DE1060357B

DE1060357B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mikroporoesen Filterfilmen

Info

Publication number: DE1060357B
Application number: DEG25109A
Authority: DE
Inventors: Dr Alexander Goetz
Original assignee: ALEXANDER GOETZ DR
Current assignee: ALEXANDER GOETZ DR
Priority date: 1958-10-15
Filing date: 1958-08-13
Publication date: 1959-07-02
Also published as: CH362056A; GB866412A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung verbesserter Membranen oder Filme, die aus Zelluloseestern mit extrem kleinen Poren gebildet werden, wobei diese Filme für die verschiedensten bekannten Zwecke, wie z. B. zum Ausfiltrieren von Bakterien oder sehr kleinen Teilchen aus einem Flüssigkeitsstrom, verwendbar sind.

Es ist bekannt, daß mikroporöse Filme aus verschiedenen Arten von Zelluloseestern gebildet werden können, vorzugsweise Zellulosenitrat oder Zelluloseacetat oder einer Mischung daraus. Solche Filme werden in einem Prozeß mit mehreren Stufen hergestellt:

1. Auflösen des Esters oder der Ester in einem Löungsmittel oder einer Mischung von Lösungsmitteln und Verdünnungsmitteln, ¹^

2. Aufbringen der endgültigen Lösung in einer dünnen Schicht auf eine Glas- oder Metallfolie,

3. Verdampfen der Lösungs- und Verdünnungsmittel von dieser Schicht und

4. Zusammenbringen des Films mit Feuchtigkeit, um ihn in eine zusammenhängende Form überzuführen.

Während die einzelnen genauen Reaktionen, die während der Überführung der klaren Zelluloseesterlösungen in einen festen papierartigen Film vor sich gehen, unbekannt sind, ist es jedoch bekannt, daß diese Überführung in wenigstens zwei Abschnitten vor sich geht. Im ersten Abschnitt wird der aufgelöste Stoff auf Grund des allmählichen Ersatzes des Lösungsmittels durch einen polaren Nichtsolventen (Wasser) abgeschieden und in ein Gel übergeführt, das einen halbfesten, zusammenhängenden, undurchsichtigen Film darstellt, der aus submikroskopischen kugelförmigen Bläschen des aufgelösten Stoffes besteht, ähnlich einem Schaum. Während des zweiten Abschnittes werden die flüssigen Bestandteile des Gels verdampft, und während dieses Vorganges werden die Poren durch eine teilweise Zusammenballung der Schaumlamellen gebildet, die eine feste schwammartige Struktur von wechselseitig zusammenhängenden Poren bilden, die wiederum 70 bis 85% des Volumens der endgültigen Membran ausmachen.

Daraus ist ersichtlich, daß die durchschnittlich wirksame Porengröße oder der Porendurchmesser (obgleich dieser Durchmesser sich nicht auf eine leicht definierbare, geometrische Gestalt, wie z. B. den Durchmesser einer zylindrischen Kapillare, bezieht) die Leistungsfähigkeit der Membran beim Filtern von Gasen oder Flüssigkeiten bestimmt. Darüber hinaus ist dann die Gleichmäßigkeit dieser Porengröße über die ganze Oberfläche sogar von großen oder endlosen Bahnen von äußerster Wichtigkeit. Diese Porengröße kanoa zum Teil bestimmt werden durch die Wahl der Lösungs- und Verdünnungsmittelstruktur der Aus-Verfahren und Vorrichtung

zur Herstellung von mikroporösen Filterfilmen

Anmelder:

Dr. Alexander Goetz, Altadena, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. Dr. jur. F. Lehmann, Patentanwalt, München 5, Papa-Schmid-Str. 1

Dr. Alexander Goetz, Altadena, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

gangslösung, hauptsächlich jedoch durch die Kontrolle des Maßes, in dem der Austausch zwischen dem Lösungsmittel und dem Wasserdampf während der Verfestigungsperiode stattfindet. Dieses Maß hängt für eine gegebene Löungszusammensetztmg ab von der Temperatur, dem Teildruck des Wasserdampfes, den Lösungsmitteln und der Luft, die die Oberfläche der Auflage berührt, der Dicke dieser Auflage und auch der Veränderung dieser Faktoren während der allmählichen Bildung des Gels. Während die Empfindlichkeit der Reaktion, die zu einem mikroporösen Film führt, ein ausgezeichnetes Mittel zur Kontrolle der Porengröße und damit der Leistungscharakteristik dieses Films bietet, ruft eine geringe Abweichung von diesen Bedingungen sofort örtliche Unregelmäßigkeiten in der Gelstruktur hervor und ergibt wegen des Fehlens der Gleichmäßigkeit eine geringwertige Membran. Um solche Abweichungen zu vermeiden, ist es äußerst wichtig, daß nicht nur anfangs eine physikalisch und chemisch gleichförmige Auflage aufgebracht wird, sondern daß auch weiterhin der Verfestigungsvorgang jedes Volumteilchens dieser Auflage identisch ist mit dem jedes anderen.

Ursprünglich wurde die Berührung des Films mit Feuchtigkeit bewirkt durch ein irgendwie geartetes

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Zusammenbringen der ganzen Oberfläche des Films mit Wasser in flüssiger Form, z. B. durch Eintauchen des Films in AVasser oder durch Ausgießen der Lösung auf die Oberfläche eines Wasserspiegels. Die Filmbildung kann jedoch leichter erreicht werden, wenn man nur das Lösungsmittel in einer feuchten Atmosphäre verdampft, so daß Feuchtigkeit aus dieser Atmosphäre von dem Film gleichzeitig aufgenommen werden kann, wenn das Lösungsmittel aus dem Film gezogen wird. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Verbesserungen eines Verfahrens dieser letzten Art, d. h. eines Verfahrens, das eine feuchte Atmosphäre als Mittel zur Wasserzuführung benutzt.

Die Erfindung ist insbesondere auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Filmen der beschrie- *5 benen Art gerichtet in der Weise, daß eine größtmögliche Gleichmäßigkeit der Herstellungsbedingungen aufrechterhalten werden kann, so daß die hergestellten Filme eine gleichmäßige und genau vorher bestimmbare Porengröße aufweisen. Auch sind die Herstellungsverfahren und -vorrichtungen der Erfindung einem kontinuierlichen Herstellungsvorgang angepaßt, um die wirtschaftliche Erzeugung des Films zu weit geringeren. Kosten als bisher zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird die den Film bildende Lösung zuerst auf ein Trägerglied aufgebracht und kommt dann in Berührung mit einer feuchten Atmosphäre, die in einer Verfestigungszone an dem Film entlangfließt, in der Temperatur, Feuchtigkeit und Größe der Strömung sehr genau kontrolliert werden. Diese Bedingungen werden derart kontrolliert, daß alle Teile des Films weitgehend gleiche Temperatur, Feuchtigkeit und Luftströmungsverhältnisse während des Verfestigungsprozesses haben, d. h. daß in jedem einzelnen Zustand während der Verfestigung irgendeines Teiles des Films dieser Teil einem Luftstrom von genau der gleichen Temperatur, Feuchtigkeit und Strömungsgröße unterworfen wird, dem die anderen Teile des Films im gleichen Zustand ihrer Bildung unterworfen werden. Das läßt sich auf Grund von Veränderungen in den Mengen des Lösungsmittels und der Feuchtigkeit im Luftstrom bei der Aufnahme von Lösungsmitteln in der Luft und von Flüssigkeit im Film verwirklichen, sogar obwohl die Bedingungen entlang der Verfestigungszone sich ändern können.

Dieser gleichmäßige Verfestigungsvorgang kann erreicht werden durch eine gegenseitige Bewegung des Films und der Luftzuführungsmittel in der Weise, daß der Film sich relativ gegenüber der Verfestigungszone von einem Filmeinlaßende zu einem Filmauslaßende durch diese Zone hindurch vorwärts bewegt. Vorzugsweise wird dieses relative Fortschreiten durch Bewegung des Films erreicht, während die Mittel, die den Luftweg und die Verfestigungszone begrenzen, fest stehenbleiben. Ebenso ist die relative Vorwärtsbewegung des Films in gegenläufiger Beziehung zum Strom der feuchten Luft wünschenswert. Während sich der Film vorwärts bewegt, verdampft das Lösungsmittel aus dem Film in die vorbeistreichende Luft, während Feuchtigkeit aus der Luft zur gleichen Zeit vom Film aufgenommen wird. In dem Augenblick, in dem der Film die Verfestigungszone verläßt, hat er eine zusammenhängende, polymerisierte Struktur bekommen, die gleichförmig verteilte kleinste Filterporen aufweist.

Die beschriebene gegenläufige Bewegung von Film und Luft hat sich als sehr wünschenswert erwiesen, um während der Verfestigung des Films die bestmöglichen Bedingtingen aufrechtzuerhalten·. Durch die Wirkung dieser gegenläufigen Anordnung streicht der feuchte Luftstrom, wenn er in Berührung mit dem Film kommt, zuerst über den Teil des Films, der gerade die Verfestigungszone verläßt. Danach kommt dieselbe Luft in Berührung mit den Teilen des Films, die sich erst eine kürzere Zeit in der Verfestigungszone befinden, um schließlich den Teil des Films zu überstreichen, der gerade in diese Zone eintritt. Das Lösungsmittel verdampft allmählich, während der Film vorwärts wandert, und die Feuchtigkeit der Luft dringt allmählich in den Film ein.

Die relative Feuchtigkeit, die Temperatur und andere Bedingungen der Luft sind an dem Punkt, an dem die Luft der Verfestigungszone zugeführt wird, am genauesten kontrollierbar. Die beschriebene gegenläufige Anordnung erlaubt es, diesen sehr genau kontrollierbaren Teil der Luftströmung mit dem Film in Berührung zu bringen, gerade bevor dieser die Verfestigungszone verläßt, so daß der Endteil des Behandlungsvorgangs in dieser Zone sehr genau kontrolliert wird, woraus sich wiederum eine genaue Kontrolle über die Struktur des endgültigen Erzeugnisses ergibt. Auch ist die eintretende Luft, die den Film gerade vor seinem Austritt aus der Verfestigungszone berührt, frei von Lösungsmitteln und reich an Feuchtigkeit, so daß der letzte Kontakt zwischen Luft und Film in der Verfestigungszone einen maximalen Lösungsmittelentzug aus dem Film und eine maximale Feuchtigkeitsaufnahme im Film hervorruft. Während sich die Luft zum Filmeintrittsende hin bewegt, reichert sie sich mehr und mehr mit Lösungsmitteln an und verliert allmählich ihre Feuchtigkeit. Während so die Luft Lösungsmittel aufnimmt und Feuchtigkeit verliert, berührt sie jedoch Teile des Films, die auch reich an Lösungsmitteln und arm an Feuchtigkeit sind, so daß der Luftstrom während seines ganzen Verlaufs wirksam ist, um einen weitgehenden Austausch von Lösungsmitteln und Feuchtigkeit zwischen Film und Luft in der gewünschten Richtung hervorzurufen.

Nach dieser Berührung mit einer feuchten Atmosphäre kann der Film bis in den unteren Bereich seines thermoplastischen Zustandes aufgeheizt werden, um ihn in seinem zusammenhängenden, aber porösen Zustand zu stabilisieren und irgendwelche restlichen flüchtigen Bestandteile und die Feuchtigkeit aus dem Film auszutreiben. Dieses Aufheizen kann dadurch bewirkt werden, daß über den Film ein zweiter Luftstrom geleitet wird, der auf eine geeignete Temperatur aufgeheizt ist, wobei diese Luft vorzugsweise wieder in gegenläufiger Richtung in der gleichen Art wie der erste Luftstrom über den Film geleitet wird.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene, schematische Ansicht der den Film (Membranfilter) bildenden Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht des Lufteintrittsendes eines der Kanäle, und zwar des linken Kanals nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, die aber das Lufteintrittsende des anderen Kanals entsprechend Fig. 1 darstellt,

Fig. 4 einen vergrößerten vertikalen Teilschnitt durch den unteren Teil der Aufgabevorrichtung für die Lösung nach Fig. 1,

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt entsprechend der Linie 5-5 nach Fig. 1 und

Fig. 6 und 7 teilweise Ansichten zweier weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

Die in den Fig, 1 bis 4 gezeigte Vorrichtung ist geeignet, mikroporöse Filme (Membranfilter) auf einer Reihe von Glasplatten oder anderen ähnlichen dampfdurchlässigen Trägergliedern 10 zu bilden, die entsprechend Fig. 1 fortlaufend von rechts nach links entlang der oberen Oberfläche der zwei Förderbänder 11 und 12 vorwärts bewegt werden. Während die Glasplatten 10 sich nach links weiterbewegen, wird zunächst die den Film bildende Lösung auf die Oberfläche der Platten durch eine Aufgabevorrichtung 13 aufgebracht, wonach die Platten zunächst durch einen Kanal 14 bewegt werden, in dem die Lösung zu einem zusammenhängenden porösen Film wird, und wonach der Film durch einen zweiten Kanal 15 geführt wird, um ihn auf eine Temperatur aufzuheizen, die den Film stabilisiert und etwa verbleibende flüchtige Bestandteile austreibt.

Die Lösungsaufgabevorrichtung 13 besitzt eine sich nach unten verengende Zuführungskammer 16, in die die den Film bildende Lösung 19 durch ein Rohr 17 gegeben wird, um nach unten durch die Aufgabevorrichtung zu gehen und ununterbrochen von deren unterem offenem Ende 18 auf die Oberfläche der Glasplatten 10 zu gelangen, die unter der Aufgabevorrichtung 13 hindurchgehen. .

Wenn eine Glasplatte 10 sich, wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt, nach links bewegt, wird die auf ihre Oberfläche von dem Aufgabetrichter 6 aufgegebene Lösung¹19 gezwungen, unter der unteren, abwärts gerichteten Kante eines vertikalen Messers 20 hindurchzugehen, welches damit die Dicke des Films bestimmt. Die Messerkante 20 ist vertikal in der üblichen Weise einstellbar, um die Dicke des Films variieren zu können. Auf der der Messerkante gegenüberliegenden Seite des Trichters 16 kann ein plattenförmiges Glied ₃g 24 vorgesehen sein, das an dem Trichter bei 25 gelagert und durch eine Schraube 26 einstellbar ist, um die untere Öffnung des Trichters 16 zu öffnen und zu schließen.

Die den Film bildende Lösung 19 in dem Trichter 16 besteht vorzugsweise ganz aus einer Lösung von einem oder mehreren Zelluloseestern in passenden Lösungsmitteln und/oder Verdünnungsmitteln. Die einzeln verwendeten Zelluloseester sind gewöhnlich Zelluloseacetat oder Zellulosenitrat und vorzugsweise eine Mischung dieser beiden Ester. Diese Ester werden in irgendeinem der bekannten passenden primären Lösungsmittel, wie z. B. Ameisensäure oder Eisessig, Estern, Ketonen, Aceton, oder in irgendeinem der bekannten passenden Verdünnungsmittel oder sekun- g₀ dären Lösungsmittel, wie z. B. Äthern und Alkoholen oder passenden Mischungen davon, aufgelöst.

Im allgemeinen wird eine Kombination mehrerer verschiedener Lösungs- und Verdünnungsmittel benutzt. Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Art der physikalischen Behandlung der Lösung, um eine genau kontrollierte und gleichmäßige Porosität des endgültigen Films zu erreichen. Die verschiedenen Typen von Zelluloseesterlösungen, die verwendet werden können, sind in ihrer Art bekannt.

Der Förderer 11 ist ein endloses Band, das über eine Reihe von Rollen 27 gleitet und durch einen Elektromotor 28 angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit durch ein Regelglied 29 verändert werden kann. Der Förderer 12 ist ein zweites Band. Es ist zur Führung über Rollen 30 gelegt. Das Band 12 wird durch einen Elektromotor 31 angetrieben, dessen Geschwindigkeit durch ein Regelglied 32 verändert werden kann. Die oberen Bahnen der Bänder 11 und 12 können sich horizontal in einer Ebene hintereinander erstrecken, so daß die Glasplatten 10 auf der oberen Bahn des Bandes 11 nach links wandern und dann· auf der oberen Bahn des Bandes 12 weiter nach links gleiten können. Das Band 11 läuft im Betrieb vorzugsweise mit einer wesentlich größeren Geschwindigkeit als das Band 12, etwa fünfzig- bis hundertmal so schnell wie das Band 12, wobei das Band 11 vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen ungefähr 5 und 20 cm/sec angetrieben wird. Um den Unterschied in den Geschwindigkeiten der beiden Bänder auszugleichen, kann das Band 11 während eines Teiles der Zeit, in der das Band 12 arbeitet, angehalten werden.

Die Erfindung ist nioht auf zwei verschiedene Bandgeschwindigkeiten beschränkt. Es kann vielmehr auch ein einziges Band, das sich über die ganze Länge der Maschine erstreckt, benutzt werden, wenn ein kontinuierlicher Betrieb erwünscht ist. In diesem Fall muß der Kanal 14 lang genug sein, um einen für eine vollkommene Reaktion genügenden Aufenthalt des Films bei der relativ hohen Geschwindigkeit, die durch den Aufbringvorgang gefordert wird, zu erlauben.

Sofort nach der Messerkante 20 der Aufgabevorrichtung 13 gelangen die Glasplatte 10 und der von ihr getragene Film 33 in eine geschlossene Kammer 34, die durch Wände, daunter die obere Wand 35, gebildet wird. Diese Kammer 34 enthält Luft, die mit Dämpfen des Lösungsmittels oder der Lösungsmittel und der Verdünnungsmittel gesättigt ist, die in der Lösung 19 verwendet werden. Auf diese Weise kann, während sich der Film in dieser Kammer 34 befindet, praktisch nichts von dem Lösungs- oder Verdünnungsmittel in dem Film verdunsten.

Nachdem eine Glasplatte und der von ihr getragene Film in die Kammer 34 gelangt sind, können sie in dieser Kammer stehenbleiben (das Band 11 ist inzwischen angehalten worden), bis das sich relativ langsam bewegende Band 12 in der Lage ist, die Platte zum Durchgang durch die Kanäle 14 und 15 aufzunehmen.

Wenn eine Platte 10 beginnt, sich auf der Oberfläche des Bandes 12 nach links zu bewegen, wird die Platte zuerst durch den sich horizontal erstreckenden Kanal 14 geführt, in welchem sich im Gegenstromprinzip ein Strom feuahter Luft von links nach rechts bewegt (s. Fig. 1). Der Kanal 14 bildet einen sich horizontal erstreckenden Durchgang von rechteckigem Querschnitt und hat eine horizontale obere Decke 36 (s·. Fig. 5), zwei sich abwärts erstreckende parallele Seitenwände 37 und einen Boden 137. Während die Filme 33 auf der Oberfläche der Platten 10 sich durch den Kanal 14 auf der Oberfläche des Bandes 12 bewegen, stehen die Filme in direkter Berührung mit der feuchten Luft, so daß der Kontakt der Luft mit den Filmen die Wirkung hat, die Filme in die gewünschte zusammenhängende oder polymerisierte Form zu bringen.

Vorzugsweise ist die Länge des Bereichs, in dem sich Luft und Film im Innern des Kanals 14 berühren, so groß wie die zusammengesetzte Länge einer Mehrzahl von Glasplatten 10, wenigstens aber zweier Glasplatten 10, wobei die Länge des Bereichs, in dem sich Luft und Film berühren, etwa dreimal so groß ist wie die Länge der einzelnen Glasplatten. Die das Band 12 unterstützendem Rollen 30, die innerhalb des Kanals 14 gelegen sind, können auf Achsen montiert werden, die sich durch die Seitenwände 37 des Kanals 14 erstrecken (s. Fig. S).

Die Luft wird dem linken Ende des Kanals 14 durch ein Gebläse 38 zugeführt, das durch einen Elektro-

motor 39 angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit durch ein Regelglied 40 verändert werden kann. Das Gebläse 38 saugt die Luft durch einen Luftfilter oder -reiniger 41 an und führt sie zunächst durch ein Heizelement 42 und dann durch zwei parallel geführte Kanäle43 und 44. Einer dieser Kanäle (der Kanal44) enthält einen Luftbefeuchter 45, der der durch den Kanal 44 streichenden Luft Feuchtigkeit zuführt und der diese Luft vorzugsweise vollkommen mit Feuchtigkeit sättigt, wonach die befeuchtete Luft aus dem Kanal 44 mit der nicht befeuchteten Luft aus dem Kanal 43 gemischt wird, um durch den Kanal 46 in das linke Ende des vorher beschriebenen Kanals 14 zu gelangen. Die Anteile der Luft, die durch die Kanäle43 und 44 gehen, können durch die Einstellung einer drehbaren Klappe oder eines Ventilgliedes 47 verändert werden, das einen der beiden Kanäle 43 oder 44 ganz oder teilweise abschließen kann, so daß die Einstellung des Ventils 47 genau die relative Feuchtigkeit der Luft reguliert, die in das linke Ende des Kanals 14 eintritt.

Die relative Feuchtigkeit der Luft am Eingang des Kanals 14 wird durch ein Hygrometer 48 angezeigt. Die Temperatur der Luft an diesem Punkt kann durch ein Thermometer 49 gemessen werden. Die Geschwindigkeit des Luftstromes durch den Kanal 14 wird durch eine passende Strömungsuhr, etwa ein Pitot-Rohr 50, angezeigt. Diese Größen hängen weitgehend ab von der Art des herzustellenden Membranfilters und können innerhalb weiter Grenzen schwanken; ζ. B. kann die relative Feuchtigkeit zwischen ungefähr 50 und 90%, die Temperatur zwischen 15 und 45° C und die Strömungsgeschwindigkeit zwisehen ungefähr 30 und 150 cm/sec liegen. Das Ventil 47, das Heizelement 42 und der Gebläsemotor 39 sind so ausgelegt, daß sie die gewünschte Feuchtigkeit, Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten.

Nachdem die Luft horizontal durch den Kanal 14 zu dessen rechtem Ende gelangt ist, strömt sie durch einen Kanal 51 zu einer Anlage 52, die das Lösungsmittel aus der Luft entfernt, wonach die Luft in die freie Atmosphäre austritt.

In \"erlängerung des Kanals 14 werden die Platten 10 und die von ihnen getragenen Filme 33 durch einen Kanal 15 geführt. Ein Luftstrom wird in das linke Ende des Kanals 15 durch ein Gebläse 55 eingeleitet, welches durch einen Motor 56 angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit durch ein Regelglied 57 verändert werden kann. Die vom Gebläse 55 angesaugte Luft wird durch ein Filterelement 58 gefiltert und dann durch ein Heizelement 59 geleitet, ehe sie bei 60 in das linke Ende des Kanals 15 gelangt. An diesem Eintrittsende des Kanals 15 wird die Temperatur der Luft durch ein Thermometer 61 angezeigt, so daß das Heizelement 59 reguliert werden kann, um eine passende Temperatur am Thermometer aufrechtzuerhalten. Weiterhin ist ein Pitot-Rohr 62 oder ein anderer Strömungsmesser am Lufteintrittsende des Kanals 15 vorgesehen, so daß der Motor 56 reguliert werden kann.

Wie beim Kanal 14 strömt die Luft horizontal durch den Kanal 15 über die Oberfläche der Filme 33 hinweg und in umgekehrter Richtung zur Richtung der Vorwärtsbewegung der Filme, um schließlich aus dem Kanal 15 durch einen Auslaß 63 auszutreten.

Die Temperatur am Thermometer 61 wird Vorzugsweise an der unteren Grenze des thermoplastischen Gebietes der einzelnen Zelluloseester, die in dem Film verwendet werden, gehalten, vorzugsweise zwischen ungefähr 70 und 135° C. Die Luftmenge, die durch den Kanal 15 strömt, liegt zwischen ungefähr 25 und 250 l/min.

Beim Durchgang der Platten 10 durch den ersten Kanal 14 wird der Film von einem viskosen, flüchtigen Belag in eine zusammenhängende Membran von mikroporöser Struktur verwandelt. Beim Eintritt der Luft in das linke Ende des Kanals 14 hat sie eine relativ hohe Feuchtigkeit, etwa 80 bis 90%, und enthält effektiv keine Dämpfe der Lösungsmittel. Während die Luft im Kanal 14 nach rechts und entlang der Oberfläche der Filme weiterströmt, verdampft das Lösungsmittel in den Filmen immer weiter in die Luft, und die Feuchtigkeit der Luft wird im Film aufgenommen, um als Hilfsmittel beim Überführen der Filme in ihre endgültige zusammenhängende Form zu wirken. Wenn die Luft den Kanal 14 verläßt, ist ihre relative Feuchtigkeit gering, sie kann vollkommen gesättigt sein mit den Dämpfen der Lösungs- und Verdünnungsmittel, die in der den Film bildenden Lösung verwendet wurden.

Die relative Bewegung zwischen den Filmen und dem Kanal 14 unterwirft während der Verfestigung jeden Teil des Films unter die gleiche Reihe von Vorgangen. Damit haben die Filme eine sehr genaue, gleichförmige und vorher bestimmbare Porengröße. Ebenso erlaubt die gegenseitige Bewegung zwischen der strömenden Luft und den vorwärts bewegten Filmen dem eintretenden Luftstrom, am linken Ende des Kanals 14 die austretenden Teile der Platten zu berühren, so daß die Endtemperatur, Endfeuchtigkeit und andere Zustände der Platten, kurz vor dem Verlassen des Kanals 14 sehr genau kontrolliert werden können. Darüber hinaus erlaubt das Gegenstromprinzip, daß der feuchteste und von Lösungsmitteln am meisten freie Teil des Luftstroms den Film zuletzt berührt, so daß die größtmögliche Menge von Feuchtigkeit im Film aufgenommen werden kann und die größtmögliche Menge von Lösungsmitteln in den Luftstrom hineinverdampfen kann.

Zum rechten Ende des Kanals 14 hin ist der Film genügend frei von Feuchtigkeit und genügend gefüllt mit Lösungsmitteln, so daß weitgehend Feuchtigkeit in den Film eindringen und weitgehend das Lösungsmittel verdampfen kann.

Die relativ hohe Temperatur im Kanal 15 bringt den Film an die untere Grenze seines thermoplastischen Bereichs, ohne jedoch irgendeine seiner Komponenten zu verändern, Auf diese Weise wird der Film stabilisiert, und alle flüchtigen Bestandteile und die Feuchtigkeit werden verdampft, so daß der Film, wenn er den Kanal 15 verläßt, eine sehr haltbare Membran ist, deren gleichmäßige Porosität durch die bei solchen Filtertypen im Gebrauch gewohnlich auftretenden Bedingungen nicht verändert wird.

Nachdem die Filme aus dem Kanal 15 ausgetreten sind, werden sie von den Platten 10 entfernt, und die Glasplatten können dann erneut durch die Kanäle gehen, um weitere Filme zu bilden. Im Kanal 14 werden die Filme lange genug gehalten, um die Verfestigung zu vervollständigen und die Lösung zu polymerisieren (etwa 10 bis 20 Minuten). Ebenso werden die Filme lange genug im Kanal 15 gehalten, um alle restlichen flüchtigen Bestandteile niedriger Flüchtigkeit auszutreiben und die Temperatur des Films bis zum Beginn des thermoplastischen Bereichs anzuheben.

Fig. 6 stellt teilweise eine andere Ausführungsform der Vorrichtung dar, die verwendet wird, um einen

Film der oben beschriebenen Art auf poröses Papier, Stoff oder andere durchgehende Trägermaterialien aufzubringen. Bei der Vorrichtung nach Fig. 6 wird zunächst eine Bahn aus porösem Papier, Stoff 64 od. dgl. auf einer Glasplatte 10 a durch einen. Flüssig- '5 keitsaufgeber 164 mit einer passenden, mit den· in der den Film bildenden Lösung verwendeten Lösungsund Verdünnungsmitteln verträglichen . wässerigen; Lösung befeuchtet, wonach das Papier oder das sonstige Trägermaterial unter einer Rolle 65 durchgeführt wird, die durch eine Feder oder Federn 165 niedergedrückt wird, um die Lösung in das poröse Trägermaterial einzudrücken, einiges von der überschüssigen Flüssigkeit zu verdrängen und dem Trägermaterial eine gleichförmige, dien Film aufnehmende Oberfläche zu geben. Die zur Imprägnierung des Papiers 64 benutzte Lösung kann z. B-. eine Mischung von Wasser, Aceton und/oder Methylalkhohol sein. Die Platte 10 a, die das Papier trägt, wird dann durch das Band 11 α unter den Lösungsaufgeber 13 a- geführt, wodurch ein dünner Film der Lösung auf der Oberfläche des Papiers gebildet wird. Jenseits des Aufgebers 13 α sind die Vorrichtung und das Verfahren zur Behandlung des Films die gleichen wie die in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen. Das endgültige, durch die veränderte Vorrichtung nach Fig. 6 hergestellte Produkt ist ein mikroporöser haftender Film, verstärkt durch das Papier oder andere Trägermaterialien. Dieses Trägermaterial muß selbst porös sein, um die Flüssigkeiten, die gefiltert werden sollen, durchzulassen.

Fig. 7 stellt schematisch und teilweise eine Abänderung des Kanals 14 dar, wobei die obere Wand 36 b des Kanals 14 b in der Entfernung von der FiImpberfläche in Richtung des Luftstroms variiert, aber immer parallel zum Film in der Richtung senkrecht zum Luftstrom ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Lüftgeschwindigkeit und damit den Reaktionsanteil über gewissen bestimmten Gebieten der Filmoberflächen zu verändern, d. h. den verfügbaren Feuchtigkeitsgehalt gegenüber dem Film in gewissen Verfestigungsabschnitten zu vermehren- oder zu vermindern, je nachdem, ob das Profil der Kanaldecke eine kleine oder große Entfernung von der Filmoberfläche hat, da die Luftgeschwindigkeit gegenüber dem Film durch den Querschnitt des Kanals 14 bestimmt wird, dr. h. durch die Entfernung zwischen der Kanaldecke und dem Film.

Es ist für die Erfindung gleichgültig, ob die Platten 10 sich in einem festen Kanal 14 und 15 bewegen oder ob sich die Kanäle 14 und 15 bewegen, während die Platten 10 mit dem Film 33 stehenbleiben.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung mikroporöser Filter aus einer Lösung von Zelluloseester in einem Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das gelöste Filmmaterial auf einen Träger (10) aufgebracht wird, der durch eine Verfestigungszone (14) hindurchgeführt wird, in welcher im Gegenstromprinzip feuchte Luft über die Platten (10) hinwegströmt, wobei das Lösungsmittel aus dem Film (33) in den Luftstrom hinein verdampft und die Feuchtigkeit von dem Film aus der Luft aufgenommen wird, um den Film in eine zusammenhängende mikroporöse Form überzuführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Filmmaterial aufnehmenden Träger (10) im Anschluß an den Verfestigungsvongang durch eine zweite Zone (15) hindurchgeführt werden, in welcher der Film (33) bis zum Beginn seines thermoplastischen Bereichs zum Zwecke der Trocknung aufgeheizt wird.

_ 3- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen des Films (33) durch an dem Film vorbeiströmende heiße Luft erfolgt, die weniger feucht ist als die Luft in der Verfestigungszone (14).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen und Befeuchten des Luftstroms vor dessen Berührung mit dem Film erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfestigungs- und Trocknungsverfahren unmittelbar hintereinander unter Benutzung eines gemeinsamen Förderbandes (12) für die Träger (10) des Films (33) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Verfestigungszone (14) verschiedene Geschwindigkeiten des Luftstroms herrschen und damit verschiedene Verfestigungsabschnitte an den verschiedenen Punkten der Verfestigungszone (14) bestehen.

7. Vorrichtung zur Herstellung mikroporöser Filter (Membranfilter) aus einer Lösung von Zelluloseester in einem Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zur Aufbringung eines Films der Lösung auf die Oberfläche eines Trägers (10), eine Verfestigungszone (14) mit einem Einlaßende und einem Auslaßende, Mittel zur Herstellung eines Luftstroms durch diese Zone (14), regelbare Mittel zum Zufügen von Feuchtigkeit zu diesem Luftstrom und Mittel umfaßt, um den Film (33) und die Verfestigungszone (14) relativ zueinander zu bewegen, während durch diese Zone (14) ein Luftstrom in Berührung mit dem Film (33) hindurchgeht, wodurch das Lösungsmittel von dem Film in den Luftstrom hinein verdampft und Feuchtigkeit aus dem Luftstrom von dem Film aufgenommen wird, um den Film in eine zusammenhängende mikroporöse Form überzuführen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur relativen Bewegung des Films (33) gegenüber der Verfestigungszone (14) aus einem Förderband (12) bestehen, auf dem die Träger (10) mit dem aufgebrachten Film (33) vorwärts bewegt werden, wobei die Verfestigungszone aus einem Kanal (14) besteht, durch den die Luft in Berührung mit dem Film strömt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom durch die Verfestigungszone (14) gegenläufig zu der Vorwärtsbewegung der Filme (33) hindurchgeführt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Zuordnung eines zweiten, als Trockenzone ausgebildeten Kanals (15), durch welchen ein zweiter Luftstrom von geringerer Feuchtigkeit strömt, der durch ein Heizelement (59) aufgeheizt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (59) den Luftstrom vor dessen Berührung mit dem Film (33) aufheizt.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Auslaß (51) des Luftstroms aus der Verfestigungszone (14) ein Ausscheider (52) vorgesehen ist, der das dem Film entzogene Lösungsmittel aus dem Luftstrom wieder entfernt.

13. Vorrichtung rmch. Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungswand (36 b) der Verfestigungszone (14) verschieden hoch über dem Förderband (12) für den Film (33) liegt, so daß unterschiedliche Geschwindigkeiten im Luftstrom gegeben sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen