DE2441333C3 - Verfahren zur Herstellung einer Anordnung aus Hohlfasern - Google Patents

Description

a) die Lage auf dem Spulenkörper an wenigstens einer Stelle in einer durch die Drehachse der Spule verlaufenden Ebene aufgeschnitten wird,

b) die aufgeschnittene mehrschichtige Lage vom Spulenkörper abgenommen wird und

c) anschließend mehrere Lagen ausgebreitet übereinander gestapelt oder eine oder mehrere Lagen zur Bildung eines kernlosen Rundstabes aufgerollt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung aus Hohlfasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 23 00 312 bekannt Hierbei werden die Hohlfasern auf einem hohlzylindrischen, porösen Kern in mehreren Lagen so aufgewickelt, daß die Wickelebene einer Hohlfaser mit der Dreh- bzw. Kernlängsachse jeweils einen Winkel zwischen 10 und 50° bildet und der Kern beim Bewickeln pro Wicklung der Hohlfaser um seine Längsachse mit einem Winkel zwischen 2 und 10° gedreht wird.

Das Bewickeln einer weiteren, darüberliegenden Lage erfolgt in der Weise, daß die Hohlfasern den angegebenen Winkel zur Drehachse einnehmen, jedoch entgegengesetzt zu dem der darunterliegenden Lage, so daß sich die Hohlfasern Ubereinanderliegender Lagen in einem Winkel von 20 bis 100° schneiden. Die Stirnseiten dieser Hohlfaseranordnung werden in einer Ebene senkrecht zur Drehachse unter Fixierung der sich bildenden Hohlfaserenden abgeschnitten. Diese Hohlfaseranordnung wird zusammen mit dem porösen Wicklungskern in den Behälter eingesetzt Ein entsprechendes Verfahren ist aus der US-PS 34 22 008 bekannt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß in einfacher Weise eine Hohlfaseranordnung mit guter Durchströmbarkeit und spezifisch hoher Trennfläche hergestellt werden kann, die beim Einsatz in einer entsprechenden Vorrichtung keines gesonderten Trägers bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs gelöst Durch Aufschneiden der Hohlfaserwicklung in einer durch die Drehachse der Spule verlaufenden Ebene und Abnahme der so gebildeten Lage vom Spulenkörper ergibt sich in einfacher Weise eine Hohlfaseranordnung, die bei guter Durchströmbarkeit und spezifisch hoher Trennfläche ohne Träger in eine entsprechende Vorrichtung eingesetzt werden kann. Durch die Befreiung der Hohlfaseranordnung vom Spulenkörper wird es möglich, daß die Hohlfaseranordnung die gesamte Behandlungskammer ausfüllen kann, so daß sich ein kompakter Aufbau mit großer Austauschfläche ergibt

Aus der DE-OS 22 08 587 ist es noch bekannt Hohlfasern um ein Paar im wesentlichen parallele Fühn-ngstasern zu einem Gurt zu wickeln, der danach selbst aufgewickelt wird, worauf durch Aufschneiden des so gebildeten Faserbündels an dem durch ausgehärtetes Harz gebildeten Kopf des Bündels die Hohlfasern freigelegt werden. Bei diesem Herstellungsverfahren ergeben sich aber im wesentlichen parallelliegende Hohlfasern in einem Bündel mit Kreisquerschnitt das noch eine Wicklung der Führungsfaser enthält Hierdurch ergibt sich eine Beeinträchtigung der Durchströmbarkeit des

Hohltaserbündels und eine Beschränkung auf einen Kreisquerschnitt der entsprechenden Vorrichtung. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeich-

nung näher erläutert.

F i g. 1 und 2 zeigen eine Seitenansicht einer Fluidtrennvorrichtung;

Fig.3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bei der Herstellung der Hohlfaseranordnung verwendeten

SpulenKörpers;

F i g. 4 zeigt Hohlfaserschichten, welche vom Spulenkörper nach dem Zerschneiden abgenommen sind;

F i g. 5 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des Kreuzungswinkels der Hohlfasern;

F i g. 6 und 7 zeigen eine Ansicht von weiteren Ausführungsformen einer Hohlfaseranordnung.

Der in F i g. 1 dargestellte Behälter 1 enthält eine Einlaßöffnung 2 und eine Auslaßöffnung 3 für ein außerhalb der Hohlfasern strömendes Fluid B. Der Behälter enthält ferner eine Einlaßöffnung 7 und eine Auslaßöffnung 8 für ein im Inneren der Hohlfasern fließendes Fluid A. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Behälter 1 in eine Behandlungskammer U sowie in Kammern 9 und 10 durch Trennwände 4 und 5 abgeteilt Die Trennwände haben eine solche Dicke, daß sie einem bestimmten Druck standhalten können. Eine Hohlfaseranordnung 6 ist an beiden Enden in die Trennwände 4 und 5 eingelassen und eingebettet Die Wände bestehen beispielsweise aus einem Epoxydharz. Die Öffnung von jeder Hohlfaser, welche die Anordnung 6 bildet ist in den abgetrennten Kammern 9 und 10 angebracht Das Fluid A strömt von der Einlaßöffnung 7 zu der Hohlfaseranordnung in die Behandlungskammer 11 durch die Kammer 9. Andererseits tritt das Fluid B in die Behandlungskammer 11 vor. der Einlaßöffnung 2 ein. In der Behandlungskammer 11 werden die Komponenten der Fluide A und β durch die Membranwandung der Hohlfasern getrennt Das behandelte Fluid A strömt durch die Hohlfasern, tritt durch die Kammer 10 hindurch und wird von der Auslaßöffnung 8 abgezogen. Andererseits wird das behandelte Fluid B von der Auslaßöffnung 3 abgezogen.

Die Querschnittsgestalt des Behälters wird der erwünschten Querschnittsgestalt der Hohlfaseranordnung angepaßt Wenn beispielsweise die Querschnittsgestalt der Anordnung rechteckförmig ist wird auch der Querschnitt des Behälters rechteckförmig gewählt Wenn umgekehrt der Querschnitt der Anordnung kreisförmig ist wird auch der Querschnitt des Behälters kreisförmig ausgebildet

Die in F i g. 2 dargestellte Fluidtrennvorrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung mit der Ausnahme, daß ein offenes Ende

der Anordnung 6 vollständig in die Trennwand 4 eingebettet ist und daß die Vorrichtung die Zuführöffnung 7 für das Fluid A und die Kammer 9 nicht enthält Diese Bauart der Vorrichtung eignet sich besonders für eine Gastrennung.

Die Hohlfaseranordnung wird dadurch hergestellt, daß man wenigstens eine Hohlfaser auf einer Spule beispielsweise mittels eines eine Querverschiebung durchführenden Mechanismus aufwickelt um Schichten der Hohlfasern einander zu überlagern. Die Zahl der verwendeten Hohlfasern liegt zwischen 2 und 50, wenn der Durchmesser jeder Hohlfaser wenigstens 100 μ beträgt und 2 bis 200, wenn er kleiner ist als 100 μ. Die Aufwicklung der Hohlfasern auf die Spule wird derart durchgeführt daß die Orientierungsrichtung in einer gegebenen Schicht sich mit derjenigen in der benachbarten Schicht um einen Winkel von 10 bis 25° schneidet

Wenn eine Mehrzahl von in obiger Weise auf einem Spulenkern aufgewickelten Hohlfaserschichten an wenigstens einer Stelle in Richtung des in F i *. 3 gezeigten Pfeiles zerschnitten und von dem Spulenkern entfernt wird, läßt sich eine bogen- oder blattförmige vielschichtige Struktur erhalten, bei der die Öffnungen der einzelnen Hohlfasern in dem durch den Schnitt erzeugten Querschnitt liegen.

F i g. 5 zeigt wie sich die Hohlfaserschichten schneiden, wobei in dem dargestellten Falle jede eine relativ geringe Anzahl von Hohlfasern enthält. Man erkennt, daß sich die Hohlfasern in einer gegebenen Schicht mit denen einer benachbarten Schicht unter einem Kxeuzungswinkel von ungefähr 10° schneiden.

F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kohlfaseranordnung, die durch eine Wicklungsart entsteht bei der die Hohlfasern bei Erreichen eines Wicklungsendes, auf das sie schräg zulaufen, in die entgegengesetzte Wicklungsrichtung umgelenkt werden, wobei die Hohlfasern nach der Umlenkung eine neue Schicht bilden. In F i g. 6 liegen die Enden der Wicklung mit den umgelenkten Hohlfarern auf der Ober- und Unterseite. Bei dieser Wicklungsart können mehr Hohlfasern in ein vorbestimmtes Volumen gepackt werden.

Für den Einsatz in eine Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2 werden mehrere der in F i g. 4 wiedergegebenen Lagen gestapelt. Die runde, stabartige Anordnung nach F i g. 7 stellt eine weitere Ausführungsform dar, welche durch Aufwickeln einer bogenartigen mehrschichtigen Struktur oder zwei oder mehreren derselben, die nebeneinander in gleicher Richtung angeordnet sind, gebildet wird. Diese runde, stabförmige Anordnung erhält eine mit öffnungen versehene Fläche an beiden Enden. so

Jede Hohlfaser weist üblicherweise einen Außendurchmesser von 30 bis 3000 μ und einen Innendurchmesser von 20 bis 2400 μ auf. Sie können aus Polyestern, Polyamiden, Polykarbonaten, regenerierter Cellulose oder Celluloseestern hergestellt werden.

Eine besonders nützliche Anwendung der Hohlfaseranordnung mit Hohlfasern aus regenerierter Cellulose ist eine künstliche Niere.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung einer Anordnung aus Hohlfasern zur Verwendung bei einer Vorrichtung zur Trennung von in einer Fluidmischung oder -lösung enthaltenen Komponenten, nach welchem selektiv durchlässige Hohlfasern auf einem Spulenkörper einer Wickelvorrichtung mit einem Querschubmechanismus aufgewickelt werden und eine mehrschichtige Lage aus einer Anzahl von übereinander gelagerten Faserschichten gebildet wird, in denen die Fasern jeweils einer Faserschicht untereinander parallel und zu den Fasern der benachbarten Faserschichten in einem Winkel von 10°—25° verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß