liquid diisocyanate compounds. In particular, a liquid isocyanate component is provided for the method of the invention. The liquid isocyanate component used according to the method of the invention advantageously has a viscosity of 50 to 1,000 mPa*s, preferably 500 to 1,000 mPa*s, measured at 25 °C with a VT550 viscometer from the company Haake, Germany, at level r .3 (30 rpm) with the use of a “MV1 (MV-DIN)” rotor from the company Haake (shear rate 38.7/s). A low viscosity for the isocyanate component enables good processing of the encapsulation compound during the service life, in particular a complete incorporation of the hollow fiber membranes into the encapsulation compound.
[0026] Partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi são, além disso, usadas no método da invenção. As partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi podem estar na forma de um pó ou inicialmente como granulados em forma compactada ou porosa. Processos de cominuição podem levar as partículas contendo grupo hidróxi ao tamanho de partícula desejado. Preferencialmente, no entanto, as partículas inorgânicas são obtidas por precipitação em um processo de sol-gel ou produzidas em um processo pirogênico, visto que, fazendo isso, podem-se formar partículas com tamanho de partícula particularmente pequeno. Os grupos hidróxi das partículas inorgânicas podem já ter sido formados no processo de produção de partícula inorgânica. Alternativamente, os grupos hidróxi também podem ser obtidos através da funcionalização da superfície das partículas inorgânicas. A experiência mostrou que grupos hidróxi também se transformam em produtos pirogênicos logo após serem armazenados sob condições ambientes.[0026] Inorganic particles containing hydroxy group are, in addition, used in the method of the invention. The hydroxy group-containing inorganic particles may be in the form of a powder or initially as granules in compacted or porous form. Comminution processes can bring hydroxy group-containing particles to the desired particle size. Preferably, however, the inorganic particles are obtained by precipitation in a sol-gel process or produced in a pyrogenic process, since in doing so, particles with a particularly small particle size can be formed. The hydroxy groups of inorganic particles may have already been formed in the inorganic particle production process. Alternatively, hydroxy groups can also be obtained through surface functionalization of inorganic particles. Experience has shown that hydroxy groups also transform into pyrogenic products soon after being stored under ambient conditions.
[0027] A conversão do componente isocianato com as partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi em um composto que contém o aduto contendo grupo isocianato preferencialmente ocorre em um recipiente e sob agitação. As partículas contendo grupo hidróxi são, desse modo, adicionadas a uma preparação líquida do componente isocianato e agitadas, caso seja aplicável, também sob o efeito adicional de ultrassom. No sentido da presente invenção, “conversão” deve ser entendida como uma reação que leva à formação de uma ligação química. No sentido da presente invenção, “ligação química” se refere a ligações covalentes e ligações coordenadas. O número de grupos isocianato no componente isocianato produzido está, desse modo, presente em um excesso estequiométrico em relação à ligação de hidróxi obtida pelas partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi. Assim, a conversão ocorre de modo que grupos isocianato livres estejam presentes no aduto contendo grupo isocianato após a conversão. “Grupos isocianato livres” devem ser entendidos como grupos isocianato reativos que não são ligados aos grupos hidróxi das partículas contendo grupo hidróxi e, assim, são capazes de reagir com os grupos hidróxi do componente poliol. No sentido da presente invenção, “aduto contendo grupo isocianato” deve ser entendido como um composto formado a partir do componente isocianato e das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi por reação química.[0027] The conversion of the isocyanate component with the inorganic particles containing hydroxy group into a compound containing the adduct containing isocyanate group preferably occurs in a container and under stirring. The hydroxy group-containing particles are thus added to a liquid preparation of the isocyanate component and stirred, if applicable, also under the additional effect of ultrasound. In the sense of the present invention, “conversion” should be understood as a reaction that leads to the formation of a chemical bond. In the sense of the present invention, “chemical bond” refers to covalent bonds and coordinate bonds. The number of isocyanate groups in the produced isocyanate component is therefore present in a stoichiometric excess relative to the hydroxy bond obtained by the hydroxy group-containing inorganic particles. Thus, the conversion occurs such that free isocyanate groups are present in the isocyanate group-containing adduct after conversion. “Free isocyanate groups” should be understood as reactive isocyanate groups that are not linked to the hydroxy groups of the hydroxy group-containing particles and are thus capable of reacting with the hydroxy groups of the polyol component. In the sense of the present invention, “isocyanate group-containing adduct” should be understood as a compound formed from the isocyanate component and inorganic particles containing hydroxy group by chemical reaction.
[0028] O composto obtido através da reação do componente isocianato com as partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi é uma mistura de diferentes compostos. As partículas inorgânicas podem, desse modo, ser ligadas através da reação dos grupos hidróxi a um ou mais compostos de isocianato do componente isocianato por reação química e formação de ligações de uretano. Os compostos de isocianato que não são ligados a partículas inorgânicas por reação química podem adicionalmente estar presentes no composto. É vantajoso, durante a reação, que todos os grupos hidróxi possivelmente reativos das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi sejam convertidos por reação química. A continuação da conversão dos grupos hidróxi pode, assim, ser continuamente monitorada por métodos analíticos, e um ponto final da reação do componente isocianato com as partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi, determinado a partir dos mesmos. De acordo com a invenção, a conversão no aduto contendo grupo isocianato ocorre em 0,5 h, ou 1 h, ou 5 h, ou 1 dia, ou 2 dias à temperatura ambiente. Dessa forma, é importante que a reação do composto contendo aduto contendo grupo isocianato com o componente isocianato não leve e uma reticulação macroscópica, visto que o aduto contendo grupo isocianato não pode, de outro modo, se misturar adequadamente com o componente poliol. Em consequência, a etapa adicional de endurecimento e o encapsulamento completo das membranas de fibra oca também serão prejudicados. No sentido da presente invenção, “reticulação macroscópica” deve ser entendida como a formação visível de géis ou precipitados poliméricos.[0028] The compound obtained through the reaction of the isocyanate component with inorganic particles containing hydroxy group is a mixture of different compounds. The inorganic particles can thus be linked through the reaction of the hydroxy groups to one or more isocyanate compounds of the isocyanate component by chemical reaction and formation of urethane bonds. Isocyanate compounds that are not bonded to inorganic particles by chemical reaction may additionally be present in the compound. It is advantageous, during the reaction, that all possibly reactive hydroxy groups of the hydroxy group-containing inorganic particles are converted by chemical reaction. The continuation of the conversion of the hydroxy groups can thus be continuously monitored by analytical methods, and an end point of the reaction of the isocyanate component with the hydroxy group-containing inorganic particles determined from them. According to the invention, the conversion to the isocyanate group-containing adduct occurs in 0.5 h, or 1 h, or 5 h, or 1 day, or 2 days at room temperature. Therefore, it is important that the reaction of the isocyanate group-containing adduct-containing compound with the isocyanate component does not lead to macroscopic cross-linking, since the isocyanate group-containing adduct cannot otherwise mix properly with the polyol component. As a result, the additional hardening step and complete encapsulation of the hollow fiber membranes will also be hampered. In the sense of the present invention, “macroscopic crosslinking” is to be understood as the visible formation of polymeric gels or precipitates.
[0029] Compostos de poliol de baixo peso molecular e alto peso molecular podem ser usados para misturar o componente poliol com o composto que contém o aduto contendo grupo isocianato. Os polióis de baixo peso molecular adequados são, por exemplo, etileno glicol, dietileno glicol, propileno glicol, dipropileno glicol, 1,3-butandiol ou 1,4- butandiol. Os polióis de poliéter são polióis de alto peso molecular adequados, como, por exemplo, polietileno glicóis, polipropileno glicóis, éteres de politetra-metileno glicol juntamente com polióis de poliéster, polióis policaprolactona e óleos de rícino lineares ou ramificados. Misturas dos polióis mencionados acima também podem ser usadas como componentes poliol. É essencial que o componente poliol compreenda um composto de diol que seja capaz de reagir com um composto de di-isocianato sob poliadição para formar um poliuretano. Mono-hidroxicompostos, tri- hidroxicompostos e poli-hidroxicompostos podem estar presentes no componente poliol em menor grau. Mono-, tri- e poli-hidroxicompostos são usados para regular o comprimento de cadeia e o grau de ramificação das resinas de poliuretano obtidas através do endurecimento dos compostos de encapsulamento.[0029] Low molecular weight and high molecular weight polyol compounds can be used to mix the polyol component with the compound containing the isocyanate group-containing adduct. Suitable low molecular weight polyols are, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butandiol or 1,4-butandiol. Polyether polyols are suitable high molecular weight polyols, such as, for example, polyethylene glycols, polypropylene glycols, polytetra-methylene glycol ethers together with polyester polyols, polycaprolactone polyols and linear or branched castor oils. Mixtures of the polyols mentioned above can also be used as polyol components. It is essential that the polyol component comprises a diol compound that is capable of reacting with a diisocyanate compound under polyaddition to form a polyurethane. Monohydroxy compounds, trihydroxy compounds and polyhydroxy compounds may be present in the polyol component to a lesser extent. Mono-, tri- and polyhydroxy compounds are used to regulate the chain length and degree of branching of polyurethane resins obtained by hardening encapsulating compounds.
[0030] Preferencialmente, o componente poliol está no estado líquido à temperatura ambiente. É particularmente vantajoso que o componente poliol compreenda uma porcentagem de compostos de diol líquidos. O componente poliol também pode conter compostos de diol que sejam, eles mesmos, sólidos, ceráceos ou viscosos. Nesse caso, é vantajoso que esses compostos de diol sejam dissolvidos em uma porcentagem de compostos de diol líquidos. O componente poliol usado de acordo com o método da invenção tem uma viscosidade de 200-5.500 mPa*s, preferencialmente 300-5.000 mPa*s, medida a 25 °C com um viscosímetro VT550 da empresa Haake, Alemanha, em nível r.3 (30 rpm) com o uso de um rotor “MV1 (MV-DIN)” da empresa Haake (taxa de cisalhamento de 38,7/s). Uma baixa viscosidade para o componente poliol possibilita bom processamento do composto de encapsulamento durante a vida útil, em particular uma incorporação completa das membranas de fibra oca no composto de encapsulamento.[0030] Preferably, the polyol component is in a liquid state at room temperature. It is particularly advantageous that the polyol component comprises a percentage of liquid diol compounds. The polyol component may also contain diol compounds that are themselves solid, waxy or viscous. In this case, it is advantageous for these diol compounds to be dissolved in a percentage of liquid diol compounds. The polyol component used according to the method of the invention has a viscosity of 200-5,500 mPa*s, preferably 300-5,000 mPa*s, measured at 25 °C with a VT550 viscometer from the company Haake, Germany, at level r.3 (30 rpm) using a “MV1 (MV-DIN)” rotor from the company Haake (shear rate 38.7/s). A low viscosity for the polyol component enables good processing of the encapsulation compound during the service life, in particular a complete incorporation of the hollow fiber membranes into the encapsulation compound.
[0031] O composto que contém o aduto contendo grupo isocianato é preferencialmente misturado com o componente poliol em um recipiente enquanto é agitado e forma o composto de encapsulamento. A mistura inicia o processo de endurecimento do composto de encapsulamento para formar resina de poliuretano. Primeiramente, a viscosidade do composto de encapsulamento ainda líquido diminui, visto que a temperatura aumenta quando a reação se inicia. À medida que a reação progride, no entanto, a viscosidade aumenta de modo acentuado até o endurecimento completo, apesar do aumento adicional da temperatura. Cruzar um mínimo de viscosidade garante boa processabilidade e, desse modo, também possibilita que o encapsulamento incorpore completamente as membranas de fibra oca, apensar da existência de aduto contendo isocianato no composto de encapsulamento. A densidade de embalamento das membranas de fibra oca deve, desse modo, ser considerada; isto é, que uma densidade de embalamento potencial particularmente alta pode necessitar de uma viscosidade de composto de encapsulamento mais baixa, que, nesse caso, também pode limitar a concentração de aduto aplicável no composto de encapsulamento. As membranas de fibra oca são preferencialmente encapsuladas em um processo de fundição por imersão ou em um processo de rotação. Em um “processo de fundição por imersão”, uma seção das membranas de fibra oca fornecidas é imersa no composto de encapsulamento líquido e subsequentemente endurecida. O composto de encapsulamento líquido, desse modo, se espalha entre as membranas de fibra oca por ação capilar. Em um “processo de rotação”, o feixe de membrana de fibra oca fornecido é rotacionado. Durante a rotação, o composto de encapsulamento é fornecido a uma seção das membranas de fibra oca que formam a zona de encapsulamento. O composto de encapsulamento líquido se espalha entre as membranas de fibra oca por ação capilar e forças centrífugas. Em relação ao processo de rotação, faz- se referência ao pedido europeu da requerente EP 2 024 067 A1.[0031] The compound containing the isocyanate group-containing adduct is preferably mixed with the polyol component in a container while being stirred and forms the encapsulation compound. The mixture begins the process of hardening the encapsulation compound to form polyurethane resin. Firstly, the viscosity of the still liquid encapsulation compound decreases, as the temperature increases when the reaction begins. As the reaction progresses, however, the viscosity increases markedly until complete hardening despite the further increase in temperature. Crossing a minimum viscosity guarantees good processability and, therefore, also allows the encapsulation to completely incorporate the hollow fiber membranes, despite the existence of an isocyanate-containing adduct in the encapsulation compound. The packing density of hollow fiber membranes must therefore be considered; that is, that a particularly high potential packing density may necessitate a lower encapsulation compound viscosity, which in this case may also limit the applicable adduct concentration in the encapsulation compound. Hollow fiber membranes are preferably encapsulated in a dip casting process or a spin process. In a “dip casting process”, a section of the supplied hollow fiber membranes is immersed into the liquid encapsulation compound and subsequently hardened. The liquid encapsulation compound thereby spreads between the hollow fiber membranes by capillary action. In a “rotating process”, the supplied hollow fiber membrane bundle is rotated. During rotation, the encapsulation compound is supplied to a section of the hollow fiber membranes that form the encapsulation zone. The liquid encapsulation compound spreads between the hollow fiber membranes by capillary action and centrifugal forces. Regarding the rotation process, reference is made to the applicant's European application EP 2 024 067 A1.
[0032] Visto que o composto de encapsulamento se autocura formando uma resina de poliuretano por poliadição diretamente após a mistura, o composto de encapsulamento tipicamente endurece em 1 h à temperatura ambiente. Alternativamente, temperaturas de até 80 °C, ou até 70 °C, ou até 60 °C, em particular até 45 °C, podem facilitar o endurecimento e podem resultar em redução dos tempos de cura de menos de 20 minutos.[0032] Since the encapsulation compound self-heals by forming a polyurethane resin by polyaddition directly after mixing, the encapsulation compound typically hardens in 1 h at room temperature. Alternatively, temperatures of up to 80°C, or up to 70°C, or up to 60°C, in particular up to 45°C, may facilitate hardening and may result in curing times being reduced to less than 20 minutes.
[0033] Em uma implementação do primeiro aspecto, o método da invenção é caracterizado pelas partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi terem um tamanho de partícula ponderal médio de 200 nm ou menos, preferencialmente 150 nm ou menos, mais preferencialmente 100 nm ou menos, mais preferencialmente 50 nm ou menos, e pelo menos 1 nm ou mais, ou 2 nm ou mais, ou 5 nm ou mais. O tamanho de partícula ponderal médio pode ser determinado por métodos conhecidos, por exemplo, por difração a laser. No entanto, o mesmo também pode ser determinado por meio de microscopia eletrônica de transmissão. Uma amostra das partículas é, para esse fim, medida no microscópio eletrônico de transmissão, em que o diâmetro e a razão de aspecto para partículas alongadas são determinados para um número de partículas (aprox. 1.000). Uma distribuição de tamanho de partícula pode ser determinada a partir do mesmo. Esse método é particularmente preferencial com tamanhos pequenos de partícula abaixo de 50 nm.[0033] In an implementation of the first aspect, the method of the invention is characterized by the inorganic particles containing hydroxy group having a weight average particle size of 200 nm or less, preferably 150 nm or less, more preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and at least 1 nm or more, or 2 nm or more, or 5 nm or more. The weight average particle size can be determined by known methods, for example, by laser diffraction. However, the same can also be determined using transmission electron microscopy. A sample of the particles is for this purpose measured in the transmission electron microscope, whereby the diameter and aspect ratio for elongated particles are determined for a number of particles (approx. 1,000). A particle size distribution can be determined from it. This method is particularly preferred with small particle sizes below 50 nm.
[0034] Partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi de baixo tamanho de partícula ponderal médio são preferenciais, visto que eles podem ter uma porcentagem maior de grupos hidróxi e, assim, possibilitar um número maior de grupos uretano nos aduto contendo grupo isocianato resultante. No entanto, é difícil trabalhar com partículas contendo grupo hidróxi que têm tamanho de partícula excessivamente pequeno devido à aglomeração que ocorre, tornando a saturação mais completa possível dos grupos hidróxi não mais capaz de ser suficientemente garantida, de modo que potencialmente um aumento ligeiramente inferior no ponto de transição vítrea deve ser obtido.[0034] Inorganic particles containing hydroxy groups of low weight average particle size are preferred, as they can have a greater percentage of hydroxy groups and thus enable a greater number of urethane groups in the resulting isocyanate group-containing adducts. However, it is difficult to work with hydroxy group-containing particles that have excessively small particle size due to the agglomeration that occurs, making the most complete possible saturation of the hydroxy groups no longer able to be sufficiently guaranteed, so potentially a slightly lower increase in glass transition point must be obtained.
[0035] Em uma outra implementação do primeiro aspecto da invenção, o método para encapsular as membranas de fibra oca é caracterizado por a porcentagem das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi corresponder a 2,3 % em peso ou menos, preferencialmente 1,3 % em peso ou menos, mais preferencialmente 0,75 % em peso ou menos, mais preferencialmente 0,6 % em peso ou menos, e 0,01 % em peso ou mais, preferencialmente 0,05 % em peso ou mais, mais preferencialmente 0,1 % em peso ou mais, mais preferencialmente 0,15 % em peso ou mais, ou 2,3 % em peso ou menos e 0,01 % em peso ou mais, preferencialmente 1,3 % em peso ou menos e 0,05 % em peso ou mais, mais preferencialmente 0,75 % em peso ou menos e 0,1 % em peso ou mais, mais preferencialmente 0,6 % em peso ou menos e 0,15 % em peso ou mais em relação ao peso total do composto de encapsulamento.[0035] In another implementation of the first aspect of the invention, the method for encapsulating hollow fiber membranes is characterized in that the percentage of inorganic particles containing hydroxy group corresponds to 2.3% by weight or less, preferably 1.3% by weight. weight or less, more preferably 0.75 wt% or less, more preferably 0.6 wt% or less, and 0.01 wt% or more, preferably 0.05 wt% or more, most preferably 0. 1% by weight or more, more preferably 0.15% by weight or more, or 2.3% by weight or less and 0.01% by weight or more, preferably 1.3% by weight or less and 0.05 % by weight or more, more preferably 0.75% by weight or less and 0.1% by weight or more, more preferably 0.6% by weight or less and 0.15% by weight or more relative to the total weight of the encapsulation compound.
[0036] O volume de partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi usado também depende do volume dos grupos isocianato presentes no componente isocianato. Em particular, quando a porcentagem de partículas contendo grupo hidróxi é acentuadamente alta, há o risco de reticulação macroscópica excessiva. Além disso, a viscosidade do composto de encapsulamento pode aumentar tão expressivamente que filtros de membrana de fibra oca de densidade de embalamento particularmente alta podem não ser mais ser produzidos confiavelmente de maneira estanque à pressão. Por outro lado, uma porcentagem que é excessivamente baixa pode potencialmente resultar em um aumento inferior na temperatura vítrea das resinas de poliuretano obtidas por meio do método da invenção.[0036] The volume of inorganic particles containing hydroxy group used also depends on the volume of isocyanate groups present in the isocyanate component. In particular, when the percentage of hydroxy group-containing particles is markedly high, there is a risk of excessive macroscopic cross-linking. Furthermore, the viscosity of the encapsulating compound can increase so significantly that hollow fiber membrane filters of particularly high packing density can no longer be reliably produced in a pressure-tight manner. On the other hand, a percentage that is excessively low can potentially result in a lower increase in the glass temperature of polyurethane resins obtained using the method of the invention.
[0037] Em uma implementação do primeiro aspecto da invenção, o método para encapsular as membranas de fibra oca é caracterizado por as partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi serem partículas que contêm dióxido de silício (SiO2), dióxido de zircônio (ZrO2), óxido de alumínio (Al2O3) ou dióxido de titânio (TiO2) ou misturas dessas partículas. Partículas contendo grupo hidróxi feitas de dióxido de titânio, alumina ou silício são particularmente vantajosas, visto que elas são estáveis em relação a grupos hidróxi ligados à superfície e o número de grupos hidróxi pode ser determinado com precisão suficiente. Saber precisamente o número de grupos hidróxi das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi serve para ser capaz de adaptar a razão estequiométrica necessária dos grupos isocianato do componente isocianato e dos grupos hidróxi no componente poliol à produção do composto de encapsulamento. Ademais, partículas de dióxido de titânio, alumina e silício estão pronta e economicamente disponíveis.[0037] In an implementation of the first aspect of the invention, the method for encapsulating hollow fiber membranes is characterized in that the inorganic particles containing hydroxy group are particles containing silicon dioxide (SiO2), zirconium dioxide (ZrO2), aluminum (Al2O3) or titanium dioxide (TiO2) or mixtures of these particles. Hydroxy group-containing particles made of titanium dioxide, alumina or silicon are particularly advantageous, as they are stable with respect to surface-bound hydroxy groups and the number of hydroxy groups can be determined with sufficient precision. Knowing precisely the number of hydroxy groups of the hydroxy group-containing inorganic particles serves to be able to adapt the necessary stoichiometric ratio of the isocyanate groups of the isocyanate component and the hydroxy groups in the polyol component to the production of the encapsulation compound. Furthermore, titanium dioxide, alumina and silicon particles are readily and economically available.
[0038] Em uma outra implementação do primeiro aspecto da invenção, o método para encapsular as membranas de fibra oca é caracterizado por as partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi terem um número de grupos hidróxi de 1x10-5 mol/g a 1x10-2 mol/g, preferencialmente 5x10-4 mol/g a 1x10-2 mol/g, em relação à massa das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi. A essas razões de concentração para os grupos hidróxi na superfície das partículas contendo grupo hidróxi, a formação de aduto junto com aumento associado na temperatura de transição vítrea é particularmente vantajosa.[0038] In another implementation of the first aspect of the invention, the method for encapsulating hollow fiber membranes is characterized in that the hydroxy group-containing inorganic particles have a number of hydroxy groups from 1x10-5 mol/g to 1x10-2 mol/g , preferably 5x10-4 mol/g to 1x10-2 mol/g, in relation to the mass of the inorganic particles containing hydroxy group. At these concentration ratios for hydroxy groups on the surface of hydroxy group-containing particles, adduct formation along with associated increase in glass transition temperature is particularly advantageous.
[0039] Em uma outra implementação do primeiro aspecto, o método da invenção é caracterizado por as partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi serem secas até um peso constante a temperaturas de 100 °C a 150 °C antes da reação com o componente isocianato. Secar as partículas contendo grupo hidróxi resulta na eliminação a água adsorvida na superfície da partícula. A água leva a reações adversas com o componente isocianato e afeta negativamente a produção do composto de encapsulamento e o processo de endurecimento. Secar as partículas acima de 100 °C é eficaz na eliminação da água adsorvida. Uma temperatura de secagem excessivamente alta pode levar à clivagem dos grupos hidróxi ligados à superfície e deve, portanto, ser evitada. Em uma outra implementação do primeiro aspecto da invenção, o método para encapsular as membranas de fibra oca é caracterizado pelo fato de que o composto tem uma razão molar de grupos isocianato de componente isocianato para grupos hidróxi das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi de pelo menos 100 para 1, preferencialmente pelo menos 1.000:1. Tal razão molar se mostrou vantajosa visto que garante saturação suficiente dos grupos hidróxi das partículas. De modo semelhante, a razão molar pré- selecionada deixa um número suficiente de grupos isocianato livres, responsáveis pelo desenvolvimento subsequente da resina de poliuretano. Observou-se adicionalmente que uma razão molar que é excessivamente baixa pode levar à reação de uma molécula de di-isocianato com um grupo isocianato para formar uma ligação de uretano com um grupo hidróxi e à ab-reação de um segundo grupo isocianato, ao mesmo tempo, com um grupo hidróxi adicional. Se a razão molar for mantida, há aumentos particularmente altos na temperatura de transição vítrea.[0039] In another implementation of the first aspect, the method of the invention is characterized in that the inorganic particles containing hydroxy group are dried to a constant weight at temperatures of 100 ° C to 150 ° C before reacting with the isocyanate component. Drying the particles containing hydroxy group results in the elimination of water adsorbed on the particle surface. Water leads to adverse reactions with the isocyanate component and negatively affects the production of the encapsulating compound and the hardening process. Drying particles above 100°C is effective in eliminating adsorbed water. An excessively high drying temperature can lead to cleavage of surface-bound hydroxy groups and should therefore be avoided. In another implementation of the first aspect of the invention, the method for encapsulating the hollow fiber membranes is characterized by the fact that the compound has a molar ratio of isocyanate groups of the isocyanate component to hydroxy groups of the hydroxy group-containing inorganic particles of at least 100 to 1, preferably at least 1,000:1. This molar ratio proved to be advantageous as it ensures sufficient saturation of the hydroxy groups of the particles. Similarly, the pre-selected molar ratio leaves a sufficient number of free isocyanate groups, responsible for the subsequent development of the polyurethane resin. It has further been observed that a molar ratio that is excessively low can lead to the reaction of a diisocyanate molecule with an isocyanate group to form a urethane bond with a hydroxy group and the abreaction of a second isocyanate group, at the same time, with an additional hydroxy group. If the molar ratio is maintained, there are particularly high increases in the glass transition temperature.
[0040] Em uma outra implementação do primeiro aspecto da invenção, o método da invenção é caracterizado pelo ajuste de uma razão molar quase estequiométrica de 0,9 - 1,1 a 1,1 - 0,9, preferencialmente 0,99 - 1,01 a 1,01 - 0,99 para os grupos hidróxi do componente poliol e os grupos isocianato livres do composto que contêm o aduto contendo grupo isocianato. É particularmente preferencial um ajuste exato de 1 para 1 das razões molares. Altas conversões do componente poliol com o composto que contém o aduto contendo isocianato podem ser alcançadas por meio do ajuste da razão molar. Desse modo, evita-se que o teor de monômero residual no composto de encapsulamento endureça formando resina de poliuretano que, por exemplo, pode ser eluída por filtração das membranas de fibra oca encapsuladas.[0040] In another implementation of the first aspect of the invention, the method of the invention is characterized by adjusting a quasi-stoichiometric molar ratio of 0.9 - 1.1 to 1.1 - 0.9, preferably 0.99 - 1 .01 to 1.01 - 0.99 for the hydroxy groups of the polyol component and the free isocyanate groups of the compound containing the isocyanate group-containing adduct. An exact 1 to 1 adjustment of the molar ratios is particularly preferred. High conversions of the polyol component with the compound containing the isocyanate-containing adduct can be achieved by adjusting the molar ratio. In this way, the residual monomer content in the encapsulation compound is prevented from hardening to form polyurethane resin, which, for example, can be eluted by filtration from the encapsulated hollow fiber membranes.
[0041] Em um segundo aspecto, a invenção se refere a um filtro de membrana de fibra oca que compreende uma pluralidade de membranas de fibra oca encapsuladas em uma resina de poliuretano em pelo menos uma zona de encapsulamento caracterizado pelo fato de que a resina de poliuretano compreende pelo menos 0,01 % a 2,3 % em peso de partículas inorgânicas ligadas na resina de poliuretano por meio de ligações de uretano em relação ao peso total da resina de poliuretano. O volume das partículas inorgânicas também depende do volume das ligações de uretano capazes de serem formadas entre as partículas inorgânicas e a resina de poliuretano. Em particular, com uma porcentagem de partícula inorgânica excessivamente alta, que pode ocorrer com as partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi de acordo com uma implementação do primeiro aspecto da invenção, há o risco de o composto de encapsulamento não ser capaz de se converter na resina de poliuretano. Com uma porcentagem excessivamente baixa, o aumento na temperatura vítrea da resina de poliuretano é excessivamente baixo.[0041] In a second aspect, the invention relates to a hollow fiber membrane filter comprising a plurality of hollow fiber membranes encapsulated in a polyurethane resin in at least one encapsulation zone characterized by the fact that the polyurethane resin Polyurethane comprises at least 0.01% to 2.3% by weight of inorganic particles bound in the polyurethane resin by means of urethane bonds relative to the total weight of the polyurethane resin. The volume of the inorganic particles also depends on the volume of urethane bonds capable of being formed between the inorganic particles and the polyurethane resin. In particular, with an excessively high inorganic particle percentage, which may occur with the hydroxy group-containing inorganic particles according to an implementation of the first aspect of the invention, there is a risk that the encapsulation compound will not be able to convert into the resin. polyurethane. At an excessively low percentage, the increase in glass temperature of the polyurethane resin is excessively low.
[0042] Em uma implementação do segundo aspecto da invenção, o filtro de membrana de fibra oca é caracterizado pelo fato de que as partículas inorgânicas ligadas na resina de poliuretano pelas ligações de uretano são partículas de dióxido de silício (SiO2), dióxido de zircônio (ZrO2), óxido de alumínio (Al2O3) ou dióxido de titânio (TiO2) ou misturas dessas partículas. Partículas contendo dióxido de titânio e contendo sílica são particularmente vantajosas visto que o tamanho de partícula e as ligações de uretano podem ser determinados com precisão suficiente. Saber o número de ligações de uretano pelo qual as partículas são incorporadas na resina de poliuretano é importante a fim de ser capaz de regular a estabilidade térmica da resina de poliuretano.[0042] In an implementation of the second aspect of the invention, the hollow fiber membrane filter is characterized by the fact that the inorganic particles bound in the polyurethane resin by the urethane bonds are particles of silicon dioxide (SiO2), zirconium dioxide (ZrO2), aluminum oxide (Al2O3) or titanium dioxide (TiO2) or mixtures of these particles. Titanium dioxide-containing and silica-containing particles are particularly advantageous since the particle size and urethane bonds can be determined with sufficient precision. Knowing the number of urethane bonds by which particles are incorporated into the polyurethane resin is important in order to be able to regulate the thermal stability of the polyurethane resin.
[0043] Em uma outra implementação do segundo aspecto da invenção, o filtro de membrana de fibra oca é caracterizado pelo fato de que as partículas inorgânicas têm um tamanho de partícula ponderal médio de 200 nm ou menos, preferencialmente 150 nm ou menos, mais preferencialmente 100 nm ou menos, mais preferencialmente 50 nm ou menos, e pelo menos 1 nm ou mais, ou 2 nm ou mais, ou 5 nm ou mais. Tamanhos de partícula médios menores são preferenciais visto que essas partículas exibem um número maior de grupos hidróxi. Tamanhos de partícula que são excessivamente pequenos podem ser desvantajosos devido à aglomeração.[0043] In another implementation of the second aspect of the invention, the hollow fiber membrane filter is characterized by the fact that the inorganic particles have a weight average particle size of 200 nm or less, preferably 150 nm or less, more preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and at least 1 nm or more, or 2 nm or more, or 5 nm or more. Smaller average particle sizes are preferred as these particles exhibit a greater number of hydroxy groups. Particle sizes that are excessively small can be disadvantageous due to agglomeration.
[0044] Em uma outra implementação do segundo aspecto da invenção, o filtro de membrana de fibra oca é caracterizado pelo fato de que a resina de poliuretano corresponde a 1,3 % em peso ou menos, preferencialmente 0,75 % em peso ou menos, mais preferencialmente 0,6 % em peso ou menos, e 0,05 % em peso ou mais, mais preferencialmente 0,1 % em peso ou mais, mais preferencialmente 0,15 % em peso ou mais, ou 1,3 % em peso ou menos e 0,05 % em peso ou mais, mais preferencialmente 0,75 % em peso ou menos e 0,1 % em peso ou mais, mais preferencialmente 0,6 % em peso ou menos e 0,15 % em peso, em que as porcentagens em peso são baseadas no peso total da resina de poliuretano.[0044] In another implementation of the second aspect of the invention, the hollow fiber membrane filter is characterized by the fact that the polyurethane resin corresponds to 1.3% by weight or less, preferably 0.75% by weight or less , more preferably 0.6% by weight or less, and 0.05% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.15% by weight or more, or 1.3% by weight weight or less and 0.05 wt% or more, more preferably 0.75 wt% or less and 0.1 wt% or more, more preferably 0.6 wt% or less and 0.15 wt% , where weight percentages are based on the total weight of the polyurethane resin.
[0045] Em uma outra implementação do segundo aspecto da invenção, o filtro de membrana de fibra oca é caracterizado pelo fato de que a resina de poliuretano tem uma temperatura de transição vítrea que é de 3 °C ou superior, preferencialmente 5 °C ou superior, mais preferencialmente 7 °C ou superior, ou preferencialmente até 12 °C, mais preferencialmente até 14 °C superior a uma resina de poliuretano equivalente que não compreende quaisquer partículas inorgânicas ligadas a uretano, mas ainda produzidas a partir do mesmo componente isocianato e do mesmo componente poliol. A temperatura de transição vítrea é determinada de acordo com o “método de medição de DSC”. Mostrou-se que a resina de poliuretano contendo partículas inorgânicas ligadas a uretano tem maior resistência à temperatura. Isso é particularmente importante com filtros de água que são operados a temperatura mais elevada. Os filtros de membrana de fibra oca da invenção, nesse caso, exibem estabilidade particularmente boa, em particular resistência hidrolítica.[0045] In another implementation of the second aspect of the invention, the hollow fiber membrane filter is characterized by the fact that the polyurethane resin has a glass transition temperature that is 3 °C or higher, preferably 5 °C or higher. higher, more preferably 7°C or higher, or preferably up to 12°C, more preferably up to 14°C higher than an equivalent polyurethane resin not comprising any urethane-bound inorganic particles, but still produced from the same isocyanate component and of the same polyol component. The glass transition temperature is determined according to the “DSC measurement method”. Polyurethane resin containing urethane-bonded inorganic particles has been shown to have greater temperature resistance. This is particularly important with water filters that are operated at higher temperatures. The hollow fiber membrane filters of the invention in this case exhibit particularly good stability, in particular hydrolytic resistance.
[0046] Em uma modalidade adicional do segundo aspecto da invenção, o filtro de membrana de fibra oca é caracterizado pelo fato de que as membranas de fibra oca são encapsuladas em resina de poliuretano, conforme pelo menos uma das modalidades de acordo com o primeiro aspecto.[0046] In a further embodiment of the second aspect of the invention, the hollow fiber membrane filter is characterized by the fact that the hollow fiber membranes are encapsulated in polyurethane resin, according to at least one of the embodiments according to the first aspect .
[0047] Em uma modalidade adicional do segundo aspecto da invenção, o filtro de membrana de fibra oca é caracterizado pelo fato de que a densidade de embalamento de preenchimento de espaço das membranas de fibra oca no alojamento do filtro de membrana de fibra oca corresponde a 50 a 70 %, em particular 60 a 70 %, mais particularmente 55 a 65 %. No caso de filtros de membrana de fibra oca cilíndricos que têm membranas de fibra oca do mesmo diâmetro, a densidade de embalamento resulta do quadrado do diâmetro das membranas de fibra oca para o diâmetro do alojamento: - quando n indica o número de fibras ocas, - quando d(fibra) indica o diâmetro da membrana de fibra oca; diâmetro medido a partir a superfície de membrana externa (diâmetro externo), - quando d(alojamento) indica o diâmetro do alojamento; medido como a largura interna do alojamento (diâmetro interno). Com essas altas densidades de embalamento, é particularmente difícil fornecer encapsulamento estanque à pressão e estanque à água das fibras ocas do filtro de membrana de fibra oca. Por um lado, o composto de encapsulamento precisa ter uma viscosidade particularmente baixa antes do endurecimento, visto que os espaços entre as fibras são particularmente fechados; por outro lado, deseja-se boa resistência ao calor e água quente, o que os compostos de encapsulamento de baixa viscosidade frequentemente não alcançam. Filtros de membrana de fibra oca que compreendem a resina de poliuretano da invenção são encapsulados de maneira estanque à pressão e exibem uma alta resistência à temperatura.[0047] In a further embodiment of the second aspect of the invention, the hollow fiber membrane filter is characterized by the fact that the space-filling packing density of the hollow fiber membranes in the housing of the hollow fiber membrane filter corresponds to 50 to 70%, in particular 60 to 70%, more particularly 55 to 65%. In the case of cylindrical hollow fiber membrane filters that have hollow fiber membranes of the same diameter, the packing density results from the square of the diameter of the hollow fiber membranes to the diameter of the housing: - when n indicates the number of hollow fibers, - when d(fiber) indicates the diameter of the hollow fiber membrane; diameter measured from the outer membrane surface (outer diameter), - when d(housing) indicates the diameter of the housing; measured as the internal width of the housing (internal diameter). With such high packing densities, it is particularly difficult to provide pressure-tight and water-tight encapsulation of the hollow fibers of the hollow fiber membrane filter. On the one hand, the encapsulation compound needs to have a particularly low viscosity before hardening, since the spaces between the fibers are particularly closed; on the other hand, good resistance to heat and hot water is desired, which low viscosity encapsulating compounds often do not achieve. Hollow fiber membrane filters comprising the polyurethane resin of the invention are encapsulated in a pressure-tight manner and exhibit high temperature resistance.
[0048] Um terceiro aspecto da invenção se refere ao aduto contendo grupo isocianato, obtido por reação de pelo menos um componente isocianato contendo pelo menos um composto de di-isocianato e partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi, em que pelo menos uma porção dos grupos hidróxi das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi são reagidas com pelo menos uma porção dos grupos isocianato do componente isocianato formando uma ligação de uretano, e em que grupos isocianato livres estão presentes no aduto obtido. O aduto contendo grupo isocianato tem a vantagem de ser capaz de ser misturado junto com um componente poliol formando um composto endurecível de encapsulamento que garante boa processabilidade ao longo da vida útil e incorporação completa das membranas de fibra oca no composto de encapsulamento. Além disso, o aduto contendo grupo isocianato oferece a vantagem de o composto de encapsulamento endurecido que forma a resina de poliuretano ter uma temperatura de transição vítrea mais elevada, e a resina de poliuretano, desse modo, tem estabilidade térmica melhorada em aplicações de filtração a temperaturas elevadas.[0048] A third aspect of the invention relates to the adduct containing isocyanate group, obtained by reacting at least one isocyanate component containing at least one diisocyanate compound and inorganic particles containing hydroxy group, in which at least a portion of the hydroxy groups of the hydroxy group-containing inorganic particles are reacted with at least a portion of the isocyanate groups of the isocyanate component forming a urethane bond, and in which free isocyanate groups are present in the obtained adduct. The isocyanate group-containing adduct has the advantage of being able to be mixed together with a polyol component forming a hardenable encapsulation compound that ensures good processability throughout the service life and complete incorporation of the hollow fiber membranes into the encapsulation compound. Furthermore, the isocyanate group-containing adduct offers the advantage that the hardened encapsulating compound forming the polyurethane resin has a higher glass transition temperature, and the polyurethane resin thereby has improved thermal stability in air filtration applications. elevated temperatures.
[0049] Em uma modalidade do terceiro aspecto, o aduto contendo grupo isocianato é caracterizado por pelo menos 70 %, preferencialmente pelo menos 90 %, mais preferencialmente pelo menos 98 % de todos os grupos hidróxi reativos das partículas inorgânicas se converterem em ligações de uretano. Nesse contexto, “reativo” deve ser entendido como a reatividade em relação a grupos isocianato em termos de conversão em uma ligação de uretano. Boa saturação para os grupos hidróxi de partícula inorgânica inventivamente gera um alto aumento do ponto de transição vítrea e, assim, uma resina de poliuretano com boa resistência hidrolítica.[0049] In an embodiment of the third aspect, the isocyanate group-containing adduct is characterized in that at least 70%, preferably at least 90%, more preferably at least 98% of all reactive hydroxy groups of the inorganic particles are converted into urethane bonds . In this context, “reactive” should be understood as reactivity towards isocyanate groups in terms of conversion to a urethane bond. Good saturation for the inorganic particle hydroxy groups inventively generates a high increase in the glass transition point and thus a polyurethane resin with good hydrolytic resistance.
[0050] Em uma modalidade do terceiro aspecto, o aduto contendo grupo isocianato é caracterizado por a razão molar das ligações de uretano de partícula inorgânica para grupos isocianato livres corresponder a 1 para 100 até 1 para 10.000, preferencialmente 1:1.000 até 1:10.000. Essas razões molares se provaram vantajosas visto que elas garantem saturação suficiente dos grupos hidróxi das partículas. De modo semelhante, a razão molar pré-selecionada deixa um número suficiente de grupos isocianato livres, responsáveis pelo desenvolvimento subsequente da resina de poliuretano. Observou-se adicionalmente que uma razão molar que é excessivamente baixa pode levar à reação de uma molécula de di-isocianato com um grupo isocianato para formar uma ligação de uretano com um grupo hidróxi e à ab-reação de um segundo grupo isocianato, ao mesmo tempo, com um grupo hidróxi adicional. Se a razão molar for mantida, há aumentos particularmente altos na temperatura de transição vítrea.[0050] In an embodiment of the third aspect, the isocyanate group-containing adduct is characterized in that the molar ratio of inorganic particle urethane bonds to free isocyanate groups corresponds to 1 to 100 to 1 to 10,000, preferably 1:1,000 to 1:10,000 . These molar ratios proved to be advantageous as they ensure sufficient saturation of the hydroxy groups of the particles. Similarly, the preselected molar ratio leaves a sufficient number of free isocyanate groups, responsible for the subsequent development of the polyurethane resin. It has further been observed that a molar ratio that is excessively low can lead to the reaction of a diisocyanate molecule with an isocyanate group to form a urethane bond with a hydroxy group and the abreaction of a second isocyanate group, at the same time, with an additional hydroxy group. If the molar ratio is maintained, there are particularly high increases in the glass transition temperature.
[0051] Em uma modalidade adicional do terceiro aspecto da invenção, o aduto contendo grupo isocianato é caracterizado pelo fato de que as partículas inorgânicas são partículas que consistem em dióxido de silício (SiO2), dióxido de zircônio (ZrO2), óxido de alumínio (Al2O3) ou dióxido de titânio (TiO2) ou misturas dessas partículas. Partículas contendo grupo hidróxi feitas de dióxido de titânio, alumina ou silício são particularmente vantajosas, visto que elas são estáveis em relação a grupos hidróxi ligados à superfície e o número de grupos hidróxi pode ser determinado com precisão suficiente. Saber precisamente o número de grupos hidróxi das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi serve para ser capaz de adaptar a razão estequiométrica necessária dos grupos isocianato do componente isocianato e dos grupos hidróxi no componente poliol à produção do composto de encapsulamento. Ademais, partículas de dióxido de titânio, alumina e silício estão pronta e economicamente disponíveis.[0051] In a further embodiment of the third aspect of the invention, the isocyanate group-containing adduct is characterized by the fact that the inorganic particles are particles consisting of silicon dioxide (SiO2), zirconium dioxide (ZrO2), aluminum oxide ( Al2O3) or titanium dioxide (TiO2) or mixtures of these particles. Hydroxy group-containing particles made of titanium dioxide, alumina or silicon are particularly advantageous, as they are stable with respect to surface-bound hydroxy groups and the number of hydroxy groups can be determined with sufficient precision. Knowing precisely the number of hydroxy groups of the hydroxy group-containing inorganic particles serves to be able to adapt the necessary stoichiometric ratio of the isocyanate groups of the isocyanate component and the hydroxy groups in the polyol component to the production of the encapsulation compound. Furthermore, titanium dioxide, alumina and silicon particles are readily and economically available.
[0052] Em uma modalidade adicional do terceiro aspecto da invenção, o aduto contendo grupo isocianato é caracterizado pelo fato de que as partículas inorgânicas têm um tamanho de partícula ponderal médio de 200 nm ou menos, preferencialmente 150 nm ou menos, mais preferencialmente 100 nm ou menos, mais preferencialmente 50 nm ou menos, e pelo menos 1 nm ou mais, ou 2 nm ou mais, ou 5 nm ou mais. Em uma modalidade adicional do terceiro aspecto da invenção, o aduto contendo grupo isocianato é caracterizado pelo fato de que o número de ligações de uretano entre o componente isocianato e as partículas inorgânicas corresponde a 1x10-5 mol/g a 1x10-2 mol/g, preferencialmente 5x10-4 mol/g a 1x10-2 mol/g, em relação à massa das partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi. A essas razões de concentração para os grupos hidróxi na superfície das partículas contendo grupo hidróxi, a formação de aduto junto com aumento associado na temperatura de transição vítrea é particularmente vantajosa.[0052] In a further embodiment of the third aspect of the invention, the isocyanate group-containing adduct is characterized by the fact that the inorganic particles have a weight average particle size of 200 nm or less, preferably 150 nm or less, more preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and at least 1 nm or more, or 2 nm or more, or 5 nm or more. In a further embodiment of the third aspect of the invention, the isocyanate group-containing adduct is characterized by the fact that the number of urethane bonds between the isocyanate component and the inorganic particles corresponds to 1x10-5 mol/g to 1x10-2 mol/g, preferably 5x10-4 mol/g to 1x10-2 mol/g, in relation to the mass of the inorganic particles containing hydroxy group. At these concentration ratios for hydroxy groups on the surface of hydroxy group-containing particles, adduct formation along with associated increase in glass transition temperature is particularly advantageous.
[0053] Em um quarto aspecto, a invenção se refere ao uso de um aduto contendo isocianato, conforme pelo menos uma modalidade de acordo com o terceiro aspecto, em um método para encapsular uma pluralidade de membranas de fibra oca.[0053] In a fourth aspect, the invention relates to the use of an isocyanate-containing adduct, according to at least one embodiment according to the third aspect, in a method for encapsulating a plurality of hollow fiber membranes.
[0054] Uma implementação adicional do quarto aspecto se refere ao uso de um aduto contendo isocianato, conforme pelo menos uma modalidade de acordo com o terceiro aspecto, para encapsular uma pluralidade de membranas de fibra oca na produção de módulos de filtro para nanofiltração, ultrafiltração ou microfiltração.[0054] A further implementation of the fourth aspect relates to the use of an isocyanate-containing adduct, according to at least one embodiment according to the third aspect, to encapsulate a plurality of hollow fiber membranes in the production of filter modules for nanofiltration, ultrafiltration or microfiltration.
[0055] Componente poliol: Arathane CW 5631 da empresa Huntsman componente isocianato: Arathane HY 5610 da empresa Huntsman partículas inorgânicas contendo grupo hidróxi: (1) TiO2 UV100 da empresa Huntsman 2,5 - 5 grupos hidróxi por nm2 de superfície de partícula tamanho de partícula ponderal médio 10 nm Superfície de BET 330+/- 15 m2/g (2) TiO2 P25 da empresa Evonik 4-5 grupos hidróxi por nm2 de superfície de partícula tamanho de partícula ponderal médio 20-25 nm Superfície de BET 55 m2/g (3) TiO2 AT-1 da empresa Crystal 1,4 grupos hidróxi por nm2 de superfície de partícula tamanho de partícula ponderal médio 200 nm Superfície de BET 9 m2/g (4) SiO2 Aerosil 300 da empresa Evonik 1,9 grupos hidróxi por nm2 de superfície de partícula tamanho de partícula ponderal médio 7 nm Superfície de BET 300 m2/g[0055] Polyol component: Arathane CW 5631 from the company Huntsman isocyanate component: Arathane HY 5610 from the company Huntsman inorganic particles containing hydroxy group: (1) TiO2 UV100 from the company Huntsman 2.5 - 5 hydroxy groups per nm2 of particle surface size particle weight average 10 nm BET surface 330+/- 15 m2/g (2) TiO2 P25 from Evonik 4-5 hydroxy groups per nm2 particle surface weight average particle size 20-25 nm BET surface 55 m2/ g (3) TiO2 AT-1 from Crystal company 1.4 hydroxy groups per nm2 of particle surface weight average particle size 200 nm BET surface 9 m2/g (4) SiO2 Aerosil 300 from Evonik company 1.9 hydroxy groups per nm2 of particle surface weight average particle size 7 nm BET surface 300 m2/g
[0056] Distribuições de tamanho de partícula ou tamanhos de partícula ponderais médios respectivamente de partículas finas de menos de 50 nm são determinados por meio de microscopia eletrônica de transmissão. Uma amostra das partículas é, desse modo, medida sob o microscópio eletrônico de transmissão, em que a relação de diâmetro e aspecto de partículas alongadas é determinada para um número de partículas (1.000). A distribuição de tamanho de partícula e, assim, também o tamanho de partícula ponderal médio podem ser calculados a partir da mesma. O método de difração de laser é empregado para amostras de maior tamanho de partícula ponderal médio.[0056] Particle size distributions or weight average particle sizes respectively of fine particles of less than 50 nm are determined by means of transmission electron microscopy. A sample of the particles is thereby measured under the transmission electron microscope, where the diameter and aspect ratio of elongated particles is determined for a number of particles (1,000). The particle size distribution and thus also the weight average particle size can be calculated from it. The laser diffraction method is employed for samples of larger weight-average particle size.
[0057] A temperatura vítrea é determinada com o uso de um instrumento DSC 200F3 da empresa Netsch. Amostras de 5 mg do composto de encapsulamento endurecido que forma a resina de poliuretano são usadas. As amostras coletadas são posicionadas em um cadinho de alumínio no suporte de amostra da unidade de DSC. A área do suporte de amostra é continuamente enxaguada com nitrogênio. A amostra foi aquecida em uma faixa de temperatura de -5 °C a 120 °C. A taxa de aquecimento foi de 10 °C/min. A amostra foi, após isso, resfriada a uma taxa de resfriamento de 10 °C/min. As amostras foram reaquecidas em uma faixa de temperatura de - 5 °C a 120 °C. A segunda curva de calor foi usada na análise. A transição vítrea foi determinada a partir do início da faixa de transição vítrea da curva de temperatura registrada. A Fig. 1 mostra um gráfico de uma curva de DSC para um poliuretano exemplificativo. O início é um parâmetro particularmente significativo para determinar as propriedades hidrolíticas térmicas porque pode indicar o começo dessas mudanças sob temperatura crescente. Na modalidade exemplificativa, o exemplo comparativo 1 (linha de base) é usado como o ponto de partida, e a mudança de °C no início do ponto de transição vítrea é determinada.[0057] The vitreous temperature is determined using a DSC 200F3 instrument from the company Netsch. 5 mg samples of the hardened encapsulation compound that forms the polyurethane resin are used. The collected samples are positioned in an aluminum crucible in the sample holder of the DSC unit. The sample holder area is continuously flushed with nitrogen. The sample was heated over a temperature range of -5°C to 120°C. The heating rate was 10 °C/min. The sample was then cooled at a cooling rate of 10 °C/min. Samples were reheated over a temperature range of −5°C to 120°C. The second heat curve was used in the analysis. The glass transition was determined from the beginning of the glass transition range of the recorded temperature curve. Fig. 1 shows a graph of a DSC curve for an exemplary polyurethane. Onset is a particularly significant parameter for determining thermal hydrolytic properties because it can indicate the beginning of these changes under increasing temperature. In the exemplary embodiment, comparative example 1 (baseline) is used as the starting point, and the change in °C at the beginning of the glass transition point is determined.
[0058] Para determinar a estanqueidade à pressão, a borda frontal de uma zona de encapsulamento é visualmente examinada. A borda frontal é criada cortando-se através da extremidade da zona de encapsulamento. Desse modo, isso expõe as aberturas de lado de lúmen das membranas de fibra oca na zona de encapsulamento. Uma análise visual verifica se as membranas de fibra oca na zona de encapsulamento estão densamente embaladas pela resina de poliuretano. A Fig. 2 mostra uma ilustração exemplificativa de uma borda frontal de zona de encapsulamento criada dessa maneira.[0058] To determine pressure tightness, the front edge of an encapsulation zone is visually examined. The front edge is created by cutting through the edge of the encapsulation zone. Thereby, this exposes the lumen side openings of the hollow fiber membranes in the encapsulation zone. A visual analysis verifies that the hollow fiber membranes in the encapsulation zone are densely packed by the polyurethane resin. Fig. 2 shows an exemplary illustration of an encapsulation zone front edge created in this manner.
[0059] 100 g do componente poliol são misturados com 25 g do componente isocianato formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 10.752 membranas de fibra oca que consiste em polissulfona e polivinilpirrolidona é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. As mesmas membranas são usadas em todos os exemplos. A produção de tais membranas é descrita no documento PCT/EP2017/081955. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 60,5 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona-se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. O alojamento de filtro com as fibras ocas encapsuladas de modo estanque à pressão é extraído após 30 min. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. A temperatura de transição vítrea (início) determinada é usada como a linha de base para os testes adicionais.[0059] 100 g of the polyol component are mixed with 25 g of the isocyanate component forming an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 10,752 hollow fiber membranes consisting of polysulfone and polyvinylpyrrolidone is inserted into a cylindrical filter housing having an internal diameter of 34 mm. The same membranes are used in all examples. The production of such membranes is described in document PCT/EP2017/081955. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 60.5%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. The filter housing with the pressure-tightly encapsulated hollow fibers is removed after 30 min. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The determined glass transition (start) temperature is used as the baseline for further testing.
[0060] O Aerosil 300 é seco até um peso constante a 110 °C. 23 g do Aerosil 300 são misturados com 977 g do componente isocianato e agitados por 24 h à temperatura ambiente. Um composto que contém o aduto contendo isocianato de Aerosil 300 e o componente isocianato são obtidos. 100 g do componente poliol e 25,6 g do composto obtido que contém o aduto contendo isocianato são misturados formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 10.752 membranas de fibra oca é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 60,5 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona-se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. Um encapsulamento é formado, em que as membranas de fibra oca foram embaladas pela resina de poliuretano de maneira estanque à pressão. A porcentagem de partículas de SiO2 no material de encapsulamento correspondia a 0,5 % em peso. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. O aumento na temperatura de transição vítrea da resina de poliuretano em comparação com a resina de poliuretano produzida de acordo com exemplo comparativo 1 correspondia a 6,3 °C.[0060] Aerosil 300 is dried to a constant weight at 110 °C. 23 g of Aerosil 300 are mixed with 977 g of the isocyanate component and stirred for 24 h at room temperature. A compound containing the isocyanate-containing adduct of Aerosil 300 and the isocyanate component are obtained. 100 g of the polyol component and 25.6 g of the obtained compound containing the isocyanate-containing adduct are mixed to form an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 10,752 hollow fiber membranes is inserted into a cylindrical filter housing having an inner diameter of 34 mm. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 60.5%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. An encapsulation is formed, in which the hollow fiber membranes have been packed by the polyurethane resin in a pressure-tight manner. The percentage of SiO2 particles in the encapsulation material corresponded to 0.5% by weight. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The increase in the glass transition temperature of the polyurethane resin compared to the polyurethane resin produced according to comparative example 1 corresponded to 6.3 °C.
[0061] O UV100 é seco até um peso constante a 110 °C. 53 g do UV100 são misturados com 947 g do componente isocianato e agitado por 24 h à temperatura ambiente. Um composto que contém o aduto contendo isocianato de UV100 e o componente isocianato são obtidos. 100 g do componente poliol e 26,5 g do composto obtido que contém o aduto contendo isocianato são misturados formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 10.752 membranas de fibra oca é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 60,5 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona-se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. Um encapsulamento é formado, em que as membranas de fibra oca foram embaladas pela resina de poliuretano de maneira estanque à pressão. A porcentagem de partículas inorgânicas no material de encapsulamento correspondia a 1,2 % em peso. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. O aumento na temperatura de transição vítrea da resina de poliuretano em comparação com a resina de poliuretano produzida de acordo com exemplo comparativo 1 correspondia a 7,1 °C.[0061] UV100 is dried to a constant weight at 110 °C. 53 g of UV100 are mixed with 947 g of the isocyanate component and stirred for 24 h at room temperature. A compound containing the UV100 isocyanate-containing adduct and the isocyanate component are obtained. 100 g of the polyol component and 26.5 g of the obtained compound containing the isocyanate-containing adduct are mixed to form an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 10,752 hollow fiber membranes is inserted into a cylindrical filter housing having an inner diameter of 34 mm. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 60.5%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. An encapsulation is formed, in which the hollow fiber membranes have been packed by the polyurethane resin in a pressure-tight manner. The percentage of inorganic particles in the encapsulation material corresponded to 1.2% by weight. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The increase in the glass transition temperature of the polyurethane resin compared to the polyurethane resin produced according to comparative example 1 corresponded to 7.1 ° C.
[0062] O UV100 é seco até um peso constante a 110 °C. 23 g do UV100 são misturados com 977 g do componente isocianato e agitado por 24 h à temperatura ambiente. Um composto que contém o aduto contendo isocianato de UV100 e o componente isocianato são obtidos. 100 g do componente poliol e 25,6 g do composto obtido que contém o aduto contendo isocianato são misturados formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 10.752 membranas de fibra oca é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 60,5 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona-se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. Um encapsulamento é formado, em que as membranas de fibra oca foram embaladas pela resina de poliuretano de maneira estanque à pressão. A porcentagem de partículas inorgânicas no material de encapsulamento correspondia a 0,5 % em peso. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. O aumento na temperatura de transição vítrea da resina de poliuretano em comparação com a resina de poliuretano produzida de acordo com exemplo comparativo 1 correspondia a 8 °C.[0062] UV100 is dried to a constant weight at 110 °C. 23 g of UV100 are mixed with 977 g of the isocyanate component and stirred for 24 h at room temperature. A compound containing the UV100 isocyanate-containing adduct and the isocyanate component are obtained. 100 g of the polyol component and 25.6 g of the obtained compound containing the isocyanate-containing adduct are mixed to form an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 10,752 hollow fiber membranes is inserted into a cylindrical filter housing having an inner diameter of 34 mm. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 60.5%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. An encapsulation is formed, in which the hollow fiber membranes have been packed by the polyurethane resin in a pressure-tight manner. The percentage of inorganic particles in the encapsulation material corresponded to 0.5% by weight. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The increase in the glass transition temperature of the polyurethane resin compared to the polyurethane resin produced according to comparative example 1 corresponded to 8 °C.
[0063] O UV100 é seco até um peso constante a 110 °C. 7,5 g do UV100 são misturados com 992,5 g do componente isocianato e agitado por 24 h à temperatura ambiente. Um composto que contém o aduto contendo isocianato de UV100 e o componente isocianato são obtidos. 100 g do componente poliol e 25,2 g do composto obtido que contém o aduto contendo isocianato são misturados formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 11230 membranas de fibra oca é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 63,2 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona-se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. Um encapsulamento é formado, em que as membranas de fibra oca foram embaladas pela resina de poliuretano de maneira estanque à pressão. A porcentagem de partículas inorgânicas no material de encapsulamento correspondia a 0,2 % em peso. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. O aumento na temperatura de transição vítrea da resina de poliuretano em comparação com a resina de poliuretano produzida de acordo com exemplo comparativo 1 correspondia a 4,7 °C.[0063] UV100 is dried to a constant weight at 110 °C. 7.5 g of UV100 are mixed with 992.5 g of the isocyanate component and stirred for 24 h at room temperature. A compound containing the UV100 isocyanate-containing adduct and the isocyanate component are obtained. 100 g of the polyol component and 25.2 g of the obtained compound containing the isocyanate-containing adduct are mixed to form an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 11230 hollow fiber membranes is inserted into a cylindrical filter housing having an inner diameter of 34 mm. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 63.2%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. An encapsulation is formed, in which the hollow fiber membranes have been packed by the polyurethane resin in a pressure-tight manner. The percentage of inorganic particles in the encapsulation material corresponded to 0.2% by weight. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The increase in the glass transition temperature of the polyurethane resin compared to the polyurethane resin produced according to comparative example 1 corresponded to 4.7 °C.
[0064] O P25 é seco até um peso constante a 110 °C. 53 g do P25 são misturados com 980 g do componente isocianato e agitado por 24 h à temperatura ambiente. Um composto que contém o aduto contendo isocianato de P25 e o componente isocianato são obtidos. 100 g do componente poliol e 26,5 g do composto obtido que contém o aduto contendo isocianato são misturados formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 10.752 membranas de fibra oca é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 60,5 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona- se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. Um encapsulamento é formado, em que as membranas de fibra oca foram embaladas pela resina de poliuretano de maneira estanque à pressão. A porcentagem de partículas de TiO2 no material de encapsulamento correspondia a 1,2 % em peso. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. O aumento na temperatura de transição vítrea da resina de poliuretano em comparação com a resina de poliuretano produzida de acordo com exemplo comparativo 1 correspondia a 9,5 °C.[0064] P25 is dried to a constant weight at 110 °C. 53 g of P25 are mixed with 980 g of the isocyanate component and stirred for 24 h at room temperature. A compound containing the P25 isocyanate-containing adduct and the isocyanate component are obtained. 100 g of the polyol component and 26.5 g of the obtained compound containing the isocyanate-containing adduct are mixed to form an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 10,752 hollow fiber membranes is inserted into a cylindrical filter housing having an inner diameter of 34 mm. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 60.5%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. An encapsulation is formed, in which the hollow fiber membranes have been packed by the polyurethane resin in a pressure-tight manner. The percentage of TiO2 particles in the encapsulation material corresponded to 1.2% by weight. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The increase in the glass transition temperature of the polyurethane resin compared to the polyurethane resin produced according to comparative example 1 corresponded to 9.5 °C.
[0065] O AT1 é seco até um peso constante a 110 °C. 23 g do AT1 são misturados com 977 g do componente isocianato e agitado por 24 h à temperatura ambiente. Um composto que contém o aduto contendo isocianato de AT1 e o componente isocianato são obtidos. 100 g do componente poliol e 25,6 g do composto obtido que contém o aduto contendo isocianato são misturados formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 10.752 membranas de fibra oca é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 60,5 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona- se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. Um encapsulamento é formado, em que as membranas de fibra oca foram embaladas pela resina de poliuretano de maneira estanque à pressão. A porcentagem de partículas de TiO2 no material de encapsulamento correspondia a 0,5 % em peso. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. O aumento na temperatura de transição vítrea da resina de poliuretano em comparação com a resina de poliuretano produzida de acordo com exemplo comparativo 1 correspondia a 7,2 °C.[0065] AT1 is dried to a constant weight at 110 °C. 23 g of AT1 are mixed with 977 g of the isocyanate component and stirred for 24 h at room temperature. A compound containing the isocyanate-containing adduct of AT1 and the isocyanate component is obtained. 100 g of the polyol component and 25.6 g of the obtained compound containing the isocyanate-containing adduct are mixed to form an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 10,752 hollow fiber membranes is inserted into a cylindrical filter housing having an inner diameter of 34 mm. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 60.5%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. An encapsulation is formed, in which the hollow fiber membranes have been packed by the polyurethane resin in a pressure-tight manner. The percentage of TiO2 particles in the encapsulation material corresponded to 0.5% by weight. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The increase in the glass transition temperature of the polyurethane resin compared to the polyurethane resin produced according to comparative example 1 corresponded to 7.2 ° C.
[0066] O UV100 é seco até um peso constante a 110 °C. 96 g do UV100 são misturados com 904 g do componente isocianato e agitado por 24 h à temperatura ambiente. Um composto que contém o aduto contendo isocianato de UV100 e o componente isocianato são obtidos. 100 g do componente poliol e 27,7 g do composto obtido que contém o aduto contendo isocianato são misturados formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 8432 membranas de fibra oca é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 47,4 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona-se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. Um encapsulamento é formado, em que as membranas de fibra oca foram embaladas pela resina de poliuretano de maneira estanque à pressão. A porcentagem de partículas inorgânicas no material de encapsulamento correspondia a 2,0 % em peso. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. O aumento na temperatura de transição vítrea da resina de poliuretano em comparação com a resina de poliuretano produzida de acordo com exemplo comparativo 1 correspondia a 10,1 °C.[0066] UV100 is dried to a constant weight at 110 °C. 96 g of UV100 are mixed with 904 g of the isocyanate component and stirred for 24 h at room temperature. A compound containing the UV100 isocyanate-containing adduct and the isocyanate component are obtained. 100 g of the polyol component and 27.7 g of the obtained compound containing the isocyanate-containing adduct are mixed to form an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 8432 hollow fiber membranes is inserted into a cylindrical filter housing having an inner diameter of 34 mm. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 47.4%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. An encapsulation is formed, in which the hollow fiber membranes have been packed by the polyurethane resin in a pressure-tight manner. The percentage of inorganic particles in the encapsulation material corresponded to 2.0% by weight. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The increase in the glass transition temperature of the polyurethane resin compared to the polyurethane resin produced according to comparative example 1 corresponded to 10.1 ° C.
[0067] O UV100 é seco até um peso constante a 110 °C. 8 g do UV100 são misturados com 992 g do componente isocianato e agitado por 24 h à temperatura ambiente. Uma mistura de 100,2 g contendo o componente poliol e UV100 é misturada com 25 g do componente isocianato formando um composto de encapsulamento. Um feixe de membrana de fibra oca que compreende 10.752 membranas de fibra oca é inserido em um alojamento de filtro cilíndrico que tem um diâmetro interno de 34 mm. O diâmetro externo das fibras correspondia a 255 μm, a espessura de parede, 35 μm. A densidade de embalamento foi de 60,5 %. O alojamento de filtro é fornecido para o encapsulamento das membranas de fibra oca. A zona de encapsulamento inclui as extremidades de fibra das membranas de fibra oca. Adiciona-se resina de poliuretano até uma altura de encapsulamento de 22 mm poder ser garantida. O composto de encapsulamento é introduzido na zona de encapsulamento no alojamento de filtro sob rotação, de acordo com o método descrito no documento EP 2 024 067 A1, e endurecido para formar resina de poliuretano a 45 °C. Um encapsulamento é formado, em que as membranas de fibra oca foram embaladas pela resina de poliuretano de maneira estanque à pressão. A porcentagem de partículas de TiO2 no material de encapsulamento correspondia a 0,2 % em peso. Uma amostra de aproximadamente 5 mg do composto de encapsulamento endurecido para formar resina de poliuretano é obtida, e a temperatura de transição vítrea é determinada por análise de DSC. O aumento na temperatura de transição vítrea da resina de poliuretano em comparação com a resina de poliuretano produzida de acordo com exemplo comparativo 1 correspondia a apenas 0,5 °C.[0067] UV100 is dried to a constant weight at 110 °C. 8 g of UV100 are mixed with 992 g of the isocyanate component and stirred for 24 h at room temperature. A mixture of 100.2 g containing the polyol component and UV100 is mixed with 25 g of the isocyanate component forming an encapsulation compound. A hollow fiber membrane bundle comprising 10,752 hollow fiber membranes is inserted into a cylindrical filter housing having an inner diameter of 34 mm. The outer diameter of the fibers corresponded to 255 μm, the wall thickness was 35 μm. The packing density was 60.5%. The filter housing is provided for encapsulating the hollow fiber membranes. The encapsulation zone includes the fiber ends of the hollow fiber membranes. Polyurethane resin is added until an encapsulation height of 22 mm can be guaranteed. The encapsulation compound is introduced into the encapsulation zone in the filter housing under rotation according to the method described in EP 2 024 067 A1 and hardened to form polyurethane resin at 45 °C. An encapsulation is formed, in which the hollow fiber membranes have been packed by the polyurethane resin in a pressure-tight manner. The percentage of TiO2 particles in the encapsulation material corresponded to 0.2% by weight. An approximately 5 mg sample of the encapsulating compound hardened to form polyurethane resin is obtained, and the glass transition temperature is determined by DSC analysis. The increase in the glass transition temperature of the polyurethane resin compared to the polyurethane resin produced according to comparative example 1 corresponded to only 0.5 °C.
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