DE1792243B1

DE1792243B1 - Traeger fuer Osmosemembranen

Info

Publication number: DE1792243B1
Application number: DE19681792243
Authority: DE
Inventors: G Hamer Edward A; Kalish Robert L; Alfred Shaines
Original assignee: American Standard Inc
Current assignee: Trane US Inc
Priority date: 1968-07-30
Filing date: 1968-08-09
Publication date: 1971-07-01
Also published as: GB1241973A; BE719390A; US3547272A; FR1575454A; US3695964A

Description

Die Erfindung betrifft poröse Träger für Osmosemembranen und insbesondere poröse, zylindrische Trägerröhren für halbdurchlässige Membranen oder Osmosemembranen aus Faserlitzen, wobei röhrenförmige Osmosemembranen als Einlagen in die Trägerröhren eingesetzt sind oder von äußeren Muffen bzw. Hülsen umwickelt sind.

Es ist bekannt, daß bei der Auftrennung von Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen durch eine halbdurchlässige Membran oder durch eine osmotische Membran die verdünnte Lösung so lange durch die Membran in die konzentrierte Lösung eindringt, bis sich das Gleichgewicht eingestellt hat. Zum Zeitpunkt der Gleichgewichtseinstellung ist der Unterschied im Lösungsdruck auf beiden Seiten der Membran der osmotische Druck. Falls ein Druck auf die konzentrierte Lösung ausgeübt wird, der über dem osmotischen Druck liegt, dann fließt die konzentrierte Lösung durch die Membran in die verdünnte Lösung. Dieser Vorgang wird als Rückosmose bezeichnet. Eine Membran mit einer geeigneten Durchlässigkeit wird einen relativ größeren Anteil des Lösungsmittels als den der gelösten Bestandteile während der Rückosmoseströmung durchlassen, und auf diese Weise können die Lösungsmittel von den gelösten Bestandteilen getrennt werden.

Die Rückosmose hat eine besondere Bedeutung bei der Entsalzung von Seewasser und Brackwasser und bei anderen Auftrennungsverfahren, bei denen die Wiedergewinnung des Lösungsmittels oder ein Konzentrieren oder Entwässern erwünscht ist. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösungsmittelwiedergewinnung und die allgemeine Wirksamkeit der Rückosmoseverfahren werden verbessert, wenn eine dünne halbdurchlässige Membran verwendet wird. Dies macht erforderlich, daß der Membran eine mechanische Unterstützung, d. h. ein mechanischer Träger, zugeordnet wird, da die dünnen halbdurchlässigen Membranen normalerweise sehr zerbrechlich sind und von sich aus nicht dem Druck der Rückosmose während des Verfahrens Widerstand leisten können.

Bisher sind die verschiedensten Formen von Trägern für halbdurchlässige Membranen vorgeschlagen worden, so z. B. Platten- und Rahmenfilteranordnungen vom Preßtyp. Diese besitzen jedoch den Nachteil, daß sie sehr kostspieleg herzustellen sind und in ihrer Verwendung kompliziert sind. Es wurden ebenfalls zylindrische Trägerröhren vorgeschlagen, die aus gewebten oder fädenumwundenen Glasfasern bestehen. Jedoch können solche Strukturen im allgemeinen nicht den hohen Rückosmosearbeitsdrücken im Bereich von 70 bis 105 kg/cm² widerstehen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, gegenüber höheren Drücken widerstandsfähige poröse Trägerröhren für Osmosemembranen zu entwickeln.

Die Erfindung betrifft einen Träger für Osmosemembranen, bestehend aus einem porösen zylindrischen Körper aus Faserlitzen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die einzelnen Faserlitzen miteinander verflochten bzw. umflochten sind und ebenfalls mittels eines wasserdichten Klebemittels miteinander abgebunden sind, wobei das Klebemittel in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um die Litzen zu einer festen, starren Struktur zu verstärken, jedoch nicht ausreicht, um die Zwischenräume zwischen den Litzen vollständig auszufüllen.

Der Träger nach der vorliegenden Erfindung ist eine poröse zylindrische Trägerröhre für semipermeable Membranen oder Osmosemembranen, der die obenerwähnten Nachteile nicht besitzt und in vorteilhafter Weise für Rückosmoseverfahren verwendet werden kann. Einer der wesentlichsten Vorteile der zylindrischen porösen Trägerröhre nach der Erfindung ist der, daß diese Rückosmosearbeitsdrücken von 70 kg/cm² und mehr ohne weiteres

ίο Widerstand leisten kann und dabei nicht bricht, zerspringt oder in irgendeiner anderen Art und Weise ihre strukturelle Integrität verliert. Da die Lösungsmittelwiedergewinnungsrate zum Teil direkt mit der Größe des Rückosmosearbeitsdruckes in Wechselbeziehung steht, ermöglicht die größere Festigkeit der Trägerröhre nach der Erfindung schnellere und wirksamere Auftrennungen. Ein anderer Vorteil ist die Tatsache, daß die zylindrischen, porösen Trägerröhren nach der Erfindung die erwünschte Porosität während ihrer Herstellung entwickeln, und zwar durch einen ihnen selbst anhaftenden selbsteinstellenden Mechanismus, der bestimmt wird durch eine kritische Umflechtungsform der Verflechtungen in den verstärkenden Fasern, die einen Teil der Röhrenstruktur darstellen. Dadurch wird wiederum die Verwendung von selbstreagierenden Klebemitteln ermöglicht, die kaum einschrumpfen oder während der Härtung flüchtige Materialien entwickeln, da die erforderliche Porosität durch die mechanische Einstellung der verstärkenden Fasern erreicht wird und kein Klebemittel verwendet werden muß, das während der Härtung porös wird. Ein anderer Vorteil des Trägers nach der Erfindung besteht darin, daß nur eine kleine Menge Klebemittel bzw. Bindungsmittel in der fertiggestellten Trägerröhre erforderlich ist, da die verflochtenen Fasern oder Litzen selbst eine hohe mechanische Festigkeit liefern und dadurch nicht durch ein Klebemittel unterstützt werden müssen. Dadurch können die Röhren nach der Erfindung durch die Verwendung eines klebemittelarmen Systems hergestellt werden, um eine zufriedenstellende Porosität, eine hohe mechanische Festigkeit der verflochtenen Fasern oder Litzen und eine Mindestmenge an Klebemittel zu erhalten, das immer das potentiell schwächste Element in der gesamten Struktur ist. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die verflochtenen Fasern oder Litzen, die in den Trägerröhren enthalten sind, die Röhren elastisch ausdehnungs- und zusammenziehungsfähig werden lassen, um die mechanische Tragfestigkeit zu ergänzen, die bei den Verstärkungsfasern selbst geliefert wird, wodurch die Gesamtfestigkeit der Röhre gegenüber dem Rückosmosearbeitsdruck bedeutend verbessert wird.

Ein zusätzlicher Vorteil liegt in der Tatsache, daß die porösen, zylindrischen Röhren nach der Erfindung leicht in gut kontrollierten und präzise hergestellten Handelsmengen produziert werden können. Dadurch können die erwünschten Spezifikationen für die Röhren leicht in den aufeinanderfolgenden Chargen wiederholt werden.

Die obenerwähnten Vorteile des Trägers nach der Erfindung werden dadurch erreicht, daß verstärkende Fasern oder Litzen verwendet werden, die die Form einer umflechtenden Muffe besitzen, wenn sie als Teil der porösen zylindrischen Röhre zusammengesetzt bzw. montiert werden. Diese verflochtenen Muffen besitzen die charakteristische Eigenschaft,

daß ihr Verhältnis von Durchmesser zu Länge bedeutenden Veränderungen unterworfen ist, d. h., wenn die Länge der Muffe vermindert wird, wird der Durchmesser größer, und wenn die Länge vergrößert wird, wird der Durchmesser kleiner. Diese Eigenschaft wird bei der Herstellung der Trägerröhre nach der Erfindung verwendet, indem eine axiale Spannung auf jede Muffenschicht angewendet wird, während sich diese um einen Dorn befindet, um die Muffe und die verstärkenden Fasern oder Litzen mit hoher Kompression mechanisch mit der Kontur des Domes übereinstimmen zu lassen. Beim Herstellungsverfahren wird daher mindestens eine Muffe lose über und um einen zylindrischen Dorn angebracht, wobei der Durchmesser der Muffe durch Verkürzung der Muffenlänge vergrößert wird, falls es notwendig wird, daß ein anfängliches Aufbringen erreicht werden soll. Dann läßt man eine Kraft auf die lose angebrachte Muffe einwirken, die die Länge vergrößern soll, und zwar entweder dadurch, daß an beiden Enden gezogen wird oder durch Verankern eines der beiden Enden und durch Ziehen am entgegengesetzten Ende oder einfach durch Ziehen an einem Ende und dadurch, daß man die Reibungskräfte zwischen der Muffe und dem Dorn dazu verwendet, die Muffe in einer festen Stellung zu halten. In Reaktion zu dieser axialen Kraft versucht die aufgebrachte Muffe diametral zusammenzuschrumpfen, und dadurch werden alle ihre verflochtenen Fasern oder Litzen dazu gebracht, eine radial nach innen gerichtete Kompression um die Dornoberfläche auszuüben. Dadurch werden die verflochtenen Fasern oder Litzen eng an die Kontur des Domes angepaßt bzw. angepreßt. Wenn eine beschränkte Menge eines Klebemittelharzes in der übereinstimmenden Muffe verwendet und gehärtet wird, so daß nicht alle Zwischenräume gefüllt werden, sondern nur die Fasern oder Litzen an den Kreuzungspunkten abgebunden werden, wird eine Röhre erhalten, die praktisch die gleiche Form hat wie der Dorn und wobei alle Fasern und Litzen davon in einer perfekten Orientierung angeordnet sind, wie sie durch die mechanische Erhöhung der Längenkraft und der Erniedrigung der Durchmesserkraft bestimmt wird, die verwendet wurden, um die Muffe mit dem Dorn übereinstimmen zu lassen.

Nach der oben beschriebenen Weise kann eine poröse Trägerröhre mit einer einzelnen Schicht einer verflochtenen Muffe hergestellt werden. Vorzugsweise werden jedoch mehrere Muffenschichten verwendet. Dies ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß jede aufeinanderfolgende Muffenschicht, die lose aufgebracht wird und dann mechanisch durch diametrales Einschrumpfen in Übereinstimmung gebracht wird, alle vorangehenden Schichten verstärkt, so daß eine dünne, dichte und kompakte Wanddicke durch die Dicke aller Schichten hergestellt wird. Die Porosität, die erforderlich ist, um bei der Rückosmose das Lösungsmittel durchgehen zu lassen, wird selbst durch die Verwendung mehrerer Muffenschichten erhalten bleiben, da die Zwischenräume einer jeden Schicht zufällig orientiert sind in Übereinstimmung und in Nichtübereinstimmung mit den Zwischenräumen der vorhergehenden und der darauffolgenden Schichten. Die Verwendung einer begrenzten Menge eines Klebemittelharzes hält ebenfalls Strömungswege durch die gesamte Wanddicke der vielfachen Muffenschichten offen.

Werden zwei bis fünf Schichten der verflochtenen Muffen in der oben beschriebenen Weise verwendet, dann erhält man Trägerröhren mit einer hervorragenden Selbstverstärkung, und zwar durch die mechanische Verflechtung und Übereinstimmung der Fasern oder Litzen zu der einen und nur optimalen Orientierung, die unter der Kraft angenommen werden kann, die angewendet wird, um eine axiale Verlängerung und ein diametrales Einschrumpfen auf

ίο den Dom zu erzeugen. Es muß festgestellt werden, daß das Klebemittel nichts mit der Entwicklung einer solchen Orientierung zu tun hat, sondern diese nur aufrechterhalten soll. So hat das Klebemittel die Aufgabe, eine ausreichende interne Abbindung und Unterstützung herzustellen, um die optimale Orientierung, die mechanisch in'den verflochtenen Muffen entwickelt wird, permanent zu erhalten. Daher braucht das Klebemittel nur in sehr begrenzten Mengen verwendet zu werden, um diese begrenzte Aufgäbe zu erfüllen. Dies erlaubt nicht nur die Verwendung eines selbsterhärtenden und nicht flüchtige Stoffe entwickelnden Klebemittels in wirtschaftlichen Mengen, sondern bedeutet auch, daß die Beanspruchungen der Rückosmosearbeitsdrücke absorbiert werden und primär durch die verflochtenen Litzen oder Fasern aufgefangen werden. Die Arbeitsgrenzen der Trägerröhre sind hauptsächlich eine Funktion der maximalen Festigkeit der Litzen oder Fasern und weniger des Klebemittels. Wenn von sich aus starke Materialien, wie beispielsweise Glasfasern, in den verflochtenen Muffen verwendet werden, dann erhält man Trägerröhren, die eine hervorragende Festigkeit besitzen und mit denen unter Rückosmosedrücken bis zu 105 kg/cm² gearbeitet werden kann.

Die spezifische Form der Verflechtung in den Glasfasermuffen ist nicht kritisch. Es ist nur erforderlich, daß irgendeine Form der Verflechtung verwendet wird und nicht gewebte oder fadengewundene Strukturen, die nicht in der Lage sind, die vorteilhaften Eigenschaften der Trägerröhre nach der Erfindung zu liefern. Daher können die Glasfasermuffen irgendeine verflochtene Form besitzen, in der eine oder mehrere Litzen diagonal und abwechselnd über und unter einer oder mehreren Litzen kreuzen, die in der entgegengesetzten Richtung liegen.

Das Klebemittel kann ein beliebiges wasserdichtes Material sein, das die verstärkenden Fasern abbindet und die Lösungsmittelseite der Röhre während ihrer Verwendung in der Rückosmose nicht verunreinigt. Vorzugsweise werden Epoxyharzklebemittel verwendet. Es eignen sich auch andere Klebe- und Versiegelungsmittel, wie beispielsweise Polyester u. dgl., die in flüssiger Form verwendet werden können und dann gehärtet werden.

Das flüssige Klebemittel wird im Überschuß, beispielsweise durch Auftragen oder Eintauchen in die verflochtene, gestreckte Muffe aus Glasfasermaterial, auf dem Dorn aufgebracht. Die gesättigten Fasern werden dann zusammengedrückt, um das überschüssige flüssige Klebemittelharz auszuwringen. Dies wird am besten durch eine peristaltische Kraft erreicht, beispielsweise durch Überziehen eines eng anliegenden Ringes über die Muffe oder durch Abreiben mit einem Schwamm od. dgl., um soviel wie möglich flüssiges Klebemittel zu entfernen. Das übrigbleibende flüssige Klebemittel neigt dazu, sich auf Grund der Oberflächenspannung an den ver-

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schiedenen Punkten zu sammeln, an denen sich von reinem, glatten Papier, wie beispielsweise feinem Litzen oder Fasern kreuzen. Dadurch bleiben offene Filterpapier, mit Wasser oder mit einer verdünnten Poren zurück, wobei die Zwischenräume zwischen Polyvinylalkohollösung vorbefeuchtet und um den ihnen im wesentlichen frei bleiben von Klebemittel. Dorn gewickelt. Diese Anordnung wird dann geWenn die Muffe aus Glasfasermaterial einige 5 trocknet, um eine Beeinträchtigung der eigentlichen Schichten dick ist, kann das Klebemittel aufgebracht Imprägnierung mit einem Klebemittel durch das und der Überschuß herausgepreßt werden, entweder Wasser zu verhindern. Die verflochtenen Glasfasernach Aufbringung einer jeden Muffenschicht auf den muffen werden dann angebracht, die so zusammen-Dorn oder nachdem alle abwechselnden Schichten gesetzte Anordnung imprägniert, zusammengepreßt, aufgebracht worden sind. Eine Klebemittelharz- io um das überschüssige Klebemittel zu entfernen, und lösung, die eine relativ große Menge an Lösungs- zwecks Härtung auf dem Dorn gelassen. Nach Härmittel enthält, kann auf der ersten Schicht von meh- tung des Klebemittels befindet sich die glatte Einreren Schichten angebracht werden, der Überschuß lage in einem integralen Zustand mit der Muffe der wird herausgepreßt und das Klebemittel gehärtet, Trägerstruktur. An Stelle des Papiers können auch dann werden zusätzliche Schichten zugefügt und ein 15 andere Materialien verwendet werden. Pergament Klebemittelharz, das eine relativ geringe Menge an und dünne Bögen von feinem Gewebe oder Glas-Lösungsmittel enthält, auf diesen Schichten ange- fasermatten wurden ebenfalls mit guten Ergebnissen bracht, der Überschuß herausgedrückt und das verwendet. Es kann jedes glatte poröse Bogen-Klebemittel gehärtet. Durch ein solches Verfahren material verwendet werden, das mit der inneren erhält man eine Trägerröhre mit einer stark porösen 20 Oberfläche der Glasfaserröhre durch das verwendete jedoch verhältnismäßig schwachen inneren Schicht Klebemittel integral verbunden werden kann und das und einer stärkeren äußeren Schicht von einer nied- gereinigte Wasser nicht verunreinigt, rigeren Porosität. Die Trägerröhre nach der Erfindung wird in der

Das Klebemittel wird dann gehärtet. In manchen folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen Fällen kann das Klebemittel so zusammengesetzt 25 im einzelnen erläutert.

werden, daß es sich nach einem bestimmten Zeitraum Fig· 1 zeigt einen Querschnitt durch eine zu-

selbst härtet. Im Falle der Epoxy-und Polyesterharze sammengesetzte Anordnung aus einer Papiereinlage wird beispielsweise ein Polymerisierungskatalysator und auf einem Dorn gestreckte, verflochtene Glaskurz vor der Verwendung zu dem flüssigen Harz fasermuffen; zugegeben, und das Harz polymerisiert zu einem 30 F i g. 2 ist eine stark vergrößerte Teilansicht eines Festkörper kurz danach. Je nach dem verwendeten Teils einer verflochtenen Seitenwand der Glasfaser-Klebemittelsystem kann eine Nachbehandlung not- muffe vor Anbringung der Muffe in der Anordnung wendig werden, wie beispielsweise eine Erhitzung nach Fig. 1;

od. dgl., um das Klebemittel zu härten. Fig. 3 ist eine ähnliche Teilansicht wie in Fig. 2,

Nach Härtung des Klebemittels wird die fertige 35 die die Veränderungen in der Konfiguration der ver-Trägerröhre vom Dorn heruntergenommen und ist flochtenen Seitenwand der Glasfasermuffe darstellt, nach Anbringung der notwendigen Endzubehörteile nachdem diese während ihrer Aufbringung auf der u. dgl. gebrauchsfertig. Das Klebemittel wird vor- Anordnung nach Fig. 1 diametral vergrößert worzugsweise in der Form einer Lösung in einem fluch- den ist.

tigen Lösungsmittel verwendet; das verwendete Lö- 40 In Fig. 1 besteht der Dorn 10 aus einem festen sungsmittel hängt ab von dem benutzten Klebemittel. Stab aus Polytetrafluoräthylen. Eine Schicht aus Die entstandene Verminderung der Viskosität fördert nassem Filterpapier 12 ist um den Dorn 10 gewickelt die Beweglichkeit des Klebemittels und erleichtert und überlappt sich entlang der Länge des Doms 10. seine Wanderung zu den Faserkreuzpunkten. Nach Trocknung des Filterpapiers 12 wird eine erste

Die Trägerröhren nach der Erfindung können ent- 45 verflochtene Muffe 14 aus Glasfasern über das Filterweder als innere oder äußere Träger verwendet wer- papier 12 auf dem Dorn 10 übergestreift, und zwar den, werden jedoch vorzugsweise als äußere Träger von links nach rechts.

verwendet, in denen eine röhrenförmige Membran Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die verflochtenen

als Einlage eingesetzt wird. In jedem Fall ist es von Glasfasern eng aneinander anliegen, wobei nur großem Vorteil, wenn die Fläche der Röhre, die mit 50 wenige geöffnete Zwischenräume zwischen den Fader Membran in Berührung steht, so glatt und regel- sern bestehen. Diese Konfiguration zeigt die verflochmäßig wie möglich ist. Wenn die tragende Oberfläche tene Glasfasermuffe 14 vor dem Aufbringen über nicht glatt ist, kann das unter Druck stehende salzige dem Dorn 10.

Wasser oder eine andere zu reinigende Flüssigkeit Fig. 3 zeigt die Veränderung der Konfiguration

die Membran dazu bringen, mit den Unregelmäßig- 55 der verflochtenen Muffe 14, nachdem ihre Länge keiten des Trägers in Übereinstimmung zu kommen, veringert worden ist, um ihren Durchmesser zu verwodurch örtliche Spannungsverformungen in der größern und sie über den Dorn 10 zu ziehen. Nach Membran entstehen können, die die Selektivität und lockerer Aufbringung über und um den Dorn 10 wird die Lebensdauer der Membran in nachteiliger Weise die Muffe 14 strammgezogen, um ihre Länge zu verbeeinflussen. 60 größern, wodurch die verflochtene Muffe diametral In einer bevorzugten Ausführungsform der Träger- zusammenschrumpft und versucht, in ihre ursprüngröhre nach der Erfindung wird die innere Oberfläche liehe Konfiguration, wie in Fig. 2 gezeigt wird, zuder Trägerröhre dadurch besonders glatt gemacht, rückzukehren. Dadurch entsteht der eng kompridaß eine oder mehrere Schichten einer glatten Ein- mierende Formeffekt, der vorher beschrieben wurde, lage um den Dorn herum angebracht werden, bevor 65 und läßt die Muffe 14 eng am Dorn 10 anliegen, die Glasfasermuffen, die die hauptsächliche Struktur Aus Fi g. 1 ist zu ersehen, daß drei zusätzliche der Trägerröhre ausmachen, aufgebracht werden. geflochtene Muffen 14 aus Glasfasern hintereinander Beispielsweise werden eine oder mehrere Schichten auf die erste Muffe 14 aufgesetzt werden, wobei jede

vergrößert und diametral auf und um die vorhergehende Schicht verkleinert wird. Dies ergibt die Gesamtanordnung, bei der sich die Papiereinlage 12 direkt auf dem Dorn 10 befindet, gefolgt durch vier aufeinanderfolgende Schichten von verflochtenen Muffen 14. Da alle diese Schichten 14 axial festgezogen werden, ist die gesamte Anordnung fest auf dem Dorn 10 aufgebracht.

Anschließend wird ein flüssiges Epoxyharzklebemittel auf der in Fig. 1 gezeigten Anordnung aufgebracht, das überschüssige Klebemittel wird entfernt, und man läßt das Klebemittel bis zu einem festen Sitz erhärten. Der Dorn 10 wird dann von der festgewordenen starren Anordnung aus Papiereinlage 12 und verflochtenen Glasfasermuffen 14 abgezogen. Das feste Epoxyharzklebemittel hält die Glasfasermuffen 14 in der optimal übereinstimmenden Orientierung und verleiht der Trägerröhre eine große Festigkeit, die dem Rückosmosearbeitsdruck guten Widerstand leistet.

In den folgenden Beispielen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.

Beispi-el I

Ein Dorn wird hergestellt, indem die erwünschte Länge eines Polytetrafluoroäthylenstabs (»Teflon«) mit einem Durchmesser von 1,30 cm geschnitten wird. Eine Lage feinen Filterpapiers wird mit Wasser befeuchtet und um den Dorn gewickelt, getrocknet, und vier Schichten geflochtener Glasfasermuffen mit 1,27 cm im Durchmesser werden über den Dorn und die Papiereinlage in der oben beschriebenen Art und Weise gezogen. Die so hergestellte Anordnung wird dann mit einer Epoxy-Polyamid-Lösungsmittelmischung gesättigt, die aus folgenden Bestandteilen besteht:

60 Gewichtsteilen Epoxyharz (ERL 2795),
40 Gewichtsteilen Polyamid (Versamid 125),
47 Gewichtsteilen Trichloroäthylen.

40

Die mit dieser Mischung gesättigte Anordnung wird dann einer peristaltischen Wirkung unterworfen, indem sie mit einem Schwamm abgestreift wird, der um den Umfang der Glasmuffe zusammengedrückt wird, um soviel wie möglich des imprägnierten Klebemittels zu entfernen. Das Lösungsmittel wird dann abgedampft und die Mischung in einem Ofen bei 100° C zwei Stunden lang gehärtet. Der so hergestellte fertige poröse Träger nach der Erfindung wird dann vom Dorn entfernt.

Beispiel II

Ein Dorn wird hergestellt, indem eine Teflon-Röhre mit einer Länge von · 86 cm, einem äußeren Durchmesser von 1,27 cm und einem inneren Durchmesser von 0,95 em auf einen 0,95-cm-Bohrstab mit einer Länge von 0,9 m aufgesetzt wird. Ein Ende des Stahlstabes ist um eine Anschlagmutter gewunden, die einen inneren Durchmesser von 1,27 cm besitzt. Das andere Ende des Stahlstabes wird zum Anfassen freigelassen.

Ein 5,3 X 57,2 cm großer Streifen Filterpapier (Whatman Nr. 1) wird von einem 57,2 X 46,3 cm großen Bogen abgeschnitten.

Der als Einlage dienende Filterpapierstreifen wird mit Wasser befeuchtet und vorsichtig auf den Teflon-Dorn gegeben und mit diesem in Übereinstimmung gebracht, wobei eine Überlappung von etwa 1,27 cm entsteht. Diese Anordnung läßt man dann trocknen.

Ein Ende des Stahlstabes wird in einem Schraubstock befestigt, und eine 0,75 m lange verflochtene Glasfasermuffe mit einem Durchmesser von 1,27 cm (Typ EG 530, Electra Insulation Corp.) wird über das Filterpapier gestreift und am freien Ende mit einem Klebeband befestigt und dann festgezogen. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis fünf Schichten des Muffenmaterials auf dem Dorn aufgebracht wor-.den sind, wobei jede Schicht eng über die nächste Schicht auf dem Dorn gezogen wird.

Diese Anordnung aus Einlage und Verstärkungsschichten wird dann vom Schraubstock entfernt und auf einem Bogen aus einem Polyäthylenfilm gelegt.

Eine aus sechs Teilen ERL 2795 (Union Carbide), vier Teilen Versamid 125 (General Mills) und 40 Teilen Trichloräthylen bestehende Mischung wird gründlich vermischt und über die obenerwähnte Anordnung gegossen. Man läßt die Mischung fünf Minuten lang einziehen, und während dieser Zeit überdeckt man die ganze Anordnung mit einem Plastikbogen, um eine Verdampfung des Lösungsmittels zu verhindern.

Die Anordnung wird dann senkrecht aufgestellt und die überschüssige Klebemittelmischung mittels eines Papiertuches vom oberen Ende (d. h. das Ende, an dem die Glasfasermuffe befestigt worden ist) fest abgestreift. Dieses Verfahren wird zweimal wiederholt.

Die Anordnung wird dann zwei Stunden lang in einem heißen Luftzirkulationsofen bei 99° C gehärtet.

Die Anordnung wird dann vom Ofen entfernt und abgekühlt. Der Dorn wird dann herausgezogen, während die Anschlagmutter ein Herausziehen des Teflons aus dem Stahlstab verhindert. Die so hergestellte poröse Röhre nach der Erfindung wird dann in die erwünschten Längen geschnitten.

Das Verfahren zur Herstellung der Trägerröhre nach der Erfindung kann je nach Wunsch variiert werden. Beispielsweise können die Dimensionen des Doms und die verwendeten Materialien verändert werden. Es kann auch ein ganz aus Metall bestehender Dorn verwendet werden, wenn zunächst mit einem die Form freigebenden Mittel beschichtet wird.

Es können auch andere Materialien als Einlagen verwendet werden, beispielsweise Pergament, Schreibpapier, Glasfaserpapier und andere Materialien. Mit einigen dieser Materialien kann die Befeuchtung der Einlage vor der Aufbringung auf dem Dorn weggelassen werden.

Es können die verschiedensten Klebemittelmischungen verwendet werden, wie beispielsweise Epoxyharze, Polyesterharze, Polyurethanharze u. dgl. Es können auch andere Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluol, Xylol, Methylisobutylketon, Aceton, Benzolmethyläthyiketon, Perchloroäthylen, Methylalkohol, Isopropylalkohol, Chloroform, 1,1,2-Trichloräthan, Kohlenstofftetrachlorid u. dgl., sowohl einzeln als auch in Mischungen verwendet werden.

Die Imprägnierung der Überzüge kann auch durch Bürsten oder durch Besprühen durchgeführt werden.

Die Entfernung des überschüssigen Klebemittels kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch Verwendung eines Ringes oder einer ringförmigen Quetschwalze.

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Die Härtungszeit und die Härtungstemperatur hängen ab von dem verwendeten Klebemittelsystem und können im Bereich von Raumtemperatur bis zu einigen hundert Grad und von Minuten bis zu Tagen liegen.

In einigen Anwendungsfällen ist es von Vorteil, mehrere ineinandergestellte Träger zu verwenden. Beispielsweise kann eine erste Trägerröhre hergestellt werden, die eine relativ hohe Porosität und eine relativ niedrige Festigkeit besitzt, und diese kann dann in eine zweite Röhre eingesetzt werden, die getrennt hergestellt wird und eine relativ niedrige Porosität und eine entsprechend höhere Festigkeit besitzt. Die Osmosemembran wird dann als Einlage in die erste oder innere Trägerröhre eingesetzt.

Claims

Patentansprüche: 20

1. Träger für Osmosemembranen, bestehend aus einem porösen, zylindrischen Körper aus Faserlitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Faserlitzen miteinander verflochten bzw. umflochten sind und ebenfalls mittels eines wasserdichten Klebemittels miteinander abgebunden sind, wobei das Klebemittel in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um die Litzen zu einer festen, starren Struktur zu verstärken, jedoch nicht ausreicht, um die Zwischenräume zwischen den Litzen vollständig auszufüllen.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verflochtenen, abgebundenen einzelnen Litzen ebenfalls in einem axial festgezogenen Zustand sind.

3. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine glatte poröse Einlage besitzt, die integral mit einer der zylindrischen Wände des Körpers verbunden, ist.

4. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen aus Glasfasermaterial bestehen.

5. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das faserartige Material in der Form mehrerer konzentrisch übereinandergelegter Muffen vorhanden ist, die aus verflochtenen Litzen aus Glasfasermaterial bestehen.

6. Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffen axial straffgezogen und in diesem Zustand mittels eines Klebemittels gehalten sind.

7. Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine glatte poröse Einlage aus Papiermaterial integral mit einer der zylindrischen Wände des Körpers verbunden ist.

8. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel aus einem Epoxyharz besteht

9. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel aus einem Polyester besteht.

10. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine poröse Einlage aus Baumwollgewebe enthält, die integral mit einer der zylindrischen Wände des Körpers verbunden ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines porösen zylindrischen Trägers nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht von verflochtenen Litzen aus faserartigem Material um einen zylindrischen Dorn angebracht wird, die Schicht axial gezogen wird, um. diese umfassend, den Dorn anzupressen, die Schicht mit einem flüssigen Klebemittel gesättigt wird, und zwar in einer Menge, die ausreicht, um den Litzen eine feste und starre Struktur zu verleihen, jedoch nicht ausreicht, um die Zwischenräume zwischen den Litzen auszufüllen, das Klebemittel gehärtet wird und der so hergestellte Träger vom Dorn entfernt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einer verflochtenen Muffe aus Glasfasermaterial besteht und der Durchmesser der Muffe vergrößert wird, um die Anbringung derselben um den Dorn zu unterstützen,

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das-überschüssige Klebemittel aus der damit gesättigten Schicht herausgepreßt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein glattes Einlagematerial vor der Anbringung der Schicht aus dem faserartigen Material auf dem Dorn aufgebracht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlagematerial eine Papierschicht verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlagematerial eine Schicht Baumwollgewebe verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebematerial ein reaktionsfähiges Epoxyharz verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebematerial ein Polyesterharz verwendet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verflochtene Muffen aus Glasfasermaterial auf dem Dorn aufgebracht werden, jede Muffe durch diametrale Einschrumpfung derselben straff um den Dorn gezogen wird und die gestreckten Muffen aufeinanderfolgend und in Bezug zueinander konzentrisch auf den Dorn aufgebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen