DE2354851A1 - Faservliesrohr, insbesondere zum tragen von membranen fuer membranfiltrierung, sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Faservliesrohr, insbesondere zum tragen von membranen fuer membranfiltrierung, sowie verfahren zu seiner herstellung

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DE2354851A1
DE2354851A1 DE19732354851 DE2354851A DE2354851A1 DE 2354851 A1 DE2354851 A1 DE 2354851A1 DE 19732354851 DE19732354851 DE 19732354851 DE 2354851 A DE2354851 A DE 2354851A DE 2354851 A1 DE2354851 A1 DE 2354851A1
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fiber
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Description

D ι PL-1 Ne. tr. iüf;. dipl.-ins.
VOLKER ETUSSE DiETRiCH BUSSE
45 "Osnabrück , den 31. Oktober 1973
MOSERSTRASSE 2O/24 DB/Ka.
- B.V. . .'■■■
Händeliaan 251 > Zwolle,, Niederlande
Faservliesrohr, insbesondere zum Tragen von Membranen für Membranfiltrierung, sowie Verfahren
zu' seiner Herstellung ·
Die Erfindung bezieht sich auf ein Faservliesrohr, insbesondere ■zum Tragen von für Membranfiltrierung geeigneten Membranen, bestehend aus einem sich schraubenlinienförmig gewickelten,
schweißbare Kunststoffasern enthaltendem Faservliesband, dessen aufeinanderfolgenden Bandwicklungen durch Sehweißen miteinander
« - ■ .
verbunden sind. Der Begriff Membranfiltrierung: umfaßt hier u.a.
Ultrafiltrierung und umgekehrte Osmo,se.
Ein bekanntes derartiges Faservliesrohr, das mit einer inneren rohrförmigen Membran zum Klären von Flüssigkeiten durch umgekehrte Osmose versehen ist, wird durch schraubenlinienförmiges und überlappendes Aufwickeln eines z.B. aus Polyester bestehen-, den Faservliesbandes auf einen Dorn hergestellt. Zwisehen den
überlappenden Bereichen; des Bandes wird ein Polyäthylenleim an-
409819/0937
gebracht j wonach eine Verschweißung mittels eines erwärmten Schuhes erfolgt.
Das Vorhandensein von Überlappungen hat zur Folge, daß innerhalb des Rohres scharfe und/oder faserige Ränder vorhanden sind, die sich bei der Anordnung einer z.B.. für umgekehrte Osmose geeignetem Membran unmittelbar auf dem Faservlies in der Membran abzeichnen und zu deren Schwächung führen., Außerdem besteht die Gefahr, daß herausragende Faserenden des Faservlieses die Membrar durchbohren.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird deshalb schon beim Aurwickeln auf der inneren Seite des Faservliesrohres ein Faservlies aus Papier mitgewickelt. Hierdurch werden die obenerwähnten Mängel behoben, jedoch hat das Papier den Nachteil, daß beim Weichen in Wasser auf die Dauer der Zusammenhang großteils verlorengeht und die entstehende schleimige Masse bei Einschluß in einem engen Raum und bei Anwendung von Druck einen beträchtlichen Widerstand gegen den Durchfluß von Wasser leistet. Dieser unnötige Widerstand gegen den Durchfluß von Wasser verbraucht erhebliche Energie. ;
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Faservliesrohr zu schaffen, auf dessen inneren Seite ohne eine aus Papierfasern bestehende Schicht unmittelbar und ohne deren Beeinträchtigung. eine Membran für Membranfiltrierung angebracht werden kann,.so daß nach Abnutzung der Membran für umgekehrte Osmose das Faser-
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vliesrohr mit Membran aus einem Druckst fit ζ- oder Tragrohr ent-· fern- und wegwerfbar ist - · ;
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Faservliesrohr der eingang genannten Art erfindüngsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest der Rand einer unter oder neben einer anderen Wicklung gelegenen Wicklung durch Ultraschallschvreißung mit dieser verbunden ist.
Durch die Anwendung einer Ultraschallschweißung wird eine überaus gute Schweißverbindung erhalten, da die Faservliesmassen über ihre ganze Dicke sehr gleichmäßig erhitzt werden und sich · demzufolge zusammenschmelzen. Das erhaltene, sehr feste Faservliesrohr' weist auf seiner inneren Seite praktisch überall denselben Durchmesser auf, wenn. ' überdeckende Bereiche völlig verschweißt werden, wobei an der Stelle der Verbindungen zwi-' sehen aufeinanderfolgenden Wicklungen keine heräusragenden Faserenden in das Faservliesrohr vorspringen. Daher besteht auch keine Gefahr der*Beschädigung einer Membran für Membranfiltrierung, wenn diese in einem derartigen FaservliesrOhr angebracht wird.
Ein weiterer bedeutender Vorteil besteht darin,, daß die wasserdurchlässige Oberfläche des-Faservliesrohres maximal genutzt werden kann, da nur entlang, den Rändern zweier aufeinanderfolgender Wicklungen, die überlappend miteinander verbünden werden, für Wasser undurchlässige. Schweißverbindungen hergestellt werden.
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BAD
Ein Innenrohr aus P&pier erübrigt -sich, so daß sich auf der inneren Seite des Faservlies!-ohres keine- schleimge Masse bilden kann, die- den Widerstand gegen den Durchfluß von Wasser erhöht.
Die große, unerwartet hohe Festigkeit des Faservliesrohres (ein Rohr aus einem Polyesterfaservlies von einer Dicke von 0.2 mm und einem inneren Rohrdurchmesser- von 8 mm kann bei einem Berstdruck von'?-5 Atm einen zulässigen. Betriebsdruck von 10 Atm erhalten) bietet die Möglichkeit, nach Abnutzung der Membran die aus Faservliesrohr und Membran bestehende Einheit weg'zuwerf en.
Zwecks" Erhöhung der*Festigkeitseigenschaften des Faservliesrohres kann es ferner auf seiner äußeren Seite nach mit einem oder mehreren Verstärkungsfaden oder -bändern umwickelt sein, die vorzugsweise zumindest teilweise mit dem Faservlies verschweißt sind. Die Verstärkungsfaden oder -bänder können sehr dünn sein, um unerwünschte Verformungen bei der Anordnung des Faservliesrohres in einem Druckstützrohr in der Membran zu vermeiden.
Die Verstärkungsfäden oder -bänder bestehen zweckmäßig aus thermoplastischem Material, das mit dem zur Bildung des Faservliesrohres verwendeten Faservliesbandes verschweißbar ist, wobei den Verstärkungsfaden oder -bändemdurch Strecken eine .größere Festigkeit vermittel sein kann.
Vorzugsweise bestehen die Verstärkungsfäden .aus Glasfaden, die durch einen unter Einwirkung von Wärme schmelzenden Leim mit dem
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BADORtGiNAL
Faservlies, z.B. einem Polye-stervin.es.,-.verbunden sind. Die Verstärkungsfaden verlaufen .zv.'sckmäßig senkrecht' zur Längsachse des Faservliesrohres. .Bei-"Anwendung" eines in der Wärme schmelzenden Leimes bzw. Klebmittels kann".'die 'Verleimung . sehr bequem durch einen linienförmigen Auftrag- in Längsrichtung auf der Außenseite des Faservliesrohres erfolgen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen eines Faservliesrohres, bei dem ein schweißbare Kunststofffasern enthaltendes Faservliesbänd schraubenlinienförmig ge-. wickelt und aufeinanderfolgende .Bandwicklungen durch Schweißen miteinander·verbünden-werden. Das Verfahren nach der Erfindungist dabei in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Rand einer'unter oder neben einer anderen Wicklung gelegenen Wicklung durch Ultraschallschweißung mit dieser verbunden wird, · .v
Dieses Verfahren ermöglicht eine ebenso einfache wie schnelle Herstellung der mit oben=-ervrähnten Vorzügen ausgestalteten Faservliesrohre nach der Erfindung.
Die Erfindung wird nun anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: ',
Fig.'1 in skizzenhafter Darstellung den Aufbau eines er-
findungsgemäßen- FaservliesrOnre.Sjin dem eine Membran für-umgekehrte Osmose angebracht wird, ■ ■' 409Ö1S/0937
Fig. 2 eine Einzelheit einer Ultraschajlsahweiitverbindung von überlappenden Wicklungen,
Fig. 2a eine Einzelheit der Verbindung aufeinanderfolgender Wicklungen -des Faservliesbandes durch "Ultraschall-stoßschweißung, und
Fig. 3 einen Schnitt durch ein mit Verstärkungsfaden versehenes Faservliesrohr nach der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Dorn 1 dargestellt, auf den schraubenlinienförmig und überlappend ein Band 2 aus Polyesterfaservlies aufgewickelt wird. Die nebeneinanderliegenden Ränder von zwei aufeinanderfolgenden, sich überlappenden' Wicklungen des Bandes 2 sind mit 3 und 4 bezeichnet. Nach'dem Wickeln werden mittels eines Schalltopfs 5 in dem Material derartige Schwingungen erzeugt, dafi> durch die aus diesen resultierende Wärme die Umgebung.der Ränder 3 und 4 erwärmt und die dort vorhandenen Fasern unter Herstellung einer Schweißverbindung 6 miteinander verschweißt werden.
Bei der Schweißung genügt es, wenn der unter dem überlappenden Teil ha. -tden Rand 4 aufweisenden -.Faservlieses liegende Rand ,3 mit dem überlappenden Teil 1Ia verschweißt wird. Auf diese Weise wird schon eine bessere Schweißverbindung hergestellt, jedoch ist es angezeigt, auch den Rand 4; unter Verschweißung der Fasermassen zwischen dem Rand 3 und dem Rand 4 an den darunterliegenden Faservliesteil anzuschweißen bzw. anzuheften. Hierbei
erhält man ein einen sehr gleichmäßigen Innendurchmesser aufwci- +des
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BAD GRfGIMAL
sende Rohr -\. rait" besonders iestor<; Schv-eißvprtoindungj bei dem auch der Außendur chrnesser .naliezu konstant ist"-·. :'■"■-'- " '
Die hergestellte Schweißverbindung hat in'der Praxis eine ', '. Breite von 0,5 "bis 1 mm, während die ü-beTlappung meist ..zwischen 0,2 und 0,3 mm. liegt. Der "Schallkopf ist über eine .'-Breite von' ' .3 bis '4 mm wirksam. Diese Vierte'bedeuten jedoch keineswegs eine Beschränkung. *.-,'- ■ ..
Das Ausgangsfa-servlies ist vorzugsweise in Querrichtung elastisch und hat eine Dicke von 0,li§ mm. ' · :
Zur Ifer st ellung der Schweißverbindung 6 wird ein SchallkcpF 5 verwendet j der. mittels seiner Teile 5a und "5b. beidseits der .aufeinandei'lijgenden Wicklungsteile 33.,1Ia des Bandes 2 aufgepreßt wird", während die Schv;eißung mittels ültrasehallschvjingungen er- folgt. Durch die schraubenlinienförmig verlaufende, d-urch Ultraschallschvreißung hergestellte Schweißverbindimg 6 wird dem Rohr eine außerordentliche Festigkeit erteilt j Vielehe dde Möglichkeit bietet, das Faservliesr.ohr mit im wesentlichen konstanten Innen-' durchmesser mit ohne Papierrohr darin vorgesehener Membran 8 für umgekehrte Osmose nach Ablauf aus einem um das Faservlies- ■ rohr 7 angebrachten Druckstützrohr herauszuzuiehen und als' Ganzes wegzuwerfen. Eine derartige ,aus einem Fa'servliesrohr J und darin angebrachter Membran für umgekehrte Osmose, bestehende Einheit, bei der die Membran^ meist eine Zelluloseacetatmembran ist ,setsb dsm
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Durchfluß von Wasser einen beträchtlich geringeren Widerstand - entzogen, als dies "bei Faservliesrohren der Fall ist., die auf · ihrer inneren Seite zwischen der .Membran 8 und- dein Rohr 7 n-och ein aus Zellulosefasem gewickeltes Rohr tragen.
Zur Anbringung einer Membran indem Faservliesrohr können an sich bekannte Anordnungen getroffen werden. So kann eine Verdickung -9 mit geringem Spiel konzentrisch innerhalb des gebildeten Faservliesrohres 7 aufgestellt werden. -Auf der der Förderrichtung abgekehrten Seite der Verdickung befindet sich eine Ausflußöffnung.._ 11, durch welche eine die Membran bildende Flüssigkeit in das Faservliesrohr eingeführt.werden kann. Wenn das Faservliesrohr 7 an der Verdickung vorüber geführt wird-, bildet sich auf deren Außenseite die Membran. 8.
Zur Versteifung des Faservliesrohres kann es auf seiner äußeren Seite noch mit Verstärkungsfäden, z.B. verstärkten Polyester- fädern 12} umwickelt werden, die mittels eines zweiten Ultraschallkojfes 13 mit der Außenseite des. Faservliesrohres verbunden werden. Es ist angezeigt, die Verstärkungsfaden 12 möglichst dünn zu wählen,, um zu vermeiden,.'daß in der später auf der inneren Seite des Faservliesrohres 7 angebrachten Membran 8 mit diesen Verstärkungsfäden zusammenhängende Verformungen erscheinen.
oder Die Verstärkungsfäden 12 können auch ohne Verschweißung/auch mit nur örtlicher Verschweißung mit der äußeren Seite des Paaervliesrohres 7 vereinigt werden. Die Verstärkungsfäden werden dann z.B.
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BAD OBiGiNAL
-' ' ·. ■ - 9 - '; .,· .. 2-35Λ85Τ
ausschließlich an der Stelle der- herKUstellemlen Sch^eißverbin-. düngen mit dem Faservliesrohr verbunden..-, -
Als Verstärkungsfäden ,werden zweckmäßig .Glasfaden-"12. verwendet, die durch.einen unter Einwirkung, von Wärme schmelzenden Leim mit dem Fase-rvliesrohr verbunden werden.- Die-Verstärkungsfäden verlaufen im allgemeinen lotrecht zur Längsachse des Faservliesrohres . ■--'-"."-":-
Der zum Verbinden, von nicht mit' Fasern des Faservlieses verschwel/ -baren Verstärkungsfasern ,z.B. Glasfäden,verwendete Leim kann in sich in Längsrichtung erstreckende Linie auf der äußeren Seite des Faservliesrohres, angebracht werden.
Es ist möglich, auch von nicht überlappenden Wicklungen auszugehen und mittels Ultraschall eine Stoßschweißverbindung zu bil-'.. den, wie dies Fig. 2a;zeig,t".- In diesem Fall, arbeitet man mit einem Ultraschallkopf 5r, welcher'mittels hornförmiger Teile 5a,5b "Deidseits der 'zu bildenden Verbindung auf die nebeneinanderliegenden Wicklungen 2 drückt. Diese Teile des ULtraschallfepfes * drücken dabei die Ränder 3' und 4' gegeneinander, die dann mittel: Ultraschall verschv/eißt werden. " ■' . ■
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BAJ3L

Claims (1)

  1. Ansprüche.:
    ΓΐΛ Faservliesrohr j insbesondere zum Tragen von für Membranfiitderung geeigneten Membranen^best eh end aus einem schraubenlinienförmig gewickelten, schweißbare Kunststoffasern enthaltenden Faservliesband, dessen aufeinanderfolgende Bandwicklungen durch Schweißen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Rand (3,3M einer unfer oder neben einer anderen Wicklung (2) gelegenen Wicklung durch Ultraschallschweißung mit dieser verbunden ist.
    2. Faser-vliesrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einander nicht überlappende Wicklungen (2) mittels Ultrascha-llstoßverschweißung untereinander verbunden sind.
    3. Faservliesrohr nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß beide Ränder (3**0 von aufeinanderfolgenden, überlappenden Wikklungen (2), vorzugsweise auch der Teil (3a,4a) zwischen diesen beiden Rändern, miteinander versclweißt sind.
    H. ■ Faservliesrohr nach einein oder mehreren- der Ansprüche jl bis .3, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem oder mehreren, sie η vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Faservliesrohres (7) erstreckenden Verstärkungsfäden (12) oder Verstärkungsbändern umwickelt, ist. " _;
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    5. Faservliesrohr nach Anspruch H, äa.durch gekennzeichnet, dai die Verstärkungsfaden (1?) zumindest teilweise mir· dem Faservliesrohr (7) ^erschweißt sind. . .. ; -
    6. Faservliesrohr riaeh den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch -gekennzeichnet , daß die Verstarkungsfaden (Γ2) aus Gläsfäden be-. stehen. . ." -.-._-.. :r-. - :
    7. - - Faservliesrohr nach einem od'er mehreren der- Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet-., daß es auf seiher inneren Seite eine Membran (8) aus einem für Flüssigkeit unter Druck durchlässigen Material aufweist./ ■ '' '■ ."■"-■--■·.".
    8. Fäserviiesrohr nach einem oder mehreren der Ansprüchp 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet, daß es aus.einem Faservlies aus theririoplastischen Fasern, insbesondere Polyesterfasern> besteht.
    9. Fäservllesrohr nach eirieiTi: oder mehreren der Ansprüche *1 .'.. bis 8, dadurch gekennzeichnet 5_däß das Faservliesband in Richtung seiner Bi-eitenerstreckurtg fe.dernd bzw.' erastlsch" ist und' eine Dicke von zumindest 0,15 mm aufweist.\
    10. . Verfahren zum Herstellen' eines Faservliesrohres nach' Anspruch 1, Jbei dem schweißbare Kunststoffasern enthaltendes . Faservliesband schraubenlinienföririig gewickelt -und aufeinanderfolgende Wicklungen -durch Schweißen miteinander verbunden we'rdeny dadurch gekennzeichnet, daß*zumindestder Rand einer unter oder
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    neben einer anderen Wicklung gelegenen .Wicklung durch Ultra- sehallsehweiJr-ung mit dieser verbunden-wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand einer überlappenden Wicklung reit dem darunterliegenden Faservliesteil und der Rand der anderen "Wicklung mit dem darüberliegenden .Faservliesteil durch Ultraschallschitfeißung verbunden wird. -
    12. __ Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,, dadurch gekennzeichnet, daß die ÜDerläppenden· Bereiche aufeinanderfolgender Wicklungen durch Ultraschallschweißung voll miteinander verbunden werden.
    13. Verfahrennach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich nie ht'üp er läppende Wicklungen durch Ultraschallstoßverschweißung miteinander, verbunden werden.
    lh. Verfahren'nach einem.oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mit einem oder mehreren Verstärkungsfaden oder -bändern, vorzugsweise in einer Erstrekkung lotrecht zur Längsachse des Faservliesrohres umwickelt wird. ' . . ...
    15. Verfahren nach Anspruch 13 oder I^, dadurch gekennzeichnet,' daß die Verstärkungsfäden zumindest teilweise mit dem Faservlies verschweißt werden. * ' ·
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    BAD ORfGIMAL
    *■-■"■ - ■ ■ - ■ *
    16. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 'bär? 15, dadurch gekennzeichnet, daß als--Verstärkungsfaden. Glasfaden verwendet werden.. , * ; *
    17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß? dem PaservliesrQhr auf seiner inneren Seite eine Membran zugeordnet.vird , die aus einem für Flüssigkeit· unter Druck durchlässigen Material gefertigt wird. ' . ^ .
    18. Verfahren nach einem oder mehreren der .Ansprüche Ώbis IJ, dadurch: gekennzeichnet, daß ein Faservlies aus thermoplastischen Fasern,- insbesonderte Polyesterfasern, verwendet wird.
    19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verbindenden, aneinanderliegenden Wicklungen des Faservliesbandes beidseits,der zu bildenden Schweißverbindung einer senkrecht ausgerichteten Druckkraft ausgeaetzt vierden (Fig. 2a). . .. - ,.. : -
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    L e e r s e i t e
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